Сучасні технології у проєктуванні предметів інклюзивного середовища

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сучасні технології у проєктуванні предметів інклюзиввного середовища

Лотошинська Н.Д., Гавриш Б.М., Національний університет «Львівська політехніка»

Вступ

За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, близько мільярда людей в усьому світі мають обмежені можливості. У Європі й Америці це кожен п'ятий [1]. Це є соціальним явищем, унікальним для кожної країни, будь-якого суспільства. Прагнення більшості країн і України, зокрема, до забезпечення рівних можливостей для людей з обмеженими можливостями, підтверджує, що кожна людина та її потреби важливі для цивілізованого суспільства. До початку повномасштабного вторгнення Росії в Україні налічувалося близько 2,7 мільйона людей з інвалідністю, але війна і військові дії цю цифру збільшать.

Тож технології, які можуть допомогти людям з обмеженими можливостями ефективніше проявляти себе на робочому місті, а також поліпшити якість життя, без сумнівів, необхідні.

Виклад основного матеріалу

Головною метою роботи є дослідити принципи проєктування предметів інклюзивного середовища з використанням сучасних технологій, віднайти методи та засоби створення предметів інклюзивного середовища на прикладі власних розробок.

Суттєву роль у створенні інклюзивного середовища можуть відіграти 3D технології, а саме фотограмметрія та SD-друк. Можливості використання 3D друку для проєктування інклюзивного середовища обговорювались на

Глобальному саміті з управління технологіями, що проходив онлайн 6-8 квітня 2021 [2].

Наразі багато організацій в усьому світі експериментують з вирішенням проблеми доступності за допомогою інноваційних технологій. Наприклад, проект VenusArm, розроблений молодими науковцями за підтримки ЮНІСЕФ, використовує технологію SD-друку для створення біонічних протезів, при цьому знизивши вартість штучної руки до 1/30 від середньої ціни.

Так само такі міжнародні організації, як ПРООН і Міжнародний Комітет Червоного Хреста, також використовують протези, створені за допомогою 3D-друку у країнах, що розвиваються. Отже, технологія 3D друку має величезний потенціал.

Один із випадків застосування 3D технологій для проєктування інклюзивного середовища розглянуто у дослідженні Фердінандо Ауріккіо «Технологія 3D-друку для доступності будівель: Тактильна карта для музею MTE в Павії» [3]. У ході цього дослідження було розглянуто особливості створення 3D моделі тактильної карти Музею Електротехнічних Технологій у Павії, Італія. Для створення вищеописаних карт автором було обрано технологію адитивного 3D друку, і він виділив наступний ряд його переваг:

- гнучкість та можливість індивідуального налаштування (оскільки за допомогою 3D редакторів розробники мають змогу постійно вносити необхідні корективи, такі як розміри об'єктів, наявність тих чи інших деталей тощо);

- зменшення виробничих відходів;

- широкий вибір матеріалів, більшість з яких є довговічними та екологічно безпечними.

За допомогою 3П-технологій можна спроектувати майже будь-який предмет, враховуючи при цьому особливості кожної людини, тому важливо розробити чіткий і дієвий алгоритм проектування елементів інклюзивного середовища.

Для дослідження принципів проєктування інклюзивного середовища за допомогою 3D технологій було прийнято рішення розробити насадку для графічного пера. Завдяки використанню фотограмметричного методу модель може бути створена з урахуванням індивідуальних фізичних особливостей людини. Також, завдяки широкому вибору матеріалів для 3D друку, можна втілювати в життя різні типи об'єктів. Це надає великий потенціал використанню 3D друку при проєктуванні інклюзивного середовища та може значно спростити виробничий процес, при цьому враховуючи індивідуальні особливості кожної людини.

Матеріалом для виготовлення насадки для графічного пера обрано фотополімер для 3D друку гнучких виробів Flexible 80A Resin, що володіє покращеними механічними властивостями, і завдяки вдалому поєднанню м'якості й міцності, може витримати багато циклів стиснення й згинання, а також запобігає ковзанню і забезпечує додатковий комфорт. Flexible 80A є одним з найміцніших матеріалів серед лінійки гнучких смол із твердістю за Шором 80A, міцністю на розтяг 8.9 МПа, і міцністю на розрив 24 кН/м.

За результатами виконаної роботи сформовано наступний алгоритм дій для проєктування об'єктів інклюзивного середовища за допомогою 3D технологій:

1. Генерування ідеї.

2. Створення ескізу майбутньої розробки.

Розробка ескізу є першим етапом проєктування 3D моделі насадки на графічне перо, створеним у середовищі Adobe Illustrator.

