SANAL GERÇEKLİK TEKNOLOJİSİNİN ASKERİ ARAÇ KONSEPT TASARIMINDA KULLANIMI

Orhun BAYSAL (a), Betül BAYLAV KALKAY(b) , Gazi KURTUL (c)

(a) Otokar Otomotiv ve Savunma Sanayi A.Ş., Konsept Tasarım Geliştirme ve Ergonomik Sistemler Grup Yöneticiliği, 24580, Sakarya, obaysal@otokar.com.tr

ÖZET

Bu bildiride, Otokar bünyesinde sanal gerçeklik teknolojisinin askeri araç tasarımında kullanımı açıklanmıştır. Akrep II aracı üzerinden iç tasarım ve ergonomi çalışmaları, Cobra II Ambulans aracı üzerinden de dış tasarım çalışmaları örnek süreçler olarak seçilmiştir. Askeri araçların ergonomi çalışmaları, iç ve dış tasarım süreci incelenmiş, tasarım süreçlerindeki, konsept belirleme, CAD modelleme çalışması, CAD model üzerinden ergonomi çalışması, sanal gerçeklik teknolojisiyle ergonomi çalışmaları, ölçekli model üzerinden yarı gerçek yarı sanal ortam üzerinden kullanıcı deneyimi çalışması ve sanal ortamda endüstriyel tasarım değerlendirmesi, görsellerle desteklenerek sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler: Sanal Gerçeklik, Askeri Araç Konsept Tasarımı, Ergonomi, Askeri Araç İç ve Dış Tasarımı.

ABSTRACT

In this paper, the use of virtual reality technology in military vehicle design is explained at Otokar. Akrep II vehicle for interior design and ergonomy studies and Cobra II Ambulance vehicle for exterior design studies were selected as sample processes. Ergonomy studies of military vehicles, interior and exterior design process have been examined; concept determination in design processes, CAD modelling study, ergonomic study on CAD model, ergonomic study with virtual reality technology, ergonomic study on semi-real semi virtual environment on scaled model and design evaluation in virtual environment are presented by supporting with images.

Keywords: Virtual Reality, Military Vehicle Concept Design, Ergonomy, Military Vehicle Exterior and Interior Design.

1. GİRİŞ

Sanal gerçeklik; gerçek olan ile hayal olanın, kurgu ve teknoloji vasıtasıyla birleştirilmesidir (Fuchs, Moreau & Guitton, 2011). Demirci’ye (2018) göre sanal gerçeklik tanımı, sanal bir çevre oluşturularak kişiyi o çevrede yaşıyormuş hissi veren alternatif bir boyut olarak özetlenebilmektedir. Sanal gerçeklik, mevcut fiziksel ortam dışında bir yerde bulunma hissi veren üç boyutlu benzetim ortamlarıdır ve bilgisayar, kabin ortamı ve destekleyici baş, el vb. aksesuarlar vasıtasıyla bu ortama erişim sağlanmaktadır (Kaleci, Tepe ve Tüzün, 2017). Başka bir deyişle sanal gerçeklik bilgisayar tarafından yaratılan ve kullanıcılara gerçekmiş hissi veren, dinamik bir ortamda karşılıklı iletişim şansı sunan bir benzetim modelidir. Teknolojik niteliğinin yanı sıra sanal gerçeklik bir tecrübe olarak yaratılan ortam ile karşılıklı etkileşimli bir iletişimdir ve sanal gerçeklik yaratılan gerçek dışı dünyada dolaşma ve yürüme olanağı sağlamaktadır. Böylelikle yaratılan sistemleri kavrama ve algılama miktarını arttırmaktadır (Bayraktar ve Kaleