aplicaÇÕes da realidade aumentada no processo … · a realidade aumentada pode ser definida como...

APLICAÇÕES DA REALIDADE

AUMENTADA NO PROCESSO DE

DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO

Fernanda Gomes Faust (UDESC)

[email protected]

Giorgia Amir Longo Roepke (UDESC)

[email protected]

Tiago Catecati (UDESC)

[email protected]

fernanda steinbruch araujo (UFSC)

[email protected]

Marcelo Gitirana Gomes Ferreira (UDESC)

[email protected]

Este artigo apresenta uma revisão das aplicações da tecnologia de

realidade aumentada utilizadas no processo de desenvolvimento de

produtos. Primeiramente é apresentado o conceito de realidade

aumentada, juntamente com as principais modaliddades sob as quais a

mesma vem sendo tecnologicamente implementada. A seguir, discutem-

se algumas das aplicações de maior destaque da realidade aumentada

no processo de desenvolvimento de produtos. A partir do estudo

realizado, observa-se a expansão da utilização da realidade

aumentada tanto no sentido horizontal - aplicada a um maior número

de etapas, quanto vertical - aplicada de forma mais profunda e

inteligente.

Palavras-chaves: Realidade aumentada; desenvolvimento de produto;

inovações tecnológicas.

XXXII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Desenvolvimento Sustentável e Responsabilidade Social: As Contribuições da Engenharia de Produção

Bento Gonçalves, RS, Brasil, 15 a 18 de outubro de 2012.



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1. Introdução

Um produto é avaliado sob diversos aspectos durante seu desenvolvimento. Relacionadas

normalmente com a função do produto, sua estética, seus aspectos de uso, de fabricação, entre

outros, estas avaliações são consideradas importantes no processo de desenvolvimento dos

produtos, pois subsidiam e impactam a maioria das decisões tomadas pela equipe de projeto.

Considera-se, assim, a importância da existência de métodos e ferramentas que garantam uma

boa avaliação do produto desde as fases iniciais do seu projeto, pois sabe-se que estas fases

são aquelas que mais impactam sobre a qualidade e o custo do produto, bem como sobre o seu

tempo de lançamento no mercado: fatores estes chave para o sucesso comercial do produto e

para a sobrevivência da empresa. (BAXTER, 2000; ROZENFELD et al., 2006; BACK et al.,

2008)

Para algumas destas avaliações é necessária à construção de protótipos físicos (funcionais ou

mock-ups não funcionais). Estes protótipos, em função dos seus custos e tempos de

confecção, frequentemente encarecem e alongam a duração do projeto, com consequências

negativas quanto à competitividade do produto. Protótipos virtuais, realizados a partir de

modelos computadorizados tridimensionais, podem ser vistos como uma alternativa no

desenvolvimento destes modelos e já são hoje utilizados na avaliação de aspectos técnicos do

produto. Dentre inúmeros exemplos que poderiam ser apresentados, o desempenho

aerodinâmico de veículos, aeronaves e mesmo de edificações é hoje comumente avaliado de

forma virtual (simulação computacional), substituindo os dispendiosos túneis de vento, que

necessitam de um protótipo físico do produto. É neste contexto – da substituição ou

complementação das simulações e avaliações físicas pelas virtuais auxiliadas por computador

– que as tecnologias de realidade aumentada (RA) surgem com o potencial de auxiliar os

projetistas na avaliação de vários aspectos envolvidos no projeto, reduzindo substancialmente

o custo e o tempo do projeto (lead time), e mantendo, ou mesmo aprimorando, a qualidade da

avaliação realizada (YE, 2007).

Esta pesquisa tem por objetivo apresentar as principais modalidades de realidade aumentada e

suas atuais aplicações no processo de desenvolvimento de produtos e apontar possíveis

tendências desta tecnologia para esta área.

2. Realidade Aumentada

A Realidade Aumentada pode ser definida como a sobreposição, em tempo real, de objetos

virtuais (que englobam textos, imagens bidimensionais, sons, entre outros) ao ambiente real

do usuário. Neste ambiente, objetos reais coexistem com objetos virtuais gerados por

computador. O usuário experimenta uma interação multisensorial (visão, audição, olfato, tato,

força, entre outros) e em tempo real com a RA que lhe é apresentada. Os sistemas de RA são

implementados de tal maneira que o cenário real e os objetos virtuais permanecem ajustados,

mesmo com a movimentação do usuário no ambiente real.

