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SIMUCEL: Simulación


Simulador

La conducción de carretillas es una tarea que conlleva riesgos al conductor, a la carga transportada y a las personas que trabajan en el entorno en el que se mueve la carretilla. El peligro es mayor cuando el conductor no ha recibido la formación adecuada.

El simulador de carretillas elevadoras que se ha desarrollado en la Universidad Pública de Navarra, tiene como objetivos más importantes, minimizar los riesgos laborales de las personas que conducen carretillas mediante la formación de nuevos conductores, y la disminución de los riesgos laborales a los que se ven sometidos los conductores. El entorno de simulación controlado permite al usuario entrenarse en situaciones de riesgo inminente de forma que esté preparado para cualquier situación y esté entrenado en identificar situaciones susceptibles de ser peligrosas. Además elimina el riesgo de tener cualquier tipo de accidente en el periodo de formación.

Dado que un simulador carretillas elevadoras es una máquina en la que realizando las mismas acciones de entrada (conducir con el volante, pedales y palancas) obtendríamos las mismas salidas (movimiento de la carretilla) que en un entorno real, deberemos tener tanto periféricos de entrada para actuar sobre los controles de la carretilla, (volante, palancas, pedales) como periféricos de salida (imagen, sonido y sensación de movimiento).

En la fase desarrollada hasta Enero de 2006 se ha desarrollado una versión del simulador en la que se hace uso de periféricos de videojuego como entradas al sistema ( volante-pedales y joystick). La salida es únicamente la imagen a través de un monitor o un proyector de imagen. Sin embargo, se prevé ampliar las capacidades del simulador introduciendo un casco de realidad virtual con seguimiento del movimiento (tracking), sonido ambiente a razón de los eventos que sucedan en el entorno virtual, y una plataforma móvil con la que se provocará en el usuario una sensación de movimento equivalente a la que se sentiría al conducir la carretilla real.

Por tanto, dos son las tareas que hay desarrollar: simulación dinámica del comportamiento de la carretilla, y representación gráfica del entorno virtual. A continuación se describen de una forma más detallada el MODELO DINÁMICO y EL MOTOR GRÁFICO.


Modelo Dinámico

Se ha realizado un modelo dinámico que pretende simular de una manera realista el comportamiento de una carretilla.

El modelo dinámico de la carretilla ha sido desarrollado teniendo en cuenta los 6 sólidos de que consiste: el chasis, las tres ruedas, el mástil y el carro. Puesto que la carretilla es un mecanismo de cadena abierta en el que cada eslabón tiene un movimiento relativo al eslabón inmediatamente anterior, se consideran las coordenadas relativas independientes como mejor opción para integrar en tiempo real.

Además de las coordenadas que define el mecanismo, existen algunos parámetros que cambiarán en tiempo de simulación. Como el simulador dinámico contempla la capacidad para coger y dejar cargas, la masa de la horquilla va a variar en tiempo de simulación. No obstante, este cambio de valor en los parámetros de masa sólo de podrá hacer en instantes en los que la carretilla esté completamente parada.

El movimiento de los distintos componentes de la carretilla se realiza mediante un guiado cinemático.

Para la modelización del par motor ejercido sobre cada rueda, se ha propuesto una ley de reparto de par en función de la posición del acelerador y el giro de la rueda trasera, siendo así el par ejercido sobre cada rueda independiente.

El modelo dinámico se completa modelizando las fuerzas originas por la gravedad y las fuerzas entre el neumático y el suelo.


Motor Gráfico

El Motor Gráfico se encarga de recibir los datos del estado de la carretilla y de actualizar los gráficos tridimensionales que se envían al Periférico Gráfico de salida. Por tanto, el Motor Gráfico tiene como función básica enviar información visual al usuario de la aplicación del simulador, influyendo de modo decisivo en la respuesta que éste proporcionará a lo largo de la sesión de simulación.

El Motor Gráfico utilizado es OGRE (Object-Oriented Graphics Rendering Engine). Se trata de un Motor Gráfico basado en código libre C++ y utilizado para desarrollar gráficos 3D en tiempo real.