Top Banner
จำลองกำรปั ่ นจักรยำนบนควำมจริงเสมือนด้วยอำดุยโน ่ร่วมกับฐำนข้อมูลเรียลไทม์ A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real-Time Database บัญญพนต์ พูลสวัสดิ สาขาการออกแบบเชิงโต้ตอบ และการพัฒนาเกม วิทยาลัยครีเอทีฟดีไซน์ แอนด์ เอ็นเตอร์เทนเมนต์เทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธุรกิจบัณฑิตย์ 110/1-4 ถนนประชาชื่น เขตหลักสี่ กรุงเทพฯ 10210 E-mail: [email protected] บทคัดย่อ งานวิจัยนี้นาเสนอการจาลองการปั่นจักรยาน ผ่านความจริงเสมือนผ่านอุปกรณ์สวมศรีษะร่วมกับ อุปกรณ์เซ็นเซอร์ตรวจวัดระยะทางในงบประมาณทีจากัด โดยค่าที่ได้รับจากอุปกรณ์ตรวจวัดระยะทางจะ ถูกส่งผ่านสัญญาณเครือข่าย Wi-Fi เพื่อให้กราฟิกและ ระบบของเครื่องประมวลผลเกม Unity 3D ทาการ ประมวลผล ในขั้นตอนสุดท ้ายการจาลองการปั่น จักรยานด้วยความจริงเสมือนจะทาให้ผู ้ ใช้ มี สภาพแวดล้อมที่แปลกใหม่ และกระตุ ้นให้เกิดการ ออกกาลังกายผ่านสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน Abstract The main aim of the paper is to present and implement a virtual reality cycling simulation using low cost head installed on the display cycling devices and additional distance measuring sensors. The data was retrieved from distance measuring sensors which were sent over Wi-Fi to a render graphic and running Unity3D game engine. Ultimately, the virtual reality cycling simulator could provide a thrilling environment in which people were encouraged to exercise more frequently while helping them to maintain their health and body shape in different versatile environments. 1. บทนำ เทคโนโลยีความจริงเสมือนหรือ Virtual Reality (VR) เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมในส่วน ของการสร้างประสบการณ์แปลกใหม่แก่ผู ้ใช้งานใน ส่วนของการตลาด เช่น อสังหาริมทรัพย์ [ 1] การแพทย์ [ 2][ 3] ธุรกิจการศึกษา [ 4] ทางการทหาร จาลองการบิน จาลองประสบการณ์การเล่นกีฬา [ 5] ผ่านเนื้อหาที่ปรากฏในรูปแบบของประสบการณ์ของ ความบันเทิง ใกล้เคียงเกมหรือแอนิเมชัน ในงานวิจัยนี ้ จึงนาเสนอการพัฒนาและศึกษาขั้นตอนการออกแบบ การจาลองประสบการณ์ทางด้านกีฬา และสุขภาพ ทีจะทางานร่วมกับเทคโนโลยีความจริงเสมือนได้อย่างมี ประสิทธิภาพมากที่สุดในงบประมาณที่จากัด โดย เลือกกิจกรรมการปั่นจักรยานที่ต้องใช้การออกกาลัง กายและอยู ่กับที่มาใช้งานร ่วมกับอุปกรณ์ Internet of Things [6] หรือ IoT ทาการส่งสัญญาณด้วยระบบ ตรวจวัดระยะทาง เก็บข้อมูลแบบเรียลไทม์ผ่าน Engineering Journal of Siam University Page 50 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018
10

A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

Feb 24, 2020

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

จ ำลองกำรปนจกรยำนบนควำมจรงเสมอนดวยอำดยโนรวมกบฐำนขอมลเรยลไทม A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real-Time Database

บญญพนต พลสวสด

สาขาการออกแบบเชงโตตอบ และการพฒนาเกม วทยาลยครเอทฟดไซน แอนด เอนเตอรเทนเมนตเทคโนโลย มหาวทยาลยธรกจบณฑตย

110/1-4 ถนนประชาชน เขตหลกส กรงเทพฯ 10210 E-mail: [email protected]

