Vedle toho jsou do těchto brýlí promítány 3D objekty, které vás provádějí celým postupem opravy krok za krokem bez nutnosti asistence mechanika. Pokud nejsou brýle k dispozici, často postačí i běžný tablet. Takové aplikace, ač stále nejsou uvolněny pro veřejnost, již existují.

Rozšířená realita (Augmented Reality, AR) je vše, co kombinuje záznam skutečného světa s prvky generovanými počítačem. Jedna z definic obecně připouští, že tyto doprovodné (umělé) informace mohou být například jako další vrstva nad skutečnou scénou. Prvkem rozšířené reality může být dle této definice například i průběžný výsledek hokejového zápasu tak, jak jej vidíme na televizní obrazovce. Ostatní definice však tuto možnost spíše odmítají a považují za prvky rozšířené reality jen ty, které jsou dostatečně „zapuštěny“ ve scéně (typicky 3D objekty).

Obr. 1: Volkswagen MARTA Augmented Reality Service Support

První praktické využití AR se objevuje v armádě. Pilot stíhacího letounu vidí vpodvečer ze svého kokpitu krásný západ slunce, což mu ovšem navigačně příliš nepomůže. Dnes se běžně při zvýšené viditelnosti promítá pilotovi do speciální helmy reliéf krajiny, popř. další navigační informace. Také vojáci používají speciální monokly (polopropustné brýle na jedno oko), kde jsou zobrazovány taktické údaje.

Princip zobrazování rozšířené reality

Značnou výhodu praktického nasazení rozšířené reality představují minimální nebo nulové pořizovací náklady (tyto náklady mohou být poněkud vyšší v případě využití polopropustných brýlí – na Obr. 3–1). Obrázek 2 ilustruje, jak je možné přidat další digitální elementy do skutečné scény:

• Snímání scény – scéna je snímána kamerou v reálném čase (není však problém pořídit záznam a ten dodatečně rozpoznat, zpracovat a zobrazit doplněný o prvky AR). Většinou stačí obyčejná webkamera. Pro profesionálnější výsledek je však vždy lepší alespoň webkamera vybavená funkcí autofocus.
• Rozpoznání scény – v rámci scény jsou umístěny charakteristické značky (jak je vidět na Obr. 2), tzv. markery, obrázky. Scéna dokonce může být „3D naskenovaná“ (tzv. 3D markerless tracking). V případě naší ukázky určuje marker velikost a pozici umyvadla. Dále je nutné zpracovat snímaný obraz a nalézt tyto značky, nebo detekovat charakteristické znaky scény.
• Zpracování scény – na základě předchozího kroku jsou pak do této scény zapuštěny 3D modely, virtuální obrazy, text nebo třeba i video. Procesor (i mobilního telefonu) zpravidla nemá problém zpracovat scénu v reálném čase.
• Zobrazení scény – scéna doplněná o nové objekty je zobrazena na zobrazovacím zařízení, což nemusí být nutně jen běžný monitor, ale může se jednat také například o obrazovku mobilního telefonu nebo tabletu, nebo je možné využít polopropustných nebo nepropustných brýlí vybavených kamerou. Dále je možno využít částečný displej, tak jak jej nabízí například Google Glass. 

Obr. 2: Princip zobrazování rozšířené reality – aplikace V&B Augmented Reality App dostupná na Google Store

Jako vstup pro vložení značek nemusí být vždy využita pouze analýza vstupního obrazu. Například aplikace FlightRadar24, která zobrazuje kromě skutečného obrazu i pozice všech letadel právě prolétajících nad vašimi hlavami, uvažuje jako vstup údaje z GPS a kompasu. Z podobných aplikací lze uvést například AR navigaci Wikitude Drive nebo Sky Map (zobrazování hvězdné oblohy).

V případě AR se hardwarově nejedná o složitou technologii, hlavní díl výsledného efektu je na straně softwaru. Řešení je samozřejmě možno naprogramovat „from scratch“, je však také možné využít některé programy jako např. BuildAR, Wikitude SDK nebo různá řešení od společnosti Metaio a vytvořit si jednoduše uživatelskou aplikaci i v „domácích podmínkách“.

Rozšířená realita ve výrobě

Rozšířená realita nachází své uplatnění také ve výrobě, příležitostí k jejímu využití je zde celá řada. Obecně lze uvést, že rozšířená realita je využitelná zejména v logistice (podle studie DHL je zde 11 možných způsobů využití AR), u plánování rozmístění haly a prototypování a při virtuálním tréninku.

Využití v logistice

Procesy zaskladňování a vyskladňování (tzv. Pick-By-Vision řešení) představují největší příležitost pro využití rozšířené reality. Nutno podotknout, že žádné kompletní, komerčně využitelné řešení zatím neexistuje. Dobrá zpráva však je, že společnosti Knapp, SAP a Ubimax jsou v testovacích fázích pro plné komerční využití. Vize takového řešení, kterou ukazuje Obrázek 3, je následující. Skladníci si nasadí speciální brýle, na jejichž displeji se objevují požadavky k vyskladňování. Úkoly se přidělují buď dle vytíženosti, nebo podle toho, který skladník je nejblíže. Skladník je postupně navigován do jednotlivých uliček, kde nalezne příslušný artikl. Pouhým pohledem na čárový kód je pak danému zboží změněn v informačním systému stav ze „zaskladněn“ na „v přepravě“.

