El proyecto MotoStudent

La competición MotoStudent 2016 [32] es un reto entre equipos de estudiantes universi- tarios de todo el mundo. El objetivo es diseñar, fabricar y evaluar un prototipo de una moto de carreras, que se someterá a un test y evaluación final en el circuito MotorLand Aragón en Oct. 2016. La propia competición representa un reto para los estudiantes. Pondrán a prueba su creatividad y capacidad de innovación para directamente aplicar sus capacidades de ingenie- ría contra otros equipos de universidades de todo el mundo durante un periodo de un curso académico. M otoStudent beneficia a los estudiantes, a las universidades y a la industria, ade- más con nuestra propuesta también a la sociedad. El reto para los equipos es desarrollar una moto que pueda cumplir exitosamente todos los eventos y pruebas a lo largo de la competición MotoStudent. MotoStudent da a los equipos la posibilidad de probar y demostrar sus capacida- des de ingeniería, creatividad y habilidades de negocio dentro de la competición con equipos de universidades de todo el mundo, así existe una necesidad de hacer el proyecto universal- mente alcanzable. Un grupo de estudiantes de ingeniería mecánica de la Universidad del País Vasco quisieron participar en este concurso. Su idea era utilizar software CAD de la Universi- dad para diseñar sus prototipos. Pero existe la necesidad de compartir estos prototipos para promover sus trabajos a la audiencia del concurso y para posibles inversores. La carencia de software para 3D asequible en la web es una desventaja. Además, la situación económica ac- tual da a los estudiantes pocas oportunidades para desarrollar una iniciativa fuera de los pre- supuestos oficiales. Así, el uso de software como X3DOM les permite compartir sus diseños 3D en Internet con bajo coste y enriqueciendo su experiencia colaborando con ingenieros en infor- mática y diseñadores web.

Ilustración 6

Model 1 (CATIA)

Ilustración 7

Ilustración 8

Model 2 (CATIA)

Ilustración 9

Model 2 (X3DOM)

Algunos ejemplos de piezas desarrolladas con CATIA para este Proyecto se muestran en las Ilustración 6 e Ilustración 8 con su conversión para la web en las Ilustración 7 e Ilustración 9. Esta conversión ha permitido a los estudiantes compartir sus desarrollos con otros estudiantes y el pú- blico en general sin inversión para ambos. En las siguientes secciones, se introduce el concepto de Web3D y como ejemplo de este concepto, X3DOM y el flujo de trabajo utilizado para compartir en la web los modelos 3D desarrollados por nuestros estudiantes.

6. Web3D

Cada vez más páginas web son tridimensionales. Esto se generalizará cuando nuestros telé- fonos inteligentes y tabletas sean capaces de visualizar estas características. Tener un hardware específico para hacer esto es el objetivo del proyecto AR Engine [41]. Varios estándares como VRML y X3D han sido diseñados por el Web3D Consortium [51] pero existen trabajos en curso para la RA. Por ejemplo, ARML [26] es una propuesta. También es necesaria la estandarización de un formato de compresión 3D. El gran reto de comprimir y transmitir activos 3D utilizando un codificador-decodificador (códec) de manera efectiva y amplia, de la misma forma que MP3 es el estándar para audio, H.264 para video y PNG/JPEG para imágenes. En el futuro veremos aplica- ciones populares para transmisión 3D de la misma forma que existen aplicaciones populares para audio, video e imágenes (ver Tabla 2).

Tabla 2

Aplicaciones para audio, video e imágenes en 3D

Audio Video Imagen 3D

MP3 H.264 PNG/JPEG X3D, MPEG4, COLLADA

Napster YouTube Facebook ?

El estímulo de la realidad aumentada para el diseño mecánico

Tabla 3 Usos de Web3D

Grupos Aplicaciones de RA/RM/RV

Industrial Visualización de conceptos de ingeniería, capacitación de personal, la evaluación de las cuestiones de ergonomía, la visualización de prototipos virtuales, visualiza- ción de armas virtuales, exploración de estrategias de mantenimiento, Simulación de la interacción de las conjuntos, la simulación de la dinámica de las estructuras articuladas, análisis de estrés, distribuido de gestión de desarrollo de productos, simulando los procesos de fabricación, ingeniería colaborativa en grandes proyec- tos de AEC, mecanizado y simulación, ingeniería concurrente, la ergonomía, pro- totipos virtuales, ingeniería visual, visualización espacial.

Simuladores de

entrenamiento Medicina (modelado corporal suave, la cirugía mínimamente invasiva, terapia virtual), simuladores de vuelo civiles, enseñanza, aprendizaje, simuladores de vuelo (militares, etc.), simuladores estratégicas, Tren de simuladores de conduc- ción, simuladores de vehículos, servicios de emergencia.

Entretenimiento

y Cultural Juegos de video, juegos recreativos, parques temáticos Experiencias en Museos, Turismo y Publicidad. Centros de RV Arquitectura, Diseño Interior, Desarrollo Urbano, Diseño aeropuertos, Diseño

Puentes, Análisis del Movimiento Humano.

Pero en el campo de la ingeniería, podemos considerar:

— Visualización de datos y producto, reduciendo el coste de muestras a los clientes, etc. — Comercio electrónico y aplicaciones B2B, mejorando la información detallada en referen-

cia a productos ofrecidos.

