Témata
Zdroj: VUT v Brně

Využití virtuální reality při návrhu automobilové požární plošiny

Rok 2022 je posledním, kdy probíhá řešení projektu vývoje automobilové požární plošiny nové generace s pracovní výškou přesahující 30 metrů (označení APP 30), která bude vybavená nejmodernějšími technologiemi pro podporu hasičského záchranného sboru. Vývoj nové požární plošiny má za cíl rozšířit možnosti obnovy dosluhujících zařízení nacházejících se v inventáři ISZ HSZ ČR vysoce inovativním českým produktem.

Doc. Michal Holub

Je absolventem Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky FSI VUT v Brně a Professur für Werkzeugmaschinenkonstruktion und Umformtechnik, Fakultät für Maschinenbau, Technische Universität Chemnitz. Ve výzkumné a pedagogické činnosti je zaměřen především na zvyšování přesnosti obráběcích strojů (geometrickou, volumetrickou, pracovní a výrobní) a dále na téma on-machine measurement. Je členem redakční rady vědeckého titulu MM Science Journal. 

Zdeněk Tůma

Je absolventem Ústavu procesního inženýrství a Ústavu výrobních strojů, systémů a zařízení FSI VUT. Ve výzkumné a pedagogické činnosti je zaměřen především na aplikace virtuální reality a využití pneumatických systémů.

Jiří Kroupa

Je absolventem Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky FSI VUT v Brně. Ve výzkumné činnosti se zaměřuje především na problematiku Průmyslu 4.0 (digitální dvojče, sběr dat, využití virtuální a rozšířené reality v průmyslových aplikacích)

Reklama

Záměr uvést na trh inovativní automobilové požární plošiny pod značkou SUB (Slovácké strojírny Uherský Brod) byl podpořen z dotačního programu OP PIK Aplikace VII, MPO ČR. Na vývoji nové požární plošiny spolupracují Slovácké strojírny, Hydroma a VUT v Brně.

Obr. 1. Vizualizace nové automobilové požární plošiny v prostředí CAD. (Zdroj: Slovácké strojírny)

Jedna z progresivních technologií, které byly při vývoji požární automobilové plošiny APP 30 použity, byla virtuální realita. Prvky virtuální reality se využily převážně v návrhové části projektu, kdy je zejména nutné řešit aspekt budoucího uživatele nově vznikající plošiny. Další etapou, při níž byla virtuální realita (VR) nasazena, bylo řešení ergonomie pracovních míst obsluhy pomocí vložení virtuálního manekýna. Ten byl proporčně definován tak, aby odpovídal průměrnému 30letému muži. Cílem této etapy nasazení VR bylo vyzkoušet, jak bude vypadat pracoviště obsluhy a jestli se v návrhu nenachází nebezpečná místa. Na obrázku 2 je znázorněno pracoviště obsluhy (vedoucího zásahu HZS) požární plošiny, které je součástí otoče plošiny.

Obr. 2. Analýza pracoviště vedoucího zásahu ve virtuální realitě. Vlevo je zobrazena analýza ergonomie a vpravo pohled na ovládací panel. (Zdroj: VUT v Brně)

Na obrázku 3 je zobrazen pracovní prostor pracovního koše a ovládacího panelu. Opět byly provedeny analýzy ergonomie pracoviště. Součástí studií jsou nejen analýzy provedené ze statických nastavení jednotlivých poloh plošiny, ale také celé animace, které simulují vybrané činnosti APP 30.

Obr. 3. Analýza ergonomie pracovního koše ve virtuální realitě. Vlevo je zobrazena analýza ergonomie a vpravo pohled na ovládací panel. (Zdroj: VUT v Brně)

Na obrázku 4 je zobrazen pohled při využití navrženého žebříku, který je součástí teleskopických ramen.