บทคดยอ

งานวจยนน าเสนอการจ าลองการปนจกรยานผานความจรงเสมอนผานอปกรณสวมศรษะรวมกบอปกรณเซนเซอรตรวจวดระยะทางในงบประมาณทจ ากด โดยคาทไดรบจากอปกรณตรวจวดระยะทางจะถกสงผานสญญาณเครอขาย Wi-Fi เพอใหกราฟกและระบบของเครองประมวลผลเกม Unity3D ท าการประมวลผล ในขนตอนสดทายการจ าลองการปนจก รยาน ด วยความจ รง เส ม อนจะท าใ ห ผ ใ ช มสภาพแวดลอมทแปลกใหม และกระต นใหเกดการออกก าลงกายผานสภาพแวดลอมทแตกตางกน Abstract The main aim of the paper is to present and implement a virtual reality cycling simulation using low cost head installed on the display cycling devices and additional distance measuring sensors. The data was retrieved from distance measuring sensors which were sent over Wi-Fi to a render graphic and running Unity3D game engine. Ultimately, the virtual reality cycling simulator could provide a thrilling

environment in which people were encouraged to exercise more frequently while helping them to maintain their health and body shape in different versatile environments. 1. บทน ำ เทคโน โลยความจ รงเส มอนห รอ Virtual Reality (VR) เปนเทคโนโลยทไดรบความนยมในสวนของการสรางประสบการณแปลกใหมแกผ ใชงานในส วน ของก ารตลาด เช น อส งห า รมท รพ ย [1] การแพทย [2][3] ธรกจการศกษา [4] ทางการทหาร จ าลองการบน จ าลองประสบการณการเลนกฬา [5] ผานเนอหาทปรากฏในรปแบบของประสบการณของความบนเทง ใกลเคยงเกมหรอแอนเมชน ในงานวจยน จงน าเสนอการพฒนาและศกษาขนตอนการออกแบบการจ าลองประสบการณทางดานกฬา และสขภาพ ทจะท างานรวมกบเทคโนโลยความจรงเสมอนไดอยางมประสทธภาพมากทสดในงบประมาณทจ ากด โดยเลอกกจกรรมการปนจกรยานทตองใชการออกก าลงกายและอยกบทมาใชงานรวมกบอปกรณ Internet of Things [6] หรอ IoT ท าการสงสญญาณดวยระบบตรวจวดระยะทาง เกบขอมลแบบเรยลไทมผาน

Engineering Journal of Siam University Page 50 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018

Page 2: A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

บรการ Firebase Real-Time Database ประมวลผลสงคาตวแปรมายงเครองประมวลผลเกมทออกแบบสภาพแวดลอมจ าลองไวรวมกบชดพฒนา Google VR [7] ผานการเชอมตอเครอขายอนเทอรเนตดวยสญญาณ Wi-Fi เพอสรางการเคลอนทของจกรยานในเครองจ าลองไปแสดงผลกราฟกผานอปกรณสวมใสศรษะส าหรบแสดงผลเทคโนโลยความจรงเสมอนอ ย า ง Cardboard ใ ห เ ก ด ป ร ะ ส บ ก า ร ณ ข อ งสภาพแวดลอม และระบบทแปลกใหมส าหรบผ ใชงานขณะก าลงปนจกรยาน

2. วตถประสงคของกำรวจย

งานวจยนเปนการพฒนาระบบจ าลองการสรางประสบการณของการปนจกรยานดวยเทคโนโลยเสมอนจรง และอปกรณตรวจวดระยะทาง ประมวลผลขอมลผาน ฐานขอมลเรยลไทม และเพอศกษาความเปนไปไดในการพฒนาโครงการดวยงบประมาณทจ ากดในเรองของอปกรณ เนองจากรปแบบของการวจยเกยวกบการน า Internet of Things มาท างานรวมกบอปกรณความจรงเสมอนอยาง Oculus Rift หรอ HTC Vive [8] มปรากฏอยซงเปนชดงานวจยทตองลงทนหรองบประมาณทคอนขางสงทงอปกรณสวมใส Head Mount Devices (HMD) และราคาของคอมพวเตอรเดสกทอปทใชประสทธภาพของหนวยประมวลผลกราฟกทคอนขางสง [9] ทงสวนของเครองคอมพวเตอรประมวลผล และอปกรณ VR Headset แบบเนนประสทธภาพทถกพฒนามาในงานวจยอน จากเหตผลขางตนในเรองของการท างานทใกลเคยงกนในราคาทต ากวาจงเปนทมาของการประยกตแนวคดในการใชอปกรณสวมใสราคาต าอยาง VR

