PDF de programación - Simulación a través de Matlab de los movimientos de un Cyberglove

“Simulación a través de Matlab de

los movimientos de un

Cyberglove”

Titulación: Ingeniería Técnica Industrial

Especialidad: Electrónica Industrial

Alumno/a: John Stalin Briceño Díaz

Director/a/s: Jorge Juan Feliu Batlle

Carlos Alberto Díaz Hernández

Cartagena, 24 de febrero de 2015




______________________________Índice General



Capítulo 0: Introducción .............................................................................. 4

0.1 Motivación ........................................................................................................... 4

0.2

Problemática ........................................................................................................ 4

0.3

0.4

Objetivos .............................................................................................................. 5

Definición de realidad virtual ............................................................................... 5

Capítulo 1:Dispositivos de realidad virtual y Aplicaciones ........................ 7

1.1

1.2

1.3

1.4

Estado del arte ..................................................................................................... 7

Guantes de realidad virtual ................................................................................... 7

Otros dispositivos de captación de movimiento de las manos .............................. 10

Aplicaciones ....................................................................................................... 11

Capítulo 2: Manual 5DT Data Glove ........................................................ 13

2.1 Introducción ......................................................................................................... 13

2.2 Instalación y Configuración .................................................................................... 13
2.2.2 Conexión del guante estándar .............................................................................................. 14
2.2.3 Instalación del Software. ...................................................................................................... 15

2.3 Gestor del Guante. ................................................................................................ 16
2.3.1 Ejecución del Gestor ............................................................................................................. 16
2.3.2
Conectar el guante al ordenador ......................................................................................... 17
2.3.3 Rutina de calibración del software ....................................................................................... 18
2.3.4 Guardado de los datos del guante a un archivo de registro. ................................................ 20
2.3.5 Cambio de las opciones del programa. ................................................................................. 21

2.4 Otros Software ......................................................................................................... 21

2.5 Especificación Hardware ........................................................................................... 22

2.6

2.7

2.8

2.9

Drivers 5DT Data Glove ....................................................................................... 24

Guantes compatibles .......................................................................................... 26

Auto-calibración ................................................................................................ 27

Software de calibración ...................................................................................... 27

Capítulo 3: Protocolo TCP/IP y Protocolo RS-232 .................................. 29

3.1

Protocolo TCP/IP ................................................................................................. 29
3.1.1 Definición .............................................................................................................................. 29
3.1.2 Capas Conceptuales del Software de Protocolos ................................................................. 29
Funcionamiento TCP/IP ........................................................................................................ 30
3.1.3
3.1.4
Administración TCP/IP ......................................................................................................... 31



2

3.2

Protocolo RS-232 ................................................................................................ 31
3.2.1 Definición .............................................................................................................................. 31
3.2.1 Características básicas........................................................................................................... 32

Capítulo 4: Desarrollo del software de conexión ...................................... 34

4.1

4.2

Introducción ....................................................................................................... 34

Desarrollo de la Aplicación en el software de programación Microsoft Visual C ++ 34

4.3

Herramientas Utilizadas en Microsoft Visual C++ ................................................. 34
Programación Orientada a Objetos (POO) .......................................................................... 34
4.3.1
Librerías Dinámicas ............................................................................................................. 37
4.3.2
4.3.3 Aplicaciones con Visual Basic .............................................................................................. 37

4.4

Desarrollo de la aplicación conexión TCP/IP ......................................................... 38
4.4.1 Clase Guante ......................................................................................................................... 39
4.4.2 Clase TCP/IP .......................................................................................................................... 39
4.4.3 Programa Principal ............................................................................................................... 41

Capítulo 5: Simulación y entorno visual ................................................... 45

5.1

5.2

Introducción ....................................................................................................... 45

Herramientas Utilizadas en Matlab...................................................................... 45
Simulink .............................................................................................................................. 45
S-function ............................................................................................................................ 45
Virtual Reality Toolbox ....................................................................................................... 46

5.2.1
5.2.2
5.2.3

5.3

Desarrollo de la Simulación ................................................................................. 47
Creación bloque S-Function ................................................................................................. 48
Creación del entorno de simulación .................................................................................... 48

5.3.1
5.3.2

5.4

Estado de funcionamiento en línea ..................................................................... 49

Capítulo 6: Conclusiones y futuros desarrollos ........................................ 51

6.1

6.2

Conclusiones ....................................................................................................... 51

Futuros desarrollos ............................................................................................. 51

Anexo A ....................................................................................................... 52

Bibliografia ................................................................................................. 67



3

Capítulo 0
________________________________Introducción

El auge de la realidad virtual ha estado precedido de un largo tiempo de intensa
investigación. En la actualidad, la realidad virtual se plasma en una multiplicidad de
sistemas que permiten que el usuario experimente artificialmente múltiples áreas en el
campo de la medicina, ingeniería, aeronavegación, diseño, psicología, etc.

Para el desarrollo de este proyecto presenta como resultado, la fusión de dos
componentes como son: el hardware y el software, reunidos en el denominado “DT5
Data Glove” empleado como periférico de entrada para trabajar en un espacio
tridimensional, de esta manera no nos limitamos a trabajar sobre una superficie plana,
sino que logramos emular el movimiento de la mano en tres dimensiones, por medio de
un conjunto de sensores de flexión de fibra óptica que permite localizar su posición.

Para la interacción del usuario con el ordenador se utilizarán 16 sensores de
contacto colocados en partes estratégicas de los dedos del guante, esta interacción se
logra mediante hardware: comunicación RS-232 a través del puerto serie, y mediante
software: utilizando el protocolo de red TCP/IP. El desarrollo está basado en las
herramientas Matlab-Simulink y Microsoft Visual C++.

0.1 Motivación

En la actualidad, la realidad virtual se plasma en una multiplicidad de sistemas.
Profesionales en campos como la medicina, economía, exploración espacial, industria
de los videojuegos, etc.; utilizan los sistemas virtuales para una gran variedad de
funciones. Los cirujanos pueden realizar operaciones simuladas para ensayar