Modelování fyzikálně věrné deformace v reálném čase je klíčové v návrhu a konstrukci chirurgických simulátorů. Ty vyžadují přesné a realistické chování, aby byly vhodné pro chirurgickou výuku. Zároveň
však musí být model počítán uvnitř haptické smyčky s vysokou obnovovací frekvencí (přes 1 kHz) aby byla zachována stabilita interakce s uživatelem.

Výsledky

Výsledky byly publikovány v několika článcích a mohou být shrnuty v těchto bodech:

• Návrh systému založeného na off-line předpočítání a následné aproximaci, který dovoluje haptickou iterakci s nelineárním modelem měkké tkáně v reálném čase.
• Modifikace předpočítací fáze umožňující výpočet potřebných dat on-line v průběhu aproximace.
• Vývoj distribuovaných algoritmů pro off-line i on-line předvýpočet.
• Návrh zlepšení aproximační části založený na třech interpolačních metodách a extrapolaci pro případ nedostupnosti potřebných dat pro interpolaci.
• Určení a analýza parametrů simulace, které ovlivňují síly zpětné vazby působící při interakci s měkkou tkání.
• Analýza konvergence geometricky a fyzikálně nelineárních modelů měkkých tkání v případě velkých deformací.

Ukázky

Následující dva obrázky zachycují aplikaci vyvinutou ve spolupráci s Mertem Sedefem a Laboratoří mechatroniky na Koc University v Istanbulu:

K dispozici jsou také dvě krátká videa samotné interakce: [AVI1], [AVI2]
Tři videa zachycující okno aplikace s různými typy deformace (aktivní uzel je posouván pomocí haptického zařízení PHANToM): stlačení [AVI], tah [AVI] a obojí [AVI].

Publikace

1. I. Peterlík. Efficient precomputation of configuration space for haptic deformation modeling. In Proceedings of Conference on Human System Interactions, pp. 225–230, IEEE Xplore, 2008. best paper award. [PDF]
2. I. Peterlík and L. Matyska. Haptic interaction with soft tissues based on state-space approximation. In EuroHaptics ’08: Proceedings of the 6th international conference on Haptics, (Berlin, Heidelberg), pp. 886–895, Springer-Verlag, 2008. [PDF]
3. I. Peterlík and L. Matyska. An algorithm of state-space precomputation allowing non-linear haptic deformation modeling using finite element method,” in WHC’07: Proceedings of the Second Joint EuroHaptics Conference and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, (Washington, DC, USA), pp. 231–236, IEEE Computer Society, 2007. [PDF]
4. J. Filipovič, I. Peterlík and L. Matyska. On-line precomputation algorithm for real-time haptic interaction with non-linear deformable bodies, in Proceedings of The Third Joint EuroHaptics Conference and Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environments and Teleoperator Systems, pp.24-29, 2009 [PDF]
5. I.Peterlík. Haptic Interaction with Non-linear Deformable Objects. PhD Thesis, 142 pages, 2009 [PDF]

Kontakty

Jiří Filipovič, fila (at) ics.muni.cz
Jan Fousek, izaak (at) mail.muni.cz