Goggles Cardboard ร ว ม ก บ Internet of Things ท างาน เค รอขาย อน เทอ รเน ต รบ -ส ง ขอมล ดวยฐานขอมลเรยลไทมเปนตวกลางอยาง Firebase ซงเปนการใชงบประมาณของโครงการคอนขางต า 3. ทฤษฎทเกยวของ 3.1 อนเทอรเนตของสรรพสง (Internet of Things)

Internet of Things คอเครอขายของสงทเปนตวตนจบตองไดหรอสรรพสง (“Things”) ทม

สงประดษฐอเลคทรอนกส อปกรณตรวจจบทางกายภาพ และซอฟตแวรแบบฝงตวในเทคโนโลย ท าการเชอมตอถงกนเพอเพมประโยชนและคณคาของบรการ หรออตสาหกรรม ผานแนวคดทปรากฏในรปท 1 ส รรพส งถก เชอม โยงใหตดตอ เขาหากนผานเครอขายอนเทอรเนต และผ ใชงานสามารถสงการ ควบคมใชงานอปกรณ ตางๆ ผานทางเค รอขายอนเทอรเนตไดเชนกน [10][11]

รปท 1 แนวคดของการเชอมโยงสรรพสงของ

Internet of Things

องคประกอบของ Internet of Things หรอ IoT จะประกอบไปดวยองคประกอบทงหมด 3 สวนคอ

Engineering Journal of Siam University Page 51 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018

Page 3: A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

อปกรณเครอขาย การสอสาร และการประมวลผล [12] จากองคประกอบทงหมดเปนหวใจหลกทท าให Internet of Things มความจ าเปนทจะตองมสวนของการเขยนโปรแกรมผานซอฟตแวรใหสามารถท างานรวมกบอปกรณตรวจจบหลายชนดใหสงขอมลในรปแบบของตวเลขผานทางเครอขายอนเทอรเนตหรอโทรคมนาคม ส าหรบขอมลตวเลขทไดจาก Internet of Things ผพฒนาเทคโนโลยจะมวตถประสงคของการน าขอมลตวเลขมาวเคราะหใหเกดประโยชนตอธรกจและอตสาหกรรมทตองการประยกตใชงาน ในปจจบน Internet of Things เรมมบทบาทและมความส าคญในธรกจและอตสาหกรรมหลายประเภท เกดเปนแอพพลเคชนมากมาย [13] ดงปรากฏตามรปท 2

รปท 2 IoT ทปรากฏในหลากหลายประเภทอตสาหกรรม

3.2 ควำมจรงเสมอน (Virtual Reality) ความจรงเสมอนคอรปแบบกลไกการจ าลอง

สภาพแวดลอมเสมอนทเรยกวา Virtual Environment ทสรางขนจากสอดจทลประเภทกราฟก 3 มตผานการประมวลผลผานระบบคอมพวเตอรทสามารถโตตอบกบผบรโภคเนอหาผานการสวมใสอปกรณแสดงผล ห รอ Virtual Reality Devices ท ผ บ ร โภคสามารถ เปลยนมมมองของสภาพแวดลอมเสมอนไดอยางอสระ อกทงสามารถโตตอบผานการท าปฏสมพนธกบ

