Rigid and deformable collision handling for a haptic neurosurgery simulator

Résumé

La simulación como herramienta de entrenamiento y ensayo ha sido extensamente utilizada en diferentes áreas tales como la aviación o el ejército. Sin embargo, los simuladores de ciertas disciplinas no cumplen con los requerimientos de fiabilidad y precisión que los usuarios demandan. Éste es el caso de la neurocirugía. Con objeto de superar estas dificultades, esta Tesis presenta un Simulador multimodal de Neurocirugía orientado a la enseñanza. Uno de los factores que más afecta al realismo del comportamiento de un simulador es la forma en la que interfieren los objetos que componen la escena. Por esta razón, la detección y respuesta a colisiones son especialmente importantes. Este trabajo presenta métodos de detección y respuesta a colisiones para objetos volumétricos tanto rígidos como deformables y su correspondiente respuesta háptica, los cuales serían integrados en el Simulador de Neurocirugía final. Con el fin de evaluar nuestros métodos en términos de continuidad y estabilidad, el presente documento analiza el tiempo de detección y respuesta a colisiones de ambos algoritmos, así como la estabilidad de los parámetros de fuerza que devuelven. Aparte de la precisión, los simuladores de realidad virtual en tiempo real dependen del consumo de tiempo de sus módulos. De hecho, el tiempo computacional es un factor crítico en este tipo de simuladores. Esta Tesis propone también una metodología que optimiza el consumo de tiempo de algoritmos de colisión basados en la técnica de subdivisión espacial uniforme. Se ha validado experimentalmente y comparado con otras propuestas. Además, la optimización se ha aplicado al método de detección de colisiones deformables propuesto en esta Tesis.