3D fyzikální stavebnice s podporou haptiky

Abstract

Cílem této práce bylo vytvořit program dovolující simulovat a studovat fyzikální děje v soustavách hmotných bodů a pružin, které se řídí klasickou mechanikou a mohou spolu kolidovat. Byl kladen důraz zejména na jednoduchost a snadnost ovládání, čemuž odpovídá i podpora haptického zařízení, které lze použít jak pro ovlivňování běžící simulace, tak pro vytváření scény. Pro účely zkoumání probíhajících fyzikálních dějů je možné upravovat fyzikální parametry objektů i prostředí (např. hmotnost, gravitace, odpor vzduchu) a také vizuálně zobrazovat fyzikální veličiny (např. rychlost, zrychlení, působící síla). V této práci jsou použity poznatky z mnoha oborů, z mechaniky hmotných bodů, numerické integrace použité pro aplikaci fyzikálních zákonů, algoritmy pro efektivní detekci kolizí a v neposlední řadě také z disciplín zabývajících se haptickou odezvou.

The main goal of this thesis is to create software which would allow a user to simulate and study physical processes in systems of mass particles, which follow laws of classical mechanics and can collide together. The simplicity and easiness of control was emphasized, which corresponds to support of haptic devices, which can be used both for influencing running simulation and creation of the scene. It is possible to change parameters in physical properties of objects and environment (like gravitation or air density) and also to visualize affecting forces and other properties. It allows the user to explore physical processes. This work uses knowledge from many fields - mass particle mechanics, numerical integration used for application of physical laws, algorithms for effective collision detection and haptic interaction and force rendering.