Obr. 4. Vlevo je zobrazena analýza ergonomie při stoupání na požárním žebříku a vpravo pohled obsluhy z požárního žebříku. (Zdroj: VUT v Brně)

Pro vizualizaci modelu automobilové požární plošiny byla využita mimo jiné i mobilní virtuální stěna tzv. Powerwall, která umožňuje pomocí 3D stereoskopie a trackovacího zařízení zprostředkovat pohled na prostorový model v měřítku 1 : 1. Největší výhodou tohoto zařízení je možnost jej kompletně rozložit, sestavit na požadovaném místě a analyzovat například řešení jednotlivých konstrukčních uzlů nebo prezentovat výsledek práce širšímu týmu či potenciálnímu zákazníkovi. U projekce APP 30 na mobilní platformě VR byly realizovány pravidelní schůzky všech zúčastněných partnerů (Slovácké strojírny, Hydroma, VUT v Brně). Na obrázku 5 je zobrazena vizualizace automobilové požární plošiny v Powerwall v prostorách VUT v Brně, Fakulty strojního inženýrství, Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky.

Obr. 5. Ukázka z prezentace automobilové plošiny v Powerwall. (Zdroj: VUT v Brně)

Dalším zařízením využitým pro vizualizaci byl herní headset Oculus Quest 2. Jeho největší výhodou je cenová dostupnost a také jeho hloubka vizuálního vjemu. Je to dáno tím, že headset po nasazení na hlavu uživatele snímá pozici hlavy včetně natočení. Uživatel si v tomto případě připadá, jako by se ocitnul přímo uprostřed uměle vytvořeného prostředí, ve kterém se může pohybovat a prohlížet si jej, což dále prohlubuje hloubku jeho vjemu ohledně nově vznikajícího zařízení. Na obrázku 6 je znázorněn headset Oculus Quest 2.

Obr. 6. Ukázka z prezentace automobilové plošiny v Oculus Quest 2. (Zdroj: VUT v Brně)

Největším dilematem v případě řešení tohoto projektu pomocí VR bylo rozhodnutí, zda zprostředkovat uživateli naprosto detailní model, který obsahuje stíny a světla, ale velice razantně zpomaluje výslednou vizualizaci pomocí headsetu, nebo model, který je oproštěn od stínů a dalších vizualizačních efektů, ale umožní uživateli plynule se pohybovat v okolí požární plošiny. Výhodou prvního jmenovaného je realističtější vjem, což umocní hloubku vnoření uživatele do virtuálního světa, výhodou druhého je plynulost. V tomto případě bylo nutné jít formou kompromisu směřujícího spíše k plynulosti, jelikož v případě nedostatečně frekvence snímkování v headsetu by docházelo k nevolnosti uživatele. Dalším problémem, který do značné míry ovlivňuje kvalitu vizualizace, je velikost modelu. V tomto případě byl model přibližně 30x za limitem vhodného použití na Oculus Quest 2, které by odpovídalo plynulé vizualizaci. Model musel být redukován, avšak tak, aby nedošlo k ovlivnění celkové funkčnosti a vzhledu. Ukázka rozdílu kvality vizualizace je zobrazena na obrázku 7.

Obr. 7. Ukázka vizuální interpretace modelu. Vlevo zjednodušený model, vpravo model včetně podpory vizuálních efektů. (Zdroj: VUT v Brně)

Největší výhodou využití virtuální reality je její nasazení v předvýrobních etapách projektu, kdy dochází k častým změnám. Díky vizualizaci v měřítku 1 : 1 a možnosti přítomnosti ve VR celého vývojového týmu přináší nesčetné množství možností diskuze nad technickými řešeními již ve fázi konstrukce. Pomocí vizualizace si lze okamžitě představit rozměrnost modelů, což v případě použití standardních CAD modelářů není úplně možné.

Projekt zaměřený na aplikace výzkumu a vývoje nové generace požárních plošin má být uzavřen v roce 2022, jeho výstupem by měl být prototyp moderní požární automobilové plošiny APP 30 (obrázek 8) splňující i ty nejnáročnější požadavky HZS.

Obr. 8. Vizuální interpretace předního pohledu na kabinu APP 30 ve VR. (Zdroj: VUT v Brně)

Na projekt byla poskytnuta finanční podpora od EU. Požární automobilová plošina byla vyvinuta za podpory dotačního projektu „Nová generace požárních plošin v přímé spolupráci s MSP“ operačního programu OP PIK Aplikace VII, CZ.01.1.02/0.0/0.0/19_262/0020086.

Vydání #10
Firmy
VUT v Brně, FSI

Fakulta strojního inženýrství je druhou nejstarší a druhou největší fakultou Vysokého učení technického v Brně. K otevření prvních strojírenských oborů došlo na vysoké škole v roce 1900. V minulosti byl na fakultě strojní vyučován také obor energetický, ze kterého později vznikla samostatná fakulta elektrotechniky. Sídlo fakulty je umístěno ve třetí nejvyšší budově v Brně v areálu kampusu Pod Palackého vrchem. V současné době na fakultě studuje více než 4 500 studentů.

Číst dál
Slovácké strojírny

Jedna z nejvýznamnějších průmyslových společností Zlínského kraje s více než šedesátiletou tradicí vyspělé strojírenské výroby. Do nového tisíciletí společnost vstoupila jako moderní firma plně adaptovaná na konkurenční prostředí tržního hospodářství. Po roce 2000 se rozvoj společnosti zaměřil i na proniknutí do jiných oblastí podnikání, a tak společnost vstoupila kapitálově do společnosti MEP Postřelmov a následně proběhla fúze obou společností.Výrazným impulzem pro další rozvoj společnosti byl rok 2006, kdy došlo nejprve ke 100% ovládnutí akcií společnosti NH Zábřeh s následnou fúzí v  listopadu 2006. Výrazně se tak rozšířily výrobní kapacity společnosti a  její výrobně-technologické možnosti. V roce 2011 společnost koupila vlastnická práva k zadluženému podniku v konkurzu TOS se sídlem v  Čelákovicích, a rozšířila tak výrobkové portfolio o výrobu a dodávky CNC soustruhů, brusek a ozubárenských strojů. V roce 2012 pokračovala expanze společnosti koupí 100 % akcií společnosti Krušnohorské strojírny Komořany se sídlem v Mostě a následně proběhla i fúze obou společností. 

Číst dál
Související články
Tradice výroby pracovních plošin pokračuje

V roce 2021 byl úspěšně dokončen projekt vývoje automobilové montážní plošiny nové generace s pracovní výškou přesahující 31 metrů a vybavené nejmodernější technologií. Tato modernizace a následné obnovení výroby navazuje na dlouhodobou tradici výroby montážních a požárních plošin ve společnosti Slovácké strojírny. Záměr znovu začít vyrábět automobilové plošiny byl podpořen z dotačního programu OP PIK Aplikace VI Ministerstva průmyslu a obchodu ČR.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Jak vést firmu k prosperitě ve složité době,
Část 3. Od inovací k produktu

Pro letošní rok jsme společně s Českou asociací interim managementu připravili sérii 10 podcastů, do kterých si renomovaný krizový manažer Petr Karásek zve své hosty. V minulém dílu k diskuzi s ním usedl Jiří Vaněk, bývalý kolega z Karosy Vysoké Mýto a v současné době zastávající post technického ředitele společnosti Ammann Czech Republic, a Petr Novague, průmyslový designer světového renomé.

Související články
V čele high-tech továrny

Ivan Slimák je vedoucím závodu Škoda Auto ve Vrchlabí. člověk, který místo já většinou říká my je ve vedení závodu od roku 2011 a dá se říci, že mu dal novou tvář. Do té doby se zde montovaly Škodovky, známé jsou 1203, 105, 120, Favorit, Octavia, Roomster a další. Rozhodnutím koncernu Volkswagen se zde od roku 2011 nastartoval nový projekt a v roce 2012 sériová výroba automatických převodovek DSG (Direct Shift Gearbox).

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Praktický výzkum nám dělá svět lepším

Prof. Ing. Milan Gregor, PhD. se narodil v Prievidzi a dětství prožil v Necpaloch. Zde u příležitosti oslav 600. výročí první písemné zmínky byl v roce 2015 oceněn Cenou primátorky Prievidzy za mimořádné zásluhy v rozvoji hospodářství, vědy a techniky a šíření dobrého jména Slovenské republiky v zahraničí.