— Formación y entrenamiento, dando una mayor aproximación a la apariencia tridimensio- nal a los alumnos sin usar herramientas de autor.

— Mejora de la web, añadiéndole 3D.

— Mejora de noticias y publicidad, dando 3D a informes comerciales y publicitarios basados en web.

Diversas opciones se han optado para el uso de la RA/RV en las diversas disciplinas, como las mostradas a continuación:

iii. Plugins comerciales: Adobe Director [1], Adobe Flash [2], Microsoft Silverlight [31], Cor- tona [16] y otros;

iii. Java Plugins, applet basada en soluciones de desarrollos de Java o Java basada en APIs como Java3D [21];

iii. Ajax3D [3]: X3D basada en plugin y JavaScript; iv. WebGL [52]: several JavaScript libraries for HTML5;

iv. X3DOM [53]: Es nuestra elección debido a la amplia comunidad que apoya esta biblio- teca JavaScript y CSS sin necesidad de plugin y ampliamente implementado de forma nativa en los navegadores web más populares y de libre acceso (Open source).

7. X3DOM

Mientras la comunidad X3DOM continua trabajando para hacer de X3DOM una referencia para la Web3D [51], hemos probado varios dispositivos móviles, portátiles y de escritorio para

ver las posibilidades de acceso a contenidos 3D utilizando sistemas basados en portátil, escritorio y móviles (smartphone).

7.1. Soporte para escritorio y portátil

Algunas implementaciones del modelo X3DOM necesitan un plugin de Instant Reality [20], un plugin Flash 11 o un navegador con WebGL. Probamos los navegadores más habituales en sis- temas Microsoft Windows 10, Apple Mac OS y Linux (Tabla 4). El testeo en Linux es más com- plejo debido a la diversidad de distribuciones. Tanto Windows como Mac OS soportan páginas web X3DOM con las últimas versiones de los navegadores más populares: Google Chrome [19], Mozilla Firefox [33], Safari [43], Opera [39] y Microsoft Internet Explorer/Edge [30].

Tabla 4

Navegadores web para escritorio y portátil

Web browser Windows 10 Mac OS 10.10.4 Linux

Microsoft Internet Explorer NO N/A N/A

Microsoft Edge OK N/A N/A

Google Chrome OK OK N/A

Mozilla Firefox OK OK OK

Safari OK OK N/A

Opera OK OK N/A

7.2. Soporte para movilidad

Testeamos los navegadores web más habituales en un dispositivo basado en iOS, en un dis- positivo basado en Android, un dispositivo basado en Windows Phone y un dispositivo basado en FirefoxOS (Tabla 5). Las últimas versiones de iOS y Android soportan X3DOM en los navega- dores web más populares. FirefoxOS soporta X3DOM sobre el navegador web Firefox y no pudi- mos visualizar contenido X3DOM en ningún dispositivo Windows Phone aun.

Tabla 5

Navegadores web para móviles y tabletas

Web browser iOS 8.4.1 Android 5.5.1 Windows Phone _8.1 FirefoxOS

Internet Explorer N/A N/A NO N/A

Google Chrome OK OK N/A N/A

Mozilla Firefox N/A OK N/A OK

Safari OK N/A N/A N/A

El estímulo de la realidad aumentada para el diseño mecánico 8. Del CAD a la RA/RV

Como se ha mencionado anteriormente, la información transferida desde modelos CAD [4] [13] a las aplicaciones RA/RV se realiza a veces de manera directa, a través de un

software RA/RV específico o a través de intermediarios tales como podrían ser Sketchup [45], 3DS [7] o Maya [8] que permiten que los modelos sean interpretados por el software RA/RV. Nuestra propuesta permite a los diseñadores 3D exportar sus contenidos desarrollados con he- rramientas de autor habituales tales como Catia [11], AutoCAD [6], NX10 [34], etc. para ser mostradas en páginas web de Internet sin necesidad de descargar plugins o una configura- ción especial por parte de los usuarios. Este proceso se muestra en la Ilustración 10. El modelo 3D desarrollado con la herramienta de autor (CATIA) debe convertirse a formato X3D usando el «aopt program» [54]. El código del fichero X3D obtenido debe insertarse dentro del código html de nuestra página web bajo la etiqueta <x3d>. Las hojas de estilos x3dom.css y blog-web. css deben asociarse a esta página web junto a la última versión de las librerías Javascript para X3DOM. Cuando se ha hecho este proceso, tenemos todo lo necesario para mostrar el contenido 3D en uno de los navegadores web habituales para PCs, portátiles, tabletas o teléfonos móviles. Así, los usuarios pueden interactuar con este contenido 3D cambiando su tamaño, perspecti- vas, etc. El contenido 3D puede ser mostrado como RA/RV. Para visualizarlo como RA se ne- cesita más desarrollo dependiendo de si está basado en localización, basado en marcador o in- cluso basado en Oculus Rift [35] pero siempre utilizando JavaScript y HTML sin necesidad de plugins comerciales. Una vez que somos capaces de mostrar nuestros modelos 3D a través de la Web3D, la impresión 3D podría ser el siguiente paso y podría hacerse a través de un proceso similar donde en lugar de producir páginas web, se generan ficheros formateados para impre- sión en 3D (STL, stereotype layered, etc.).

Ilustración 10