Obr. 3: Testovací prostředí pro vyskladňování od společnosti SAP

Další zpracovávaná vize představuje ulehčení obecné přepravy zboží jedním vozem pro více zákazníků. Například v případě zásilkových firem podle už zmíněné studie DHL platí, že 40–60 % času tráví řidič mimo distribuční centrum a neřídí vůz. Uvedená vize předpokládá systém, který bude řidiče (či závozníka) inteligentně navigovat v rámci procesů umisťování zboží do nákladního vozu dle rozměrů a generovaného pořadí adres doručování. Pomocí brýlí tak bude možno nejen efektně a efektivně zaskladnit vůz, nýbrž i rychle nalézt příslušný artikl při doručení.

Společnosti již začaly využívat AR navigace pro zrychlení procesu tzv. Last-mile delivery, což je doprava konečnému zákazníkovi. V rámci tohoto procesu bývá často komplikované nalézt příslušný dům či číslo popisné, přičemž v rámci systému AR navigace je možné „ukázat 3D šipkou“ přímo na danou adresu.

Plánování rozmístění haly a prototypování

Využití rozšířené reality se nabízí všude, kde již fyzicky existuje část reality a zbytek je k dispozici pouze ve virtuální formě 3D modelů. Je tak například možné doplnit chybějící části prototypu digitálními daty, popř. část výrobní linky, která je jen ve stadiu návrhu. Pak je možno provést ověření přímo v realitě, ale nad virtuálními modely. Rozšířená realita představuje v tomto případě velmi rychlou a levnou variantu. Na Obrázku 4 je zachycena ukázka ověření prostorového uspořádání robota na daném pracovišti.

Obr. 4: Verifikace dosahů robota s pomocí aplikace Metaio

Případová studie: Montáž sifonu pomocí rozšířené reality

V univerzitní laboratoři na Katedře průmyslového inženýrství a managementu na Západočeské univerzitě v Plzni se nachází modelové pracoviště, které slouží k montáži sifonu. Na tomto modelovém pracovišti se provádí ergonomické analýzy, které mají přispět k optimalizaci pracovní činnosti. Úkolem této případové studie bylo vytvořit pro toto pracoviště interaktivní návodku za pomoci AR, jejímž používáním by mělo být dosaženo přehledné vizualizace celého procesu montáže sifonu. Používání této interaktivní návodky, která je vidět na Obrázku 5, by mělo vést ke zrychlení procesu zaškolování nových zaměstnanců, minimalizaci chyb při kompletaci výrobku u stávajících zaměstnanců či koncových zákazníků.

Obr. 5: Ukázka práce s interaktivní návodkou

Zaměstnanec si díky návodce osvojí jednotlivé montážní postupy přímo při procesu kompletace a bez nutnosti studování pracovních návodů, učí se tedy přímo v průběhu práce. Dále tato návodka zamezí vytvoření chybné sestavy či zhotovení neúplného celku, což bude mít vliv na snížení počtu reklamací. Zavedením AR při montážních činnostech se snižuje, resp. odstraňuje potřeba dodatečných písemných montážních postupů. Nespornou výhodou je i to, že celý proces montáže je popsán a může jej v libovolnou dobu využít jakýkoli pracovník dané firmy. Nedojde tak k situaci, kdy by daný proces znal pouze jeden člověk ve výrobě. Využití AR v montáži zvýší výkonnost člověka, zredukuje čas potřebný na splnění dané úlohy, sníží počet chyb a zredukuje kognitivní zátěž.

Rozšířená realita jako součást každodenního života

Rozšířená realita představuje moderní trend využívání informačních technologií. Dnes má každý majitel smartphonu příslušný hardware takříkajíc „v kapse“. Pravdou zůstává, že si dnes málokdo představí poloprůhledné brýle jako součást našich každodenních životů, ale to jsme si mysleli o chytrých telefonech také. Je zřejmé, že nastíněná řešení jsou uplatnitelná ve výrobě, přičemž předpokladem toho je větší míra využití technologií s polopropustnými brýlemi.

Petr Hořejší Ing. Petr Hořejší, Ph.D., působí na Katedře průmyslového inženýrství a managementu na Západočeské univerzitě v Plzni. Od roku 2010, kdy došlo k vybudování laboratoře virtuální reality na domovském pracovišti, se zabývá praktickým využitím virtuální reality v podnicích, intenzivně spolupracuje s praxí a pedagogicky působí nejen na domácí univerzitě, ale také v zahraničí. Od roku 2011 garantuje a přednáší specializovaný předmět Digitální podnik a virtuální realita.