Dvacet let ve výrobě ocelových konstrukcí

Moravská firma Motor Lučina je předním exportérem ocelových konstrukcí ve střední Evropě. Svůj úspěch majitelé postavili na zkušenostech z krize. „Rok 2010 byl pro nás nejhorší v historii firmy. V době celosvětové krize, kdy jsme bojovali o zachování firmy, jsme zjistili, že nás okrádá náš vlastní generální ředitel. Ztráty byly ohromné. Dnes, po letech, nám to paradoxně několik desítek milionů zase přineslo, jelikož jsme se poučili. Pro firmu není nic horšího, než když se ji dvacet let daří. Dokud nepoznáte dno, tak se od něho nemůžete odrazit,“ říká jeden z majitelů společnosti Motor Lučina Tomáš Polach, který se s redakcí MM Průmyslového spektra podělil o své zkušenosti s podnikáním.

Na cestě ke zrození stroje, část 7: Realizace

Série deseti článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Na cestě ke zrození stroje, část 5: Zakázka

Série deseti článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Na cestě ke zrození stroje,
část 2: Koncepce

Série deseti článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

MM Podcast: Glosa - Made in Germany: Richtig oder falsch?

Proč stále není slyšet o problémech průmyslových firem, do kterých se kvůli souběhu všech krizí dostaly? Obecně, ať se jedná o jedince, či instituci, vždy máme obavy přiznat určité potíže. V momentu, kdy majitel firmy či management pustí do éteru první negativní zprávu, přestane být podnik důvěryhodný pro zákazníky, banky a zaměstnance, jak současné, tak i potenciální. Proto to všichni zatím drží pod pokličkou a vyčkávají do doby, kdy situace již bude neudržitelná či na stav upozorní okolí.

Lesk a bída českých obráběcích strojů

Česká republika, resp. tehdejší Československo, mělo bohatou historii ve výrobě obráběcích strojů. Kde v období největší slávy byli ve svých inovačních počinech současní světoví lídři, když např. kovosviťácký konstruktér Ladislav Borkovec se již v roce 1977 začal zaobírat myšlenkou multifunkčního soustružnicko-frézovacího stroje? Přes dřevěný kinematický model, který si vytvořil doma v dílně, vedla dlouhá cesta až k prototypu prezentovanému  na EMO v Paříži v roce 1980. Po vyrobení 45 strojů řady MCSY, které nenazval nikdo jinak než „Boháro“, byla z ekonomických důvodů a nedostupnosti kvalitní řídicí elektroniky bohužel výroba v tehdejším Kovosvitu ukončena. Dva bývalé kovosviťáky, srdcem i duší, Jiřího Mindla a Vladislava Čítka, jsem díky jejich letitým zkušenostem celoživotního zasvěcení oboru obráběcích strojů požádal o rozpravu nad současným stavem tuzemského oboru výrobních strojů a nad tím, jaké jsou jeho případné perspektivy.

Stroje v pohybu:
Jak uhasit letadlo

Pozoruhodný stroj, který vám v tomto článku představíme, se pohybuje na šesti kolech a setkáte se s ním nejčastěji v prostoru letiště. Jde o speciální zásahové vozidlo hasičů. Kombinovaný hasicí automobil Rosenbauer Panther 6 x 6 je tři metry široký a téměř 12 metrů dlouhý, váží až 36 tun a ve výbavě má dlouhé teleskopické rameno. Dva tyto vozy slouží na letišti v Praze-Ruzyni.

Deset zastavení s JK, Fraunhofer & IPA

Série 10 rozhovorů s legendou inovační sféry Jánem Košturiakem je retrospektivou dílčích milníků, které jej na jeho osobní a profesní cestě potkaly a umožnily mu realizovat jeho sny, touhy a přání. Nahlížejme postupně do minulosti a hledejme společně okamžiky, které vytvářely Jánovu budoucnost a umožňovaly mu vidět za horizont zřetelněji než nám ostatním.

Smysl a úspěch podnikání

Český podnikatel Leon Jakimič věří, že pokud byznysmen dobře chápe smysl svého podnikání a obklopí se kvalitními lidmi, tak se úspěch dostaví. O hodnotách, budování a vedení globální firmy, která si umí najít koncového zákazníka po celém světě, je rozhovor se zakladatelem nadnárodní společnosti Lasvit.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit