Simulation and haptic rendering of the interaction with diverse fluid media

• Autores: Hector Barreiro Cabrera
• Directores de la Tesis: Miguel A. Otaduy Tristán (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Rey Juan Carlos ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Maud Marchal (presid.) , Gregorio Robles Martínez (secret.) , Matthias Harders (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TESEO
• Resumen

  • Las tecnologías de realidad virtual (RV) están comprometidas con el desarrollo de soluciones que permitan hacer realidad la anhelada visión de crear mundos sintéticos inmersivos que trasciendan los límites de la realidad. Aunque la RV se encuentra en el punto más álgido de su historia gracias a la confluencia de varias tecnologías desarrolladas durante décadas, la diversidad de interacciones que pueden representarse en las experiencias de RV sigue siendo limitada.

    Mientras que la interacción con objetos sólidos y cuerpos deformables ha atraído una gran atención por parte de los investigadores, otros medios interesantes, como los fluidos, han sido ignorados en gran medida. En el caso particular de los fluidos, esto se debe principalmente a una combinación de dos factores. En primer lugar, los métodos interactivos para la simulación de fluidos son incapaces de representar materiales que no sean fluidos no viscosos. Esto limita mucho la capacidad de reproducir elementos cotidianos e interesantes como la miel, la nata montada, la pintura o la arcilla. En segundo lugar, los dispositivos hápticos convencionales tienen dificultades para proporcionar un contacto convincente con los medios fluidos, especialmente en aplicaciones que requieren una manipulación directa.

    En esta tesis, investigamos estrategias para superar las limitaciones actuales del estado del arte con el fin de permitir el contacto físico con fenómenos virtuales ricos y complejos como los fluidos. Para ello, abordamos este problema desde dos perspectivas: la primera, mediante el desarrollo de un novedoso modelo de simulación de fluidos extremadamente eficiente, capaz de representar una amplia gama de materiales en entornos virtuales. La segunda, mediante el desarrollo de métodos capaces de representar la interacción táctil con dichos medios utilizando tecnología háptica moderna, como los dispositivos de ultrasonido multielemento.

    Finalmente, demostramos la practicalidad de los métodos propuestos y abordamos el reto de la simulación virtual de la interacción con materiales tipo arcilla, alcanzando un grado de realismo sin precedentes en la manipulación de materiales que presentan un comportamiento viscoplástico extremo.