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Master's Dissertation
DOI
Document
Author
Full name
Olavo da Rosa Belloc
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2010
Supervisor
Committee
Zuffo, Marcelo Knörich (President)
Cardoso, Alexandre
Netto, Marcio Lobo
Title in Portuguese
Um arcabouço para o desenvolvimento de simuladores de procedimentos em realidade virtual.
Keywords in Portuguese
Arquitetura de software
Procedimentos
Realidade virtual
Rede de Petri
Simulação
Abstract in Portuguese
Os simuladores de treinamento têm se tornado cada vez mais populares, apresentando aplicações em diversas áreas, como na condução de veículos terrestres, aeronaves, procedimentos médicos, operações militares, entre outras. Estes simuladores podem ser classificados em diferentes grupos, de acordo com a finalidade do seu treinamento. Os simuladores que envolvem o treinamento de procedimentos têm a finalidade de capacitar o usuário na execução de atividades bem definidas, dando ênfase às ações que o usuário precisa efetuar e às relações de dependência existentes entre estas ações. As aplicações deste grupo de simuladores são o objeto deste trabalho e podem ser usadas em diversas situações, como na montagem, desmontagem, operação e manutenção de máquinas complexas, na execução de atividades que ofereçam risco ao usuário ou, possam causar dano ao equipamento utilizado. As vantagens associadas com o treinamento em Realidade Virtual têm aumentado a procura por este tipo de aplicação. Apesar disto, no cenário nacional, poucos trabalhos acadêmicos foram publicados nesta área de pesquisa. Com a finalidade de auxiliar o desenvolvimento de simuladores de procedimentos, este trabalho apresenta a proposta de um arcabouço de treinamento, que foi elaborado com base nos elementos obtidos na revisão da literatura e na investigação de outras arquiteturas e ferramentas. A revisão da literatura considerou diversas técnicas usadas na descrição dos cenários de treinamento, entre elas, podemos citar a Máquina de estados, Sistema baseado em regras, STORM, Grafos, Diagrama LORA e rede de Petri. O arcabouço proposto _e composto por uma arquitetura, que define os componentes e os conceitos envolvidos no treinamento de procedimentos, e uma biblioteca de software, planejada com base nesta arquitetura e elaborada com o propósito de facilitar o desenvolvimento de aplicações de treinamento. As características deste arcabouço foram verificadas e validadas através da implementação de dois casos de uso. O primeiro caso consiste em uma aplicação de simulação de troca de cruzeta em linha viva, onde o usuário realiza um procedimento de risco na manutenção de redes de distribuição, e o segundo caso, envolve a prática da montagem e desmontagem de uma Unidade Geradora Hidrelétrica. Em ambas as aplicações, o modelo de Máquina de estados foi utilizado de forma simplificada na representação dos objetos interativos, e o modelo de rede de Petri foi usado para representar os procedimentos de treinamento.
Title in English
A framework for developing procedures simulators in virtual reality.
Keywords in English
Petri-Net
Procedure
Simulation
Software architecture
Virtual reality
Abstract in English
The simulators for training have become increasingly popular, with applications in several areas, such as in land vehicles, aircraft, medical procedures, military operations, among others. These simulators can be classified into different groups according to the purpose of their training. The simulators that involve the training of procedures are intended to empower the user to perform well defined activities, with an emphasis on the actions that the user needs to perform and on the existing dependencies between these actions. The applications of this group of simulators are the subject of this work, and can be used in various situations, such as in assembly, disassembly, operation and maintenance of complex machinery, in performing activities that poses any danger to the user, or may cause damage to the equipment. The advantages associated with virtual reality training have increased the demand for this type of application. Despite this, in Brazil, few papers have been published in this area of research. In order to assist the development of procedure simulators, this work proposes a framework for virtual training, which was based on evidences obtained in the literature review and while investigating other architectures and tools. The literature review found several techniques used in the description of the training scenarios, among them, we may mention the state machine, rule-based system, STORM, Graphs, LORA Diagram and Petri net. The proposed framework consists of an architecture, that defines the components and concepts involved in training procedures, and a software library, which was planned based on this architecture and elaborated with the purpose of facilitating the development of applications for training. The characteristics of this framework has been verified and validated through the implementation of two use cases. The first case is a application for simulating the exchange of a crosshead, where the user performs a risky procedure in the maintenance of distribution networks, and the second case, which involves assembling and disassembling of a Hydroelectric Generating Unit. In both applications, the model of simple state machine was used to represent the behavior of interactive objects, and the Petri net model was used to represent the training procedures.
 
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Publishing Date
2011-04-13
 
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