Organization of Interaction With Virtual Reality Based on a Running Platform for Comprehensive Training of Specialists

Abstract

Одним из современных инструментов организации процесса обучения специалистов является использование виртуальных тренажерных комплексов, позволяющих смоделировать штатные и аварийные сценарии профессиональной деятельности и выработать необходимые компетенции у обучающихся. Существующие подходы к взаимодействию с виртуальной реальностью в рамках тренажерных комплексов основаны на использовании различного рода контроллеров, что негативно сказывается на иммерсивности процесса обучения. Контроллеры также не позволяют смоделировать физическую нагрузку, возникающую при ходьбе или беге при подготовке специалистов в ряде областей (МЧС, военная отрасль, горнодобывающая промышленность и другие). Для решения этой задачи необходимо использование различных беговых платформ. В рамках исследования выявлены определенные проблемы существующих подходов к взаимодействию с виртуальной реальностью посредством беговой платформы. Для их решения предлагается разработка новых методов управления платформой. В работе рассмотрено несколько алгоритмов управления платформой: линейный, нелинейный и нелинейный модифицированный. Представлено математическое описание алгоритмов и проведены экспериментальные исследования, позволяющие выбрать оптимальный алгоритм управления в соответствии с набором определенных метрик. Использование разработанного алгоритма управления позволит улучшить качество взаимодействия обучающего с виртуальной реальностью на беговой платформе. Полученные результаты могут быть использованы при организации процесса обучения специалистов с применением систем виртуальной реальности One of the modern tools for organizing the training process for specialists is the use of virtual training complexes, which make it possible to simulate regular and emergency scenarios of professional activity and develop the necessary competencies for students. Existing approaches to interacting with virtual reality within the framework of training complexes are based on the use of various kinds of controllers, which negatively affects the immersiveness of the learning process. The controllers also do not allow simulating the physical activity that occurs when walking or running, which is necessary when training specialists in a number of areas (Ministry of Emergency Situations, the military industry, the mining industry, and others). To solve this problem, it is necessary to use different running platforms. The study identified certain problems of existing approaches to interacting with virtual reality through a running platform. To solve them, we propose to develop new methods of platform management. The paper considers several algorithms for platform control: linear, nonlinear and nonlinear modified. We present a mathematical description of the algorithms, we carried out experimental studies, which make it possible to choose the optimal control algorithm in accordance with a set of certain metrics. The use of the developed control algorithm will improve the quality of the teacher's interaction when interacting with virtual reality on the running platform. The results obtained can be used in organizing the process of training specialists using virtual reality systems