Frente a uma vasta gama de tecnologias que emergiam e se posicionavam entre o ambiente

puramente real e a realidade totalmente virtual, Milgram et al. (1994) propuseram um

continuum representado pelo diagrama da Figura 1. A denominada "realidade mista", ou seja,



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todas as tecnologias que se posicionam entre o ambiente real e a realidade virtual, é, desta

forma, um termo mais amplo que o da realidade aumentada.

Figura 1. Continuum de Milgram. Fonte: Milgram et al. (1994)

2.1 Modalidades de Realidade Aumentada

Diversas são as formas nas quais a realidade aumentada é hoje encontrada em laboratórios de

pesquisa, nas indústrias, e também no mercado, ao alcance dos consumidores. Nesta secção

são apresentadas as modalidade de RA mais difundidas e também aquelas que hoje se

apresentam com maior potencial de utilização futura. Outras formas menos usuais e

difundidas de tecnologia para a geração de RA - algumas das quais ainda em desenvolvimento

- fogem ao escopo deste artigo e podem ser encontradas em autores como Bimber e Raskar

(2006).

A RA em monitor de computador (screen-based video see-through displays), tal como

ilustrada na Figura 2, representa uma das formas mais acessíveis de implementação da RA,

visto que requer tão somente uma câmera de vídeo (webcam) e um computador pessoal

(BIMBER e RASKAR, 2006; VALLINO, 2002), além de um software de RA (alguns dos

quais disponíveis gratuitamente na web).



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Figura 2 - Adaptado de http://norberto3d.files.wordpress.com/2008/03/ms_overview.jpg

A câmera de vídeo captura a imagem do mundo real juntamente com a imagem do marcador

de RA. O computador é responsável tanto pela geração das imagens virtuais, quanto pela

inserção das mesmas na imagem do mundo real capturada pela webcam. A imagem resultante

(realidade aumentada) é apresentada em um monitor de vídeo. De acordo com Bimber e

Raskar (2006), a RA com monitor de computador proporciona pouca imersão do usuário no

ambiente aumentado. No contexto da RV e da RA, a imersão pode ser medida pela proporção

do campo visual do observador que é encoberto pela imagem gerada. No caso da RA com

monitor de computador, além da imagem gerada estar limitada ao monitor do computador,

não existe um alinhamento entre a realidade e a RA exibida. Apesar das suas limitações, a RA

em monitor de computador é hoje uma das formas mais difundidas de visualização da

tecnologia, em função da facilidade de obtê-la. Diversas empresas utilizam esta modalidade

de RA a fim de divulgar os seus produtos.

Outra modalidade de RA utiliza um óculos de realidade virtual (HMD - head mounted

display). Esta modalidade de RA pode ser dividida em duas subcategorias, dependendo da

forma como as imagens dos objetos virtuais são adicionadas à imagem do mundo real: video

see-through e optical see-through.

Os sistemas video see-through (Figura 3) fazem uso de HMDs normalmente utilizados em

experimentos de RV, acrescidos de uma ou duas (no caso de RA estereoscópica) câmeras de

vídeo. A imagem do mundo real é capturada pelas câmeras de vídeo; um computador realiza o

acréscimo da imagem do modelo virtual à imagem do mundo real (video see-through); e esta

realidade aumentada é exibida no HMD (normalmente de forma estereoscópica). Desta forma,

estes sistemas funcionam essencialmente da mesma forma como os sistemas com monitor de

../../../Downloads/http

../../../Downloads/http

http://norberto3d.files.wordpress.com/2008/03/ms_overview.jpg

















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computador. Provêem, entretanto, um nível de imersão bem mais aprimorado, visto que boa

parte do campo visual do usuário é encoberto pela imagem aumentada. Também se destacam

em relação aos sistemas de RA com monitor de computador na medida em que promovem um

alinhamento entre a RA e a direção de observação do usuário.

Figura 3 - Sistema de RA com HMD video see-through. Fonte: Os autores.

Já os sistemas optical see-through, utilizam lentes parcialmente transmissíveis, de tal forma

que o usuário pode olhar através das mesmas e visualizar o mundo real. Estas lentes também

são parcialmente reflexivas, de modo que o usuário também enxergue imagens (virtuais)

projetadas sobre as lentes (AZUMA, 1997). A Figura 4 apresenta o HMD optical see-through

modelo SymEye SX50T comercializado pela empresa Rockwell Collins.