วตถ ห รอ แบบจ าลอง 3 ม ต ท ส รางข น ภ ายในสภาพแวดลอมเสมอนไดตามค าสง และเงอนไขทผ พฒนาไดพฒนาขนผานชดค าสงคอมพวเตอร รวมกบอปกรณควบคม เชน แทนควบคมเกม เมาส หรอถงมอส าหรบอปกรณความจรงเสมอนทเคยปรากฏในตวอยางการจ าลองทางการแพทย[14] และในปจจบนไดมการน าประสบการณรปแบบเกมไปประยกตใชกบธรกจอนดงรปท 3 เชน อสงหารมทรพย, นาโนเทคโนโลย และการบน เปนตน

รปท 3 ตวอยางความจรงเสมอนในธรกจอสงหารมทรพย

3.3 อปกรณเซนเซอรตรวจวดระยะทำง HC-SR0 5 Ultrasonic Sensor Distance

Measuring Module เปนอปกรณประเภทเซนเซอรตรวจจบวตถและวดระยะทางแบบไมตองสมผสกน [15] อาศยการน าขอมลผานคลนเสยงความถสงเกนกวาการไดยนของมนษยทเรยกวาคลนอลตราโซนค วดระยะไดตงแต 2-400 เซนตเมตร หรอ 1-156 น ว หลกการท างานของอปกรณตรวจวดระยะทางจะจบต าแหนงวตถดวยเสยงคลายการสงสญญาณโซนารของคางคาวตามรปท 4 โดยจะประกอบไปดวยตว รบ-สง อลตราโซนก ตวสงจะสงคลนความถ 40 kHz ออกไปในอากาศดวยความเรวประมาณ 346 เมตรตอ

Engineering Journal of Siam University Page 52 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018

Page 4: A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

วนาท และตวรบจะคอยรบสญญาณทสะทอนกลบจากวตถ

รปท 4 รปแบบการท างานการสงคลนเสยงอลตราโซนค

จบวตถเพอวดระยะทาง

รปท 5 HC-SR05 Ultrasonic Sensor Distance Measuring Module

เมอทราบความเรวในการเคลอนทของคลนเวลาทใชในการเดนทางไป-กลบ (𝜏) กจะสามารถค านวณหาระยะหางของวตถ (S) ไดจาก ดงสมการท 1 [15]

𝑆 = 346 ∗ 0.5𝜏 (1)

3.4 ชดพฒนำ Node MCU Node MCU คอแพลตฟอ รมส าห รบการ

ออกแบบและพฒนา Internet of Things โดยประกอบไปดวย ชดพฒนาโปรแกรม และ Firmware ทเปนรหสเปดหรอ Open source รวมกบไมโครคอนโทรลเลอรอยาง Arduino โดยจดเดนคอการฝงโมดลการท างาน

ของ Wi-Fi ทเรยกวา ESP8266 [16] ส าหรบเชอมตอกบสญญาณอนเทอรเนตไดโดยตรง เพยงแคเปดการใ ช ง าน คณ ส ม บ ต แ ล ะป ระ ก าศ Library ขอ ง ESP8266 รวมกบการเขยนโปรแกรมภาษา C ซงคณสมบตของการฝงโมดลท างานผานอนเทอรเนตน เปนจดเดนทท าให Node MCU ไดรบความนยมในการประยกตใชกบโครงงานในปจจบน

รปท 6 โครงสราง GPIO ของ Node MCU

3.5 เครองประมวลผลเกม Unity Game Engine เครองประมวลผลเกม เปนซอฟตแวรรปแบบ

หนงทมกรอบการท างานภายในทถกออกแบบไวส าห รบการพฒนาเกมทงแบบ 3 มต และ 2 มต เ ค ร อ ง ป ร ะ ม ว ล ผ ล เ ก ม Unity 3D เ ป นเค รองประมวลผลเกม ท ได รบความนยมในหมน ก พฒ น า แล ะส าม ารถ เรยน รก า รออกแบบสภาพแวดลอม และระดบ (Environment and Level Design) ไ ด ผ าน เค รอ ง ม อของตว เอ ง ใชภ าษ าโปรแกรม C# [17] และ น าเขาสวนเส รมส าห รบท างานรวมกบ Firebase Real-Time Database เพอรบ-สง ขอมลผานสญญาณอนเทอรเนตแบบเรยลไทม

Engineering Journal of Siam University Page 53 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018

