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DESENVOLVIMENTO DE AVATAR PARA TREINAMENTO
DE EQUIPE DE EMBARCAÇÃO OIL RECOVERY
Alvaro José Rodrigues de Lima UFRJ, Departamento de Técnicas de Representação
Gerson Gomes Cunha UFRJ, Programa de Engenharia Civil
Luiz Landau UFRJ, Programa de Engenharia Civil
Cristina Jasbincheck Haguenauer UFRJ, Departamento de Métodos e Áreas Conexas
Luciana Guimarães Rodrigues de Lima UFRJ, PIPGLA
Resumo
Neste artigo é apresentada a evolução do conceito de avatar, desde a antiguidade até os dias atuais. É descrito o desenvolvimento de um avatar destinado ao treinamento de equipes em caso de acidente que envolva vazamento de petróleo em mar aberto com a engine Quest3D. O modelo de avatar se destina a atuar no convés de uma embarcação Oil Recovery e pode supervisionar uma operação de contenção e recuperação de óleo derramado. Para a sua elaboração, foram realizadas entrevistas semi estruturadas com marítimos e análise de outros simuladores utilizados no Centro de Simulação Aquaviária – CSA. O avatar permite familiarizar o marítimo com a sua atividade sem os riscos inerentes da atividade in loco.
Palavras-chave: avatar, realidade virtual, petróleo.
Abstract
This paper presents the evolution of the concept of avatar, from Antiquity to the present day. It describes the development of an avatar for the staff training in the event of an accident involving the oil spill in the open sea with the Quest3D engine. The avatar model is intended to act on the deck of a vessel Oil Recovery and can oversee an operation of containment and recovery of spilled oil. For its preparation, semi-structured interviews were conducted with maritime and analysis of other simulators used in the Centro de Simulação Aquaviária (Simulation Center Waterway) - CSA. The avatar allows familiarize with its maritime activity without the inherent risks of the activity in loco.
Keywords: avatar, virtual reality, oil.
1 A Evolução do Conceito de Avatar
O presente artigo apresenta os resultados obtidos de uma pesquisa de doutorado
desenvolvida no Programa de Engenharia Civil da COPPE/UFRJ junto ao Grupo de
Realidade Virtual Aplicada (GRVa) do Laboratório de Métodos Computacionais em
Engenharia (LAMCE), onde foi desenvolvido um simulador de Realidade Virtual (RV)
em tempo real, para auxílio na capacitação de profissionais envolvidos com a
remediação de vazamentos de petróleo no mar, de forma a minimizar os possíveis
danos ambientais.
O conceito de avatar remonta a antiguidade e está relacionado ao hinduísmo,
religião que possui cerca de novecentos milhões de seguidores, cuja maior parte se
encontra na Índia e no Nepal. Etimologicamente, avatar significa uma encarnação de
um ser imortal, ou uma manifestação neste mundo de um ser pertencente a um mundo
paralelo, ou mesmo, do Ser Supremo. Deriva do sânscrito Avatâra, cujo significado
“descida”, normalmente denotando uma das dez manifestaçôes terrenas de Vishnu
(Fig. 1). Outras religiões passaram a utilizar o termo avatar para descrever as
encarnações de suas divindades (SHCELEMMER & BACKES, 2008).
Em 1986, o termo avatar passou a receber um novo significado, quando a
Lucasfilms lançou o game Habitat, considerado o precursor do chamado Massively
Multiplayer Online Role-Playing Game – MMORPG. A sua interface era em 2D e o
usuário teclava suas mensagens apresentadas de forma similar aos balões das
histórias em quadrinhos (RODRIGUES et al, 2007).
Assim, avatar passou a significar a personificação virtual do usuário. Tanto nas
redes sociais quanto nos jogos online, que foram se desenvolvendo com recursos de
imersão 3D cada vez mais eficientes, o usuário final se familiarizou com a prática do
uso do avatar em num ambiente virtual.
O novo conceito de avatar também é reforçado por obras cinematográficas de
grande apreciação popular, como a Trilogia Matrix, iniciada em 1999, criada pelos
irmãos Wachowski e Avatar, de James Cameron, de 2009.
Figura 1: Os dez avatares de Vishnu. Disponível em: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/Avatars.jpg
Em Matrix, a humanidade estaria vegetando e todas as suas experiências seriam
uma ilusão criadas por máquinas sofisticadas, que num futuro próximo passariam a
dominar todos os indivíduos. Nesta fantasia, cada avatar seria a ilusão da realidade
vivida por cada ser humano. Já em Avatar, os seres humanos se conectariam
mentalmente com clones de seres humanoides que habitam um outro mundo -
chamado Pandora - com a intenção de dominá-los e roubar os seus recursos naturais.
Na realidade, um mundo sem avatares é muito difícil de ser imaginado, devido ao
enorme sucesso dos jogos online e das redes sociais. Desde a mais simples fotografia
associada no Facebook aos complexos e editáveis personagens disponíveis em jogos,
como World of Warcraft, quem navega na Web tem seu avatar.
Por outro lado, o uso do avatar não está restrito ao entretenimento. Diversos
simuladores já foram desenvolvidos para treinamento de pessoal para as mais
diversas finalidades: combate a incêndios, treinamento militar e educação.
Na área de defesa civil, Dugdale et al (2004) desenvolveram um simulador
multiusuário baseado em monitor de PC onde usuários poderiam desempenhar o
papel de bombeiros ou de hóspedes num hotel que sofre um incêndio. Os autores
concluíram que os avatares foram avaliados como realistas nos testes devido a
naturalidade de seus movimentos. As poucas avaliações negativas deveu-se a
aparência facial dos personagens virtuais.
Na área militar, diversos países adotaram em seus exércitos o uso de avatares no
treinamento de seus soldados. Pereira et al (2010) desenvolvem um simulador para o
treinamento militar do exército brasileiro tendo como cenário a floresta amazônica. Os
autores defendem que o avatar serve para o desenvolvimento das seguintes
habilidades esperadas de um recruta: raciocínio lógico, rápida tomada de decisão e
saber trabalhar em equipe.
Na área educacional, foi desenvolvido na Espanha um sistema de Realidade
Virtual, baseado em PC onde o aluno, com óculos especiais, usa seu avatar para
assistir uma aula num ambiente 3D. Esse programa, denominado AULA, destina-se ao
diagnóstico precoce do Transtorno de Déficit de atenção com Hiperatividade - TDA-H
(ZULUETA et al, 2013).
O uso de avatar é também um dos recursos disponíveis em simuladores. A
Realidade Virtual também traz como vantagem o baixo preço do treinamento das
equipes e a eliminação do risco de acidentes, com indesejáveis perdas humanas e
materiais, dependendo do tipo de atividade simulada.
2 O uso de avatar na simulação de operações offshore
Como a exploração e produção de petróleo é uma atividade que apresenta
bastante risco, várias pesquisas foram realizadas visando ao desenvolvimento de
metodologias para prevenção de acidentes com utilização de Realidade Virtual. Aqui é
abordado o estudo de alguns simuladores que tem como característica o uso de
avatar.
Gagliati et al (2011) avaliaram o programa de Realidade Virtual imersivo VRSim
desenvolvido para o treinamento de equipes em plataformas de petróleo. Tal
programa foi desenvolvido para reduzir erros das equipes de manutenção, gerência de
crise em caso de vazamento de gás, explosões ou incêndios.
No Brasil, o Laboratório de Método Computacionais em Engenharia da
COPPE/UFRJ já realizou diversos trabalhos aplicando a Realidade Virtual na
prevenção de acidentes em situações de risco.
Braga (2006) desenvolveu sistema que permite a visualização do uso de rotas de
fuga e a análise do comportamento humano em situação de risco (Figura 2). O autor
procurou embasar o seu trabalho num minucioso estudo sobre a ação do fogo nos
seres humanos e procurou usar técnicas da comunicação visual no desenvolvimento
do seu simulador.
Soares (2009) desenvolveu simulador de Realidade Virtual desktop multi-usuário
para treinamento simulado de Evacuação Escape e Resgate (EER) em Unidades
Marítimas de Produção (Figura 3). O cenário virtual desenvolvido é de uma plataforma
Floating Production Storage and Offloading – FPSO.
Figura 2: Interface do simulador de rota de fuga – imagem (BRAGA 2006, p 83)
Figura 3 – Interface do simulador multi-usuário de treinamento de Evacuação, Escape e
Resgate EER (SOARES, 2009, p 123)
As pesquisas desenvolvidas por Braga (2006) e Gagliati et al (2011) tem em
comum o uso de avatar no treinamento de equipes e tem como ambiente de trabalho
uma plataforma de petróleo. Os nove anos de diferença entre as duas pesquisas
podem servir para avaliar a evolução da computação gráfica no período. O modelo de
Braga (2006) apresenta elementos gráficos bem mais simples que o apresentado por
Gagliati et al (2011), que no sistema possibilita explorar todos os espaços de um
plataforma de petróleo e praticamente toda a cadeia técnico – administrativa deste
complexo ambiente de trabalho. Por outro lado, o primeiro consiste em um protótipo
acadêmico e, o segundo, é um produto comercial. Ambos apresentam soluções
diferentes para o uso de avatar em operação offshore, que os tornam pertinentes para
o desenvolvimento da metodologia proposta. O Simulador de Contenção e
Recuperação de Petróleo em Mar Aberto aqui desenvolvido se contrapõe aos modelos
anteriores pois além de possibilitar a simulação de estar num convés de uma
embarcação Oil Recovery (designação usada pelos marítimos para o barco que possui
equipamentos para recuperar o óleo derramado no mar) o usuário pode assumir a
cabine de um helicóptero para dar suporte aéreo a operação.
3 O desenvolvimento do Avatar
Foi realizada uma revisão da legislação ambiental sobre petróleo que trata a questão
dos acidentes com vazamento de óleo, desde os tratados internacionais até as leis e
decretos sancionados pelo Governo do Brasil. Foram descritas as normas e
procedimentos de ação em caso de acidentes ambientais, que devem ser seguidas
pelos órgãos competentes, empresas e profissionais envolvidos devem agir em caso
de acidente ambiental. Para criação do simulador foram considerados também os
procedimentos adotados no treinamento tradicional em campo e no treinamento em
simuladores.
O Centro de Simulação Aquaviária - CSA foi escolhido para realização de
levantamento de campo, pois no Brasil cabe a ele treinar os marítimos pertencentes a
Marinha Mercante para a realização de diversas atividades offshore. Além do
profundo conhecimento sobre as atividades offshore, o CSA também possui larga
experiência na realização de treinamento de marítimos com o uso de diversos
simuladores – tanto os numéricos quanto os que utilizam a tecnologia de Realidade
Virtual. Foi possível estabelecer contato com inúmeros profissionais que atuam na
Marinha Mercante e em empresas privadas de offshore. Foi possível assistir a vídeos
mostrando como são realizadas as operações marítimas de contenção e recuperação
de petróleo em caso de vazamento, detalhes técnicos dos equipamentos utilizados,
tais como manuais e esquemas técnicos.
Uma importante etapa da pesquisa foi acompanhar o curso Oil Pollution Response
Coordinator - OPRC, onde foi possível observar, através de vídeos, como são
realizadas as operações marítimas, acompanhar exercícios de tomada de decisões
baseados no simulador numérico Potential Incident Simulation, Control and Evaluation
System - PISCES e realizar entrevistas semi estruturadas com os marítimos que
estavam participando do curso. Na ocasião, a atuação junto com marítimos nos
exercícios de treinamento possibilitou observar de maneira prática como os
profissionais devem tomar decisão. Também foi pertinente para entender como podem
ser estruturados cursos de treinamento baseados em simulações.
O Simulador de Contenção e Recuperação de Petróleo em Mar Aberto consiste
nos seguintes elementos: o cenário onde é representado o mar aberto, duas
embarcações: a principal chamada de Oil Recovery, a auxiliar é chamada de Tugboat
(rebocador), barreira de contenção (estrutura inflável que flutua e impede a
propagação do óleo derramado), skimmer (equipamento usado para recolher o óleo,
levando-o para um tanque de recuperação no Oil Recovery), helicóptero de suporte
aéreo e avatar que fica no convés do barco principal. O simulador foi desenvolvido
com o Quest3D e o sistema de física usado foi o PhysXforQuest, que permitiu simular
o vazamento de petróleo.
O Quest3D é uma ferramenta para o desenvolvimento de jogos, softwares e
simuladores de treinamento. Essa ferramenta utiliza uma abordagem gráfica para o
desenvolvimento de aplicações, que permite que pessoas sem formação em
programação possam, a partir de modelos 3D, texturas e outros elementos, criar
aplicações para web e executáveis (LIMA, 2013).
No simulador, o Avatar foi modelado no 3D Studio Max a partir de um modelo
gerado no programa Pose 6. A estrutura do modelo foi conectada a estrutura de bones
da ferramenta biped, que é o esqueleto virtual do software. No 3D Studio Max foi
incorporado animação ao Avatar. Depois, ele foi exportado para o Quest3D através do
plugin Panda (Figuras 4 e 5) onde sofreu a edição final, sendo incorporado ao sistema
de física do PhysXforQuest. Sendo concluída a edição das propriedades do avatar no
Quest3D, o próximo passo foi inseri-lo corretamente ao cenário da simulação. O avatar
foi configurado para ficar no convés do Oil Recovery e que acompanhe o barco
quando este se movimentar (Figura 6). Com o avatar foi possível permitir ao usuário
final acompanhar a simulação como se estivesse a bordo de uma embarcação Oil
Recovery em mar aberto, numa operação de contenção e recuperação de óleo
derramado (Figura 7).
Figura 4: Exportação do avatar do 3D Studio Max para o Quest3D.
Figura 5: Interface do Quest3D em modo de edição do avatar e respectiva animação.
Figura 6: Interface do Quest3D - edição do Avatar no convés do Oil Recovery.
Figura 7: Interface do simulador - o Avatar monitorando a ação do Skimmer
4 Conclusão
O conceito de avatar originalmente ligado a religião, passou no mundo moderno a
significar também a representação virtual do usuário num ambiente de RV ou Online.
O uso de um avatar não está restrito ao entreterimento e já foram desenvolvidas
diversas aplicações em diferentes áreas visando o treinamento de equipes. Na
indústria do petróleo, especificamente, diversos simuladores usam o recurso do avatar
no treinamento de atividades offshore.
O treinamento com o simulador é muito menos oneroso que o real em que há a
necessidade de participação de helicóptero e no mínimo de duas embarcações. Não
foi realizado um estudo de custo do simulador, mas ao se levar em conta o custo
médio da mão de obra especializada para o desenvolvimento de simuladores e dos
equipamentos de hardware é razoável deduzir que seu custo final será muito menor
que os recursos necessários para um treinamento de campo.
O treinamento com simulador também reduz o risco de desgaste do equipamento
real, devido ao mau uso ou eventual imperícia dos operadores.
Dos dados obtidos das entrevistas observa-se que os marítimos foram unânimes
em ressaltar a capacidade do simulador desenvolvido de reproduzir um cenário de
operação de contenção e recuperação de petróleo em mar aberto, além de reproduzir
adequadamente a situação de se estar num convés de uma embarcação Oil Recovery.
Mesmo numa área onde já conta com diversos simuladores para treinamento de
pessoal - como é o caso da Indústria do Petróleo - o modelo desenvolvido apresenta
uma grande quantidade de diferenciais, a saber:
O simulador não tem similaridade com os outros disponíveis no Mercado, pois
estes são simuladores numéricos destinados à tomada decisão. Ele é amparado na
tecnologia da Realidade Virtual baseada em PC. Sua capacidade de reproduzir um
ambiente virtual 3D com avatar, possibilita familiarizar o marítimo com sua rotina de
trabalho, sem os riscos da atividade in loco.
Algumas características do simulador desenvolvido ainda merecem ser
destacadas: o simulador foi desenvolvido usando-se um PC padrão de uso doméstico.
É possível sua implementação num computador de recursos mais avançados, onde a
atualização dos dados da simulação seja realizada por um outro simulador numérico,
possibilitando um resultado final bem mais complexo, com a reprodução de grandes
vazamentos e a participação de um número maior de elementos ativos, dentre
avatares, embarcações, barreiras e skimmers.
Mesmo com todo avanço da Realidade Virtual, a experiência de estar embarcado
em alto mar é única. Nesse aspecto, o simulador deve ser visto como complementar
ao treinamento real, no caso específico do cenário proposto.
Agradecimentos
Ao Comandante Levindo Rocha do Centro de Simulação Aquaviária pelas inestimáveis
informações prestadas e pelas valiosas sugestões e a Peter Mellor da 4Front
Technologies - Nova Zelândia, pela enorme ajuda no uso do PhysXforQuest.
Referências
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