GUAKS
La actuación ha sido objeto de ayuda con cargo al presupuesto de gastos del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, con expediente RTC-2014-2091-7
El objetivo del proyecto es desarrollar un sistema Head Mounted Display (HMD) de alta ergonomía, gran compacidad y gran campo angular de visión.
La tecnología del proyecto GUAKS se enmarca en los sistemas de visualización de información mediante proyección cercana al ojo (o NTE = Near-To-Eye).
El HMD ideal debería combinar coste asequible, alta resolución, amplio campo de visión, bajo peso y bien distribuido y una estructura de pequeñas dimensiones. Aunque algunas tecnologías actuales consiguen optimizar alguno de estos factores, hasta el momento no se dispone de ninguna solución que combine todas estas propiedades.
Los resultados esperados son dos prototipos con distintas características técnicas y por tanto, campos de aplicación algo diferentes:
- GUAK-PLAY. Estará basado en el empleo de un display por ojo de cristal líquido (LCD) transmisivo plano de 500-600 pixels por pulgada (ppp) y óptica freeform refractiva. Los objetivos concretos serán el diseño y fabricación de prototipos completos con resolución mejor que 6 ciclos/grado, campo de visión > 120º, volumen < 50cm3, peso < 100 g, y retardo total < 30 ms.
- GUAK-PRO. Estará diseñado para usar un display por ojo muy alta resolución, y óptica freeform refractiva y acromática. Los objetivos concretos serán el diseño de prototipos para prueba de concepto con resolución mejor que 20 ciclos por grado, campo de visión > 140º, volumen < 30cm3, peso < 75 g, y retardo total < 20 ms.
Las características indicadas hacen que el sistema propuesto sea único y disruptivo respecto al estado del arte, y esto es posible gracias los siguientes aspectos que destacan en la presente propuesta y que cuentan con gran relevancia tecnológica:
- Utilización pionera de óptica microlenticulada sin simetría (freeform) que se diseñará con las técnicas de última generación desarrolladas por Grupo de Óptica de la UPM. Estas permiten la proyección en un espacio muy reducido de la imagen virtual con gran campo de visión, sin necesidad de seguimiento de la pupila (eye-tracking) y ajustándose a la resolución del ojo humano optimizando los grados de libertad disponibles.
- Utilización de diversas tecnologías de seguimiento (tracking), basadas en tecnologías inerciales u ópticas de baja latencia. Las tecnologías inerciales hacen uso de tres sensores triaxiales integrados en la electrónica del sensor: un magnetómetro, un acelerómetro y un giróscopo.
Estos sensores triaxiales proporcionan un total de nueve señales que se combinan mediante un filtro de Kalman y proporcionan la orientación del objeto seguido. Esta tecnología puede embeberse en la electrónica del sistema, dando lugar a una solución compacta y flexible. - Definición de un nuevo tipo de direccionamiento por hardware del display específico para esta arquitectura con paralelismo masivo.
En las anualidades 2014 y 2015 del proyecto, se han obtenido importantes avances en todas las tareas definidas:
- Definición completa de los requisitos para GUAK-PLAY y GUAK-PRO.
- Diseño, fabricación y caracterización en laboratorio de la óptica GUAK-PLAY. Se fabricó por inyección de plástico, para poder analizar también las posibilidades de fabricación en masa, caracterizando la calidad de las lentes obtenidas.
- Diseño, implementación y verificación del sistema de seguimiento del GUAK-PLAY. El correcto funcionamiento de las gafas de realidad virtual, requiere la sensorización de las mismas, con objeto de determinar su orientación en el espacio tridimensional. Para determinar esta orientación, se miden las rotaciones absolutas de las gafas de realidad virtual respecto de un sistema de referencia inercial solidario con la escena.
- Diseño e implementación de algoritmos de mapeado para GUAK-PLAY. Para el cálculo del algoritmo de mapeado se ha desarrollado un montaje en laboratorio orientado a medir la distorsión de las lentes GUAK-PLAY. Esa distorsión define las funciones de mapeado entre la imagen que verá el usuario y la imagen que se envía a los displays.
- Diseño y fabricación de la electrónica de control para GUAK-PLAY. Se han diseñado y fabricado dos versiones de la electrónica, la segunda de ellas incluyendo mejoras electrónicas y también de ergonomía, para garantizar la integración en una gafa compacta.
- Diseño mecánico y fabricación por fast prototyping de los holders de GUAK-PLAY. Los holders se han diseñado para garantizar que se obtiene una gafa de RV compacta y ligera. Se han fabricado en impresoras 3D de alta precisión, dada su versatilidad, precisión y bajo coste a la hora de obtener un prototipo.
- Integración del prototipo de GUAK-PLAY, realizándose también pruebas de funcionamiento cualitativas.