Згідно ескізу, насадка для графічного пера складається з корпусу з отвором для фіксації пера та насадкою по формі великого пальця, де корпус та насадка по формі великого пальця виконані з фотополімерного матеріалу, вибраного з поєднанням м'якості й міцності, корпус насадки містить отвори під кнопки графічного пера з можливістю натиску вказівним пальцем.

На рис.1 зображено ескіз насадки для графічного пера, де: 1 - це корпус насадки, що фіксує перо, 2 - насадка, що виконана по формі великого пальця, 3 - отвір під кнопки.

Рис.1. Ескіз насадки для графічного пера

3. Створення та тестування прототипу. Важливо, щоб матеріал, з якого робиться прототип, не відблискував та не був прозорим.

4. Фотографування об'єкта. Фотографувати об'єкт краще за допомогою переміщення камери навколо об'єкта, з усіх можливих ракурсів. Таким чином програмі буде простіше розрахувати положення об'єкта у просторі. Перевертати об'єкт, щоб сфотографувати нижню частину, не рекомендується. Чим більше фотографій буде зроблено, тим вищий шанс отримати у результаті точно відтворену 3О-модель. Також важливо уникати розмитих фотографій, або таких знімків, де головний об'єкт знаходиться не в фокусі. Освітлення повинно бути налаштовано таким чином, щоб об'єкт не відкидав грубі тіні. Обробляти фотографії в графічних редакторах перед створенням моделі не рекомендується.

5. Створення SD-моделі. На даному етапі фотографії об'єкта завантажуються у ПЗ для фотограмметрії, і на основі отриманих даних формується SD-модель. Рекомендованим ПЗ для фотограмметрії є Meshroom, оскільки він є безкоштовним та показує досить точні результати відтворення моделі. Також у середовищі Meshroom для уточнення результатів можна довантажувати додаткові фото (рис.2.).

Рис. 2. Процес створення 3D моделі

6. Існує два можливих шляхи використання отриманої моделі. Перший це - подальша обробка об'єкта у SD-редакторах для забезпечення можливості друку моделі за допомогою адитивних технологій. У цьому випадку потрібно буде приділити багато часу для очищення моделі від зайвих точок, реконструкції нижньої частини моделі, що не була візуалізована, згладжування моделі та зменшення кількості полігонів, а також коригуванню полігональної сітки. Це є довготривалий та досить важкий процес, під час якого є дуже важливим не втратити початкову інформацію про об'єкт, що моделюється: його розміри, пропорції, фізичні особливості людини, під які проєктувався об'єкт. Другий спосіб - використання об'єкту, що було створено за допомогою фотограмметрії, у якості референсу, на основі якого за допомогою SD-засобів буде відтворено точно такий же об'єкт зі збереженням пропорцій та інших індивідуальних особливостей, проте одразу з необхідною кількістю полігонів та без дірок, що забирає необхідність етапу редагування 3D моделі перед друком. Доцільно використовувати цей спосіб, якщо об'єкт, який необхідно відтворити, є відносно простим, і його відтворення на основі отриманих даних у середовищі проєктування займе менше часу, ніж редагування об'єкту, отриманого за допомогою методу фотограмметрії.

7. Після створення фінального вигляду моделі її необхідно перевірити на придатність до друку. Для цього її необхідно відкрити у програмі-слайсері та переконатись, що модель коректно розбивається на шари. Після цього файл з моделлю можна віддавати на друк. На рис.3 представлено насадку для графічного пера, відтворену за допомогою 3D друку.

Рис. 3. Готова 3D модель насадки для графічного пера

Нова конструкція насадки для графічного пера значно спрощує процес використання та утримання пера, дозволяє уникнути втоми під час довготривалої роботи, оскільки користувачеві не потрібно напружувати руку при триманні пера, що дозволить людям з обмеженими можливостями користуватись графічним пером.

Окрім 3D друку, суттєву роль у створенні інклюзивного середовища можуть відіграти і технології доповненої реальності. Сьогодні є великий попит на AR застосунки та стрімкий розвитком технологій доповненої реальності, які можуть бути використані у широкому спектрі застосувань, у тому числі при проєктуванні особливого пакування для людей з дефектами зору.

Аналіз існуючих рішень пакувальної продукції показав, що всі проаналізовані алгоритми доступності інформації у пакованні для людей з поганим зором, мають свої недоліки, зокрема, вони не надають людям доступ до всієї повноти даних. Тому для того, щоб дослідити принципи проєктування особливого паковання за допомогою технології доповненої реальності було прийнято рішення спроєктувати паковання для сухих сніданків і створити певний алгоритм дій на основі отриманих результатів дослідження.