Figura 4 - Exemplo de óculos HMD. Fonte: Rockwell Collins (2011)

A Figura 5 apresenta o modelo Pro Mobile Display, mais voltada ao mercado de consumo, de

HMD optical see-through comercializado pela empresa francesa Laster Technologies. Este

modelo exibe um display virtual equivalente a um monitor de 34" situado a um metro de

distância. A versão com duas lentes (à direita), modelo Smart Vision também é

disponibilizada pela empresa. Tais HMDs foram desenvolvidos para serem utilizadas



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juntamente com dispositivos portáteis - tablets (iPad), PDAs (Blackberryes) ou celulares -

aumentando a mobilidade e o potencial da aplicação da RA em usos militares, industriais,

pessoais, entre outros.

Figura 5 - Soluções de HMD para RA da empresa Laster Technologies. Fonte: Laster (2011)

Seguindo uma tendência da miniaturização das tecnologias de RA, com vista à utilização de

equipamentos mais leves e ergonômicos no futuro, Parviz (2009), da Universidade de

Washington, pesquisa o desenvolvimento da RA implementada por meio de circuitos

embutidos em lentes de contato, tal como mostrado na Figura 7. O protótipo funcional está

sendo produzido juntamente com a empresa Innovega, utilizando o seu sistema iOptiks.

Figura 6 - RA implementada em lente de contato. Fonte: Paviz (2009)

Ainda que esta modalidade seja muito usual, Bimber e Raskar (2006) apresentam diversas

limitações relacionadas à utilização de HMDs em sistemas de RA: (a) baixa resolução das

imagens exibidas; (b) limitação do campo visual em coberto; (c) uso de equipamentos pesados

e pouco confortáveis/ergonômicos; (d) problemas relacionados à profundidade constante da

imagem exibida (sistemas video see-through apresentam apenas um plano focal (o da

imagem), situação que pode gerar desconforto (enjoo) nos usuários). Apesar das suas

limitações intrínsecas, HMDs costumam ser bastante utilizados em sistemas de RA. Estes



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suportam aplicações que necessitam de mobilidade e também aplicações multiusuários

(colaborativas).

A modalidade que apresenta maior portabilidade é a RA que utiliza dispositivos portáteis

(HHD - Hand-Held Displays), do tipo video see-through, ao alcance das mãos dos usuários:

tablets, PDAs ou celulares, conforme mostrado na Figura 7.

Figura 7 – RA em equipamento de telefonia celular. Fonte: Dantas (2010)

A RA baseada em Projeções de Imagens (RA espacial) é uma modalidade onde imagens são

projetadas sobre a superfície tridimensional do modelo do produto, aumentando-o com

características de sua superfície, ergonomia etc.

Um exemplo desta modalidade é o Sixth Sense (Figura 8), um dispositivo de interface

gestual que expande o mundo físico com a informação digital e permite

utilizar gestos naturais para interagir com esta informação. Usando uma câmera e um pequeno

projetor integrados em um colar, como dispositivo portátil. Projeta informações em

superfícies, paredes e objetos físicos. Embora não seja amplamente conhecido, o Sixth Sense

recebeu o Prêmio de Inovação do ano em 2009, da Popular Science.

http://brasil.blog.nimbuzz.com/author/thiago/



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Figura 9 - Sixth Sense, dispositivo que utiliza a RA em Projeção de Imagens. Fonte: TED

(2009).

A partir da verificação das modalidades da Realidade Aumentada disponíveis, foram

pesquisadas algumas das principais aplicações da RA no processo de desenvolvimento de

produtos, incluindo os processos relacionados ao pré e ao pós-desenvolvimento do produto,

de acordo com Rozenfeld et al (2006).

3. Aplicações de Realidade Aumentada no Desenvolvimento de produtos

Primeiramente a RA pode ser agregada ao próprio produto projetado, como forma de

diferenciá-lo e agregar valor ao mesmo. Como exemplo, a empresa BMW desenvolveu um

pára-brisa que utiliza a tecnologia HUD - forma de RA já utilizada em aeronaves. Neste caso

específico, além de servir para exibir no pára-brisa, de forma mais acessível, algumas das

informações normalmente contidas no painel de instrumento, a tecnologia HUD, juntamente

com a tecnologia da "visão noturna", é capaz de apresentar ao motorista (diretamente em toda

a extensão do seu pára-brisa) elementos como placas e faixas de sinalização, pedestres ou

animais, mesmo em condições desfavoráveis, como neblina e à noite - ver Figura 10. A

realidade aumentada é, neste caso, agregada ao produto, com vista a aumentar a segurança no

trânsito.