Page 5: A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

รปท 7 การออกแบบสภาพแวดลอม และระดบผาน

เครองมอเครองประมวลผลเกม Unity

4. วธกำรด ำเนนงำนวจย ขนตอนการด าเนนการวจยนเพอพฒนาระบบจ าลองการสรางประสบการณของการปนจกรยานดวยเทคโนโลยเสมอนจรงและอปกรณตรวจวดระยะทาง ประมวลผลขอมลผาน ฐานขอมล เรยลไทม และ ศกษาความเปนไปไดในการพฒนาโครงการดวยงบประมาณทจ ากดในเรองของอปกรณ 4.1 ส วนป ระกอบ (Components) ของระบบจ ำลองประสบกำรณปนจกรยำนดวยควำมจรงเสมอน

รปท 8 แผนภาพสวนประกอบของระบบจ าลองการปน

จกรยานดวยเทคโนโลยความจรงเสมอน

รปท 8 เปนรปแบบแผนภาพการท างานเบ องตนรวมกนของสวนประกอบในระบบจ าลองการปนจกรยานดวยความจรงเสมอน ผ ใชงานจะท าการออกแรงปนจกรยานออกก าลงกาย เพอสงคาตวแปรเปนสญ ญ าณ อน าล อ ก ท ป ระม วล ผลผ าน บ อ รด

ไ ม โ ค ร ค อ น โท ร ล เล อ ร Arduino Node MCU (ESP8266) ซ งค าตวแป รจะถกต รวจวดมาจาก เซนเซอรทางกายภาพ HC-SR05 สงขอมลผาน Wi-Fi ไปยงฐานขอมลของ Firebase Real-Time Database เพออพเดทคาทรบแบบเรยลไทมผานการประมวลผลแบบกอนเมฆ ขอมลทอยบน Firebase จะคอยรบมาประมวลผลผานแอพพลเคชนทถกพฒนาในรปแบบความจรงเสมอนดวย Unity3D รวมกบ Google VR ประมวลผลการเคลอนไหว เพมแรงผลก (Forces) ใหภาพกราฟกทแสดงผลผานอปกรณ HMD แสดงคาการเคลอนไหวไปขางหนา 4.2 โครงสรำงอปกรณตรวจวดระยะทำง

สวนของการน าอปกรณ เซนเซอรตรวจวดร ะ ย ะ ท า ง ห ร อ HC-SR05 Ultrasonic Sensor Distance Measuring Module ม า ใ ช ง า น ร ว ม ก บ บอรด Arduino Node MCU (ESP8266) ใชหลกการของการรบสงคลนอลตราโซนค มาประมวลผลสงคาตวแปรทางกายภาพ (Physical) จาก Node MCU

รปท 9 แผนผงวงจร Arduino กบการเชอมตอ HC-SR05

โดยตรงไปยง Firebase Real-Time Database ผานสญ ญ าณ Wi-Fi ห ร อ Cellular Power โด ย ก า รออกแบบแผนผงของวงจรนนจะใชระยะระหวางบนได

Engineering Journal of Siam University Page 54 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018

Page 6: A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

จกรยาน กบพนทวางต าแหนงเซนเซอรไวเพอสงคาระยะทาง

รปท 10 แผนผงวงจร Arduino ผานเครองมอ Autodesk

Circuit จ าลองการตอวงจร

4.3 กำรตดตงระบบ

การตดตงระบบโดยการประกอบตวชดบอรด Arduino Node MCU (ESP8266) เ ข า ก บ ช ด ข อ งเซนเซอร HC-SR05 โดยก าหนดคาระยะของความหางระหวางจดรบเซนเซอรทปลอยคลนอลตราโซนค กบสวนของบนไดจกรยานค านวณระยะหางดวยกฎของระยะทางแบบยคลด (Euclidean distance) ดงสมการท 2 เพอเทยบคาระยะทางเกบเขาตวแปร distance [17]

𝑑(𝑃, 𝑄) = 𝑑(𝑄, 𝑃) = √(𝑝1 − 𝑞1)2 + (𝑝2 − 𝑞2)2 + ⋯ + (𝑝𝑛 − 𝑞𝑛)2 = √∑ (𝑝𝑖 − 𝑞𝑖)

2𝑛𝑖=1 (2)

รปท 11 การตดตงเพอทดสอบระบบการตรวจวดระยะทาง

รปท 12 การตดตงและทดสอบการค านวณวดระยะหางระหวางเซนเซอรกบบนไดจกรยาน เพอสงขอมลไปยง

Firebase Real-Time Database

ตวแปร distance ทถกสงไปยงฐานขอมล Firebase Real-Time Database เพ อ เปน ขอมลประมวลผลส าหรบเปรยบเทยบในการเขยนโปรแกรมส าหรบเพมแรงเคลอนทใหกบวตถภายในเกม เชน จกรยานใหเคลอนไปขางหนาดวยคาทเรยกวา force หรอ Drag Force เปรยบเสมอนการผลกวตถแขงเกรง หรอ Rigid Body ใหเกดการเคลอนทอยางตอเนอง

รปท 13 โครงสรางขอมลทถกสงขนไปยง Firebase

Real-Time Database แบบเรยลไทม

4.4 กำรพฒนำเกมบนเครองประมวลผลเกม ข น ต อ น ใ น ก า ร ท า ง า น ร ว ม ก บ

เครองประมวลผลเกมคอการออกแบบสภาพแวดลอมและระดบดวย Unity3D รวมกบ Google VR SDK โด ย ม ก า รท า ง าน ร ว ม ก บ Firebase Real-Time Database ในสวนของการอานคาตวแปร หรอรบคา

Engineering Journal of Siam University Page 55 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018

Page 7: A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

มาประมวลผลโดยการแปลผลตวเลขจะถกน าคาทไดจาก Firebase มาเปรยบเทยบเพอเขาสมการของการก าหนดแรงเคลอนทหรอ Force ในสภาพแวดลอมจ าลองเพอเคลอนทตว HMD ไปขางหนาตามแรงเคลอนอางองมาจากตวเลขทเพมขนตอเนองทรบจาก Firebase และผอนเบาลงเมอตวเลขทรบมานนมคาลดลงโดยเปรยบเทยบจากสมการท 3 ทจะถกปรบใชในการเขยนโปรแกรมในเครองประมวลผลเกม

𝜈𝓃 = 𝜈0 + 𝓃ℱ − 𝒹𝜈𝓃−1 (3)

โดยก าหนดให:

ℱ ค อ ค า ค ง ท (Constant) ข อ ง แ ร ง ท เ ก ด จ า กส ภ าพ แ วด ล อ ม (External force) โด ย ใน ต วสภาพแวดลอมใน Unity3D ทออกแบบจะมคาเทากบ 1 ถง 5

𝒹 คอคาของแรงในการเคลอนท (Drag force) เปนสดสวนตวเลขทสมพนธกบความเรวและมแนวโนมทจะชะลอตวลงเปน 0 หากไมถกกระต นอยางตอเนอง

𝜈 ค อค าความ เรว (Velocity) โดยจะ เกดกบ ข นตอเนอง ในความเรวทคงทรบจ านวนการซ าท ตวแปร 𝓃 มหนาทในการกระต นใหคา 𝒹 มความตอเนองไมลดจ านวนลง

โดยการก าหนดคา 𝓃 สามารถก าหนดจ านวนมากทสดเปนตวเลขจ ากด (Maximum) ไวไดเพอใหอตราคา ทถกสงมาจาก Firebase Real-Time Database นนไมท าใหตวความเรวของจกยานมากจนเกนไปจนเสยสมดลภายในความจรงเสมอน

รปท 14 การออกแบบสภาพแวดลอมและระดบใน Unity

รปท 15 การเคลอนทของจกรยาน

การ เค ล อน ท ข อ งจ ก รย านห รอต ว Google VR Camera ภายในเกมมการเคลอนทไปขางหนาผานการน าคา distance ทนอยกวา 20 เขามาค านวณใหเกดแรงผลก 0.02f ในทศทางของแกน Z ในมมมองของ 3 มต และผอนแรงผลกเมอมคา distance ทวดจากระยะทางของ Arduino เมอมคามากกวา 20 โดยการรบ-สงขอมลจะมการหนวงเวลาส าหรบดงขอมลจาก Firebase Real-Time Database ท 0.2 วนาท ซงเปนระยะทางทผ ทสวมอปกรณ VR จะไม รสกวาตอบสนองจากการออกแรงปนทชาเกนไป ในขนตอนการเกบแบบส ารวจเกยวกบความพงพอใจท มตอการออกก าลงกายผานตวระบบพฒนาขนเพอกระตนความนาสนใจของการออกก าลงกายไดใชเกณฑการใหคะแนนความพงพอใจของกลมตวอยาง นกศกษา และบคคลทวไป อายตงแต 18-40 ปในเขตกรงเทพฯ และปรมณฑลผานเกณฑดงน

Engineering Journal of Siam University Page 56 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018

Page 8: A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

คาเฉลย 4.50 - 5.00 อยในเกณฑ ดมาก คาเฉลย 3.50 - 4.49 อยในเกณฑ ด

คาเฉลย 2.50 - 3.49 อยในเกณฑ ปานกลาง คาเฉลย 1.50 - 2.49 อยในเกณฑ พอใช คาเฉลย 1.00 - 1.49 อยในเกณฑ นอย

คะแนนความพงพอใจของกลมตวอยางไดคะแนนดงน จากการท าแบบส ารวจ โดยมคาเฉลยความพงพอใจ และคาเบยงเบนมาตรฐาน และเกณฑการวดผลความพอใจทมตอสภาพแวดลอมทแปลกใหมทประมวลผลขนในเนอหาของความจรงเสมอนผานการท างานของเทคโนโลย IoT และเครองประมวลผลเกม Unity วาสภาพแวดลอมและเนอหาแปลกใหมมผลกระตนใหเกดการออกก าลงกายหรอไม โดยผลลพธจากการเกบขอมลโดยผานการตดตงระบบการปนจกรยานความจรงเสมอนในหองปฏบตการทดลองรวมกบอปกรณตรวจวดระยะทางจะถกสงผานสญญาณเครอขาย Wi-Fi ดวยฐานขอมล Firebase

จากตารางท 1 พบวามคาเฉลยความพงพอใจท 3.94 สวนเบยงเบนมาตรฐานอย ท 0.6 ซงอยในเกณฑระดบดเปนขอยนยนวารปแบบของการปนจกรยานบนระบบความจรงเสมอนทถกพฒนาขนมผลต อ ระด บ ค วาม สน ใจ ก ระต น ใ ห ผ ใ ช ง าน เก ดประสบการณทแปลกใหม ตอการออกก าลงกาย และรองรบแนวคดของการใชตนทนพฒนาชดออกก าลงกายทถก

ตารางท 1 ตารางคาเฉลยความพงพอใจ และระดบคณภาพของเทคโนโลยความจรงเสมอนกบการปนจกรยาน

รำยกำรประเมน คำเฉลย S.D. ระดบคณภำพ

รปแบบ และการใชงานระบบปนจกรยาน VR

3.95 0.64 ด

ระบบค าอธบายการใชงานของ

4.00 0.54 ด

ความสวยงามของระบบสภาพ แวด ล อม แล ะระดบเสมอนจรง

3.97 0.53 ด

ความลนไหลของการท างานสงตอขอมล

3.82 0.87 ด

ร ป แ บ บ ก า รต ด ต ง ทเหมาะสมของระบบ

4 0.51 ด

ระบ บก ระต น ใ ห เก ดความนาสนใจใหออกก าลงกายตอเนอง

3.95 0.55 ด

คำเฉลยโดยรวม 3.94 0.6 ด

5. สรป

การจ าลองการปนจกรยานบนระบบความจรงเส ม อน ด วย Arduino และฐาน ขอม ล เรยล ไท ม สามารถน ามาประยกตใชในการออกแบบระบบจ าลองการออกก าลงกายผานสภาพแวดลอมและระดบทออกแบบใหดแปลกใหมในเครองประมวลผลเกมอยาง Unity รวมกบ Google VR ทเชอมตอกนท างานไดผานระบบเครอขายอนเทอรเนต เชน Wi-Fi นนเปนไปได ซงจะเปนขอดของการสรางระบบจ าลองการปนจกรยานดวยงบประมาณทจ ากด และไมสงมากเพอเปนการศกษาชนงานทใกลเคยงกนในอนาคต

Engineering Journal of Siam University Page 57 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018

Page 9: A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

เอกสำรอำงอง [1] Glazer, E., Hobson, C. L., Deming, E. S.,

Royer, C., & Fehlhaber, J. S. (2017). U.S. Patent No. 9,824,391. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.

[2] Satava, R. M. (1995). Medical applications of virtual reality. Journal of Medical Systems, 19(3), 275-280.

[3] Greenleaf, W. (2004). Medical applications of virtual reality. Overview February.

[4] Zhang, M., Zhang, Z., Chang, Y., Aziz, E. S., Esche, S., & Chassapis, C. (2018). Recent Developments in Game-Based Virtual Reality Educational Laboratories Using the Microsoft Kinect. International Journal of Emerging Technologies in Learning (iJET), 13(01), 138-159.

[5] Ting Liao, “Application of Virtual Reality to Sports”, International Conference on Circuits and Systems (CAS 2015).

[6] Lee, G. M., Crespi, N., Choi, J. K., & Boussard, M. (2013). Internet of things. In Evolution of Telecommunication Services (pp. 257-282). Springer, Berlin, Heidelberg.

[7] Google VR. (2016). Retrieved February 2, 2018, from Google VR Official Website: https://vr.google.com

[8] S. Halperin., Exploring Bicycle-Based Virtual Reality Exergames as a Design Space (2016). graduate school of computer and

information sciences nova southeastern university.

[9] Bolton, J., Lambert, M., Lirette, D., & Unsworth, B. (2014, April). PaperDude: a virtual reality cycling exergame. In CHI'14 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems (pp. 475-478). ACM.

[10] Ashton, K. That Internet of Things Thing. RFID Journal (2009). URL: http://www. rfidjournal. com/articles/view, 4986.

[11] Madakam, S., Ramaswamy, R., & Tripathi, S. (2015). Internet of Things (IoT): A literature review. Journal of Computer and Communications, 3(05), 164.

[12] Yun, M., & Yuxin, B. (2010, June). Research on the architecture and key technology of Internet of Things (IoT) applied on smart grid. In Advances in Energy Engineering (ICAEE), 2010 International Conference on (pp. 69-72). IEEE.

[13] Atzori, L., Iera, A., & Morabito, G. (2010). The internet of things: A survey. Computer networks, 54(15), 2787-2805.

[14] Dale B., Virtual Reality Is Driving High-End Condo Sales in Queens (2015), Observer, URL: http://observer.com/2015/06/virtual-

reality-the-grand-sky-view-parc-flushing-queens/, access on 27/01/2016

Engineering Journal of Siam University Page 58 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018

Page 10: A Virtual Reality Cycling Simulation with Arduino and Real ...ejsu.siam.edu/journals/PDF_36/EJSU_No.36_pp.50-59.pdf · อุปกรณ์เครือข่าย การสื่อสาร

[15] Saadi, M., The Application of PWM Capture (Data Acquisition) and Ultrasonic Sensors (2014), Observer, URL: http://aimagin.com/

blog/pwm-capture-data-acquisition-and-ultrasonic-sensor/.

[16] Schwartz, M. (2016). Internet of Things with ESP8266. Packt Publishing Ltd.

[17] Poolsawas, B., & Niranatlamphong, W.

(2017). Using a Game Development Platform to Improve Advanced Programming Skills. Journal of Reviews on Global Economics, 6, 328-334.

[18] Wikipedia, Euclidean distance. Retrieved February 9, 2018, from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Euclidean_distance

Engineering Journal of Siam University Page 59 Volume 19, Issue 1, No.36, January-June 2018