Progetto e sviluppo di un'interfaccia multi-sensoriale per un simulatore di meccanica molecolare

Simulations in virtual reality represent a powerful tool for the scientific investigation, so much more if the interaction with the recreated environment happens through the use of many senses. An high degree of immersivity can be reached thanks to the presence of Haptic, graphic and sonorous interfaces. The possibility to interact through touch with technologies and above all to receive haptic feedback is still unknown to the great public and it represents a very active research field. In this context this thesis consists in the realization of a system of molecular simulation using Haptic, graphic and sonorous interfaces. Through a particular device is possible to perceive both the geometry of a molecule and strength's field produced by its potential, all of this accompanied by various different types of graphic representation and by the use of particular sound effects. Besides in the system it has been inserted a dynamic simulation of the molecular geometry that allows to directly act on the virtual environment, through the haptic device, literally pushing the represented object. The application has been realized with the purpose to furnish a tool both for didactics and for scientific research in chemistry.

Le simulazioni in realtà virtuale rappresentano un potente strumento per l'indagine scientifica, tanto più se l'interazione con l'ambiente ricreato avviene attraverso l'utilizzo di molteplici sensi. Un alto grado di immersività può essere raggiunto grazie alla conpresenza di interfacce aptiche, visuali e sonore. La possibilità di interagire attraverso il tatto con le tecnologie e soprattutto di ricevere feedback aptici è ancora sconosciuta al grande pubblico, se non in minima parte attraverso l'avvento dei touch screen, e rappresenta un ambito di ricerca molto attivo. In questo contesto si inserisce il presente lavoro di tesi che consiste nella realizzazione di un sistema di simulazione molecolare con interfacciamento aptico, grafico e sonoro. Attraverso un particolare device è possibile percepire sia la geometria di una molecola che il campo di forza generato dal suo potenziale, il tutto accompagnato da varie modalità di rappresentazione grafiche e dall'utilizzo di particolari effetti sonori. Inoltre nel sistema è stata inserita una simulazione dinamica della geometria molecolare che permette di agire sull'ambiente virtuale direttamente, attraverso lo strumento aptico, spingendo letteralmente l'oggetto rappresentato. L'applicazione è stata realizzata al fine di fornire uno strumento sia per la didattica che per la ricerca scientifica nell'ambito chimico. A tal proposito la fase di progetto è stata contraddistinta da continui risconti di esperti nei vari settori interessati quali chimica, design e tecnologie per la didattica.