Figura 10 - Sistema de navegação em automóvel BMW. Fonte: Qrcodepress (2011)

Os óculos da Google, sem previsão de lançamento, podem ser considerados outro exemplo de

realidade aumentada em produtos. Embora a Google tenha surpreendido muitas pessoas ao

revelar o Project Glass (Figura 11), a empresa não é a única a considerar óculos com

realidade aumentada um bom investimento. Em uma entrevista concedida à Bloomberg, o



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CEO da Oakley, Colin Baden, afirmou que a companhia está investindo nesta tecnologia.

Inicialmente, o público alvo do produto seriam atletas profissionais, que poderiam pagar os

altos custos da novidade. Além de mostrar informações próprias, os óculos vão poder se

conectar a smartphones através da tecnologia Bluetooth.

Figura 11. Project Glass, óculos da Google. Fonte: Google (2011)

No âmbito do desenvolvimento de produto a RA está sendo utilizada como ferramenta de

suporte à prototipagem e avaliação de produtos, permitindo a redução do tempo e o aumento

da flexibilidade no projeto. A RA pode ser desenvolvida juntamente com técnicas de

prototipagem rápida, agregando funcionalidades aos protótipos por meio do próprio software.

Protótipos com aplicações em RA são utilizados para auxiliar na avaliação da forma de

produtos, possibilitando a união de partes da estrutura do mesmo e a visualização da variação

da forma. A Figura 12 ilustra um modelo de mock-up que utiliza a RA para reconhecer o

produto conforme o modelamento virtual do mesmo. Deste modo, o teste permite não só para

validar aspectos ergonômicos e estéticos do produto, mas também de usabilidade e

funcionalidade durante a avaliação.



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Figura 12 - Protótipo da maquina de lavar. Fonte: Bordegoni e Cugini (2011)

No setor automotivo, a empresa alemã BMW utilizou a tecnologia de RA por projeção para a

simulação de aspectos estéticos de seus produtos, conforme ilustra a Figura 13. Sobre um

modelo físico branco de um BMW X3, em escala reduzida, foi projetada a aparência física

externa dinâmica do produto. A empresa também pode avaliar alguns aspectos ergonômicos

do automóvel com o auxílio desta tecnologia.

Figura 13 - Experimentos utilizando a tecnologia de RA através da projeção no protótipo em

escala do automóvel X3 da BMW. Fonte: Urban Screen (2009)

Como exemplo típico desta classe de aplicação, a montadora de automóveis alemã BMW

pesquisa a utilização da RA no treinamento especializado dos mecânicos da sua rede de

concessionárias. Como mostra a Figura 13, utilizando um HMD, o mecânico recebe, passo a

passo, as instruções necessárias para diagnosticar e reparar os automóveis da marca (BMW,

2010).



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Figura 13 - Treinamento com RA na indústria automotiva. Fonte: BMW (2010)

A Realidade Aumentada também é amplamente utilizada como suporte à comercialização e

divulgação de produtos, como nos cereais matinais da Nestlé, ilustrado na Figura 14, que

disponibiliza um jogo de Realidade Aumentada na embalagem para interação do marcador

fiducial com uma webcam. Percebe-se que esta tecnologia é muito utilizada para atrair a

atração dos consumidores.

Figura 14 - Página do jogo de RA. Fonte: Nestlé (2011)

Em relação ao suporte ao consumidor no processo de aquisição do produto, a RA também está

sendo utilizada a fim de possibilitar que o usuário experimente de forma virtual os produtos

antes da decisão da compra. A experimentação virtual de produtos pode se estender a móveis

e itens de decoração de interiores. Na Europa, por exemplo, os clientes da rede de lojas IKEA

podem imprimir os marcados fiduciais, correspondentes aos móveis comercializados pela

empresa, e utilizando seus celulares ou computadores podem visualizar seus produtos

instalados nos ambientes de suas residências ou escritório, tal como ilustra a Figura 15. Bem

como de forma bastante similar, a empresa brasileira Submarino utiliza a RA para venda de

quadros.



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Figura 15. Experimentação virtual de móveis. Fonte: Ikea (2012)

Outra aplicação, lançada pela Sony, é o “TV Size Guide” (Figura 16) onde o usuário visualiza

os diferentes tamanhos e modelos de aparelhos televisores por um aplicativo no site. O

usuário imprime o marcador fiducial em tamanho A4 disponibilizado no site da empresa, e

coloca centralizado no local desejado. Ao fotografar o ambiente com o marcador o usuário

utiliza o aplicativo para selecionar dentre os diversos modelos e tamanhos. Por fim o usuário

tem a possibilidade de salvar as opções que lhe agradarem.

Figura 16 - “SONY TV Size Guide”. Fonte: Sony (2012)

Uma classe especial de produtos onde a RA encontra grande potencial de aplicação é a de

entretenimento, especialmente na área de jogos. No início, a RA era utilizada principalmente

na substituição de elementos físicos (peças, cartas, tabuleiros, entre outros) por seus

equivalentes virtuais em jogos tradicionais (de cartas ou de tabuleiro, por exemplo), como

ocorre no jogo batalha naval, ilustrado na Figura 17. Atualmente, a RA proporciona uma

experiência muito mais imersiva, como ocorre no caso da empresa Sony, que desenvolveu o

EyePet™ para o Playstation 3, onde o personagem (um animal de estimação virtual) interage

com pessoas e objetos do ambiente real e com objetos virtuais.



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Figura 17 - Batalha Naval com RA e EyePet™ da Sony. Fonte: Anderson, (2010) e EyePet,

(2009)

4 Considerações Finais

A partir desta pesquisa pode-se observar inicialmente a ocorrência do crescimento da

utilização da Realidade Aumentada no processo de desenvolvimento de produtos, através das

várias formas que a tecnologia é implementada. Inicialmente, na etapa de divulgação dos

produtos a RA permitia unicamente a visualização tridimensional dos mesmos, enquanto que

hoje já é possível a sua experimentação de maneira virtual, de modo a auxiliar o usuário na

decisão de compra de um novo produto. Com o crescimento do uso da RA em E-commerce,

acredita-se que as lojas, no futuro, sejam completamente invadidas pela realidade aumentada,

tornando a experiência para o usuário mais completa, pois diversas informações sobre o

produto podem ser disponibilizadas em tempo real para os clientes, solucionando assim vários

problemas e dificuldades encontradas atualmente no âmbito de vendas nas lojas.

Como ferramenta de suporte à prototipagem e avaliação de produtos, a RA permite a redução

do tempo e o aumento da flexibilidade no projeto do produto. Desta forma, acredita-se que a

RA pode ser desenvolvida juntamente com técnicas de prototipagem rápida, agregando

funcionalidades aos protótipos por meio da utilização desta tecnologia.

Como tendência de aplicação das tecnologias de Realidade Aumentada no processo de

desenvolvimento de produtos, pode-se destacar a sua possível implementação em manuais de

produtos, com acionamento por comando de voz, onde o usuário possa esclarecer eventuais

dúvidas quanto ao funcionamento do mesmo. As informações seriam mostradas passo a passo

no HMD, deixando as mãos do usuário livres para executar as tarefas necessárias.

Uma possibilidade interessante é a de desenvolver projetos com total imersão, podendo

manipular os trabalhos em qualquer escala, sem auxílio de periféricos, como teclado e mouse,

somente usando um HMD ou mesmo lentes de contato com projeção na retina. Assim, o

projetista ficaria mais livre para fazer melhorias, perceber falhas e trabalhar em conjunto com

outros colaboradores. Essas ações ocorreriam em tempo real, com isso, os gastos em modelos

físicos seriam drasticamente reduzidos, visto que grande parte dos testes poderiam ser feitos

diretamente pelo modelo virtual.

Outras tendências apontadas no uso da RA dizem respeito ao barateamento e miniaturização

dos dispositivos de HMD, barateando assim a sua utilização, fazendo com que eles sejam

embutidos a dispositivos móveis com maiores frequências.

Outra tendência é a aplicação da RA na área da educação, utilizada como suporte à

visualização e virtualização em tempo real de objetos desenhados a mão livre ou



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instrumentados, a fim de detectar problemas de execução ou mesmo para facilitar a

visualização em disciplinas como desenho mecânico e geometria descritiva.

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