Варто також зазначити, що паковання для продуктів харчування обов'язково повинно містити певну текстову інформацію (згідно закону України 2639-VIII «Про інформацію для споживачів щодо харчових продуктів») [4].

Єдиною проблемою паковання є відносно малий розмір, неможливо помістити всю необхідну інформацію. Одним із способів вирішення проблеми є зменшення кеглю шрифту, проте варто зазначити що в Україні було приблизно 8,3 мільйона людей із втратою зору згідно статистики 2020 року, тобто 19% людей не матимуть змоги прочитати текст на пакуванні при зменшенні розміру шрифту, тоді як решта людей матиме труднощі із прочитанням цієї інформації [5].

Проте технології не стоять на місці і тому задля вирішення цієї проблеми можна застосувати технології доповненої реальності, що дозволить не лише помістити більше інформації на пакованні, а й покращити маркетингові властивості паковання за допомогою різноманітного цифрового вмісту.

Загально методику створення паковання продукції із застосуванням технології доповненої реальності можна описати наступними кроками:

1. Для створення конструкція паковання використовуємо систему для автоматизованого розробки Аrtioscad, де зазначаємо розміри паковання та матеріал, з якого буде виготовлятися паковання, надалі програма автоматично створює розгортку та пропонує її візуалізувати з метою тестування на відповідність.

2. Для розробки дизайну паковання використовуємо програмний продукт Adobe Illustrator, завдяки якому створюються графічне наповнення паковання, а також відбувається розміщення текстового матеріалу - інформації про продукт та виробника, склад та термін придатності продукції, спосіб використання.

3. Варто пам'ятати, що ілюстративний матеріал повинен відповідати всім вимогам майбутнього маркера для доповненої реальності, а саме - не використовувати пастельні тони, мінімізувати кількість градієнти і не мати повторюваних мотивів, оскільки ці чинники впливають на процес розпізнавання зображення камерами пристроїв. Результат розробки конструкції пакування представлено на рис.4.

Рис. 4. Результат створення дизайну пакування

4. Для створення 3D об'єктів використовуємо безкоштовне програмне забезпечення Blender, що дозволяє виконувати процеси моделінгу, скульптингу та текстурування об'єктів.

5. Для експорту створеної 3D моделі застосовуємо спеціальний плагін Spark Toolkit, завдяки якому зменшуємо до вимог доповненої реальності кількість вершин та полігонів до значення менше 22 000. Рекомендуємо експортувати у файли FBX або glTF, що допоможе зберегти сумісні з Meta Spark AR Studio елементи: сітки об'єкта, матеріали та текстури, скелетні анімації, орієнтовані на положення, обертання та масштаб об'єкта.

6. Тоді ж для розробки доповненої реальності використовується безкоштовний програмний продукт Spark AR Studio, де застосовується маркерна технологія створення AR на основі цільового зображення - частини пакування.

Рис. 5. Імпорт моделі у Spark AR Studio

7. При використанні аудіо-файлів у доповненій реальності їх необхідно спеціально підготувати, оскільки Spark Studio підтримує монофайли M4A з частотою дискретизації 44,1 кГц і роздільною здатністю 16 біт, щоб зробити розмір файлу якомога меншим, але зберегти якість.

8. Для публікації створеної доповненої реальності необхідно підготувати тестове відео, сам ефект та іконку для AR. Процес публікації триває до 5 робочих днів.

Отже, завдяки використанню технології доповненої реальності можна створити паковання для харчових продуктів, що дозволяє людям із дефектами зору прочитати інформацію на пакованні. Також підвищується читабельність та доступність інформації про товар чи продукт.

Рис. 6. Відтворення доповненої реальності

інклюзивний проектування 3d-модель

Висновки

Проєктування інклюзивного предметно-просторового середовища є безумовною потребою людей. Інклюзивне середовище забезпечує вільний доступ для користування благами цивілізації, що є важливою ознакою високорозвиненого суспільства.

В результаті проведених досліджень запропоновано новий погляд на створення інклюзивного середовища. На конкретних розробках показано, що практика проєктування інклюзивного простору має все більше використовувати предмети, створені за допомогою сучасних технологій.

Список використаних джерел

1. Падрейґ Белтон. Як технології допомагають людям з обмеженими можливостями.

2. Байда Л.В. Універсальний дизайн в медичних закладах.

3. Порадник щодо створення доступного середовища для осіб з інвалідністю та інших маломобільних груп населення.

4. Про інформацію для споживачів щодо харчових продуктів: Закон України від 06.12.2018 р. № 2639-VIII.

5. Country Map & Estimates of Vision Loss Ukraine. IAPB Vision Atlas.

Размещено на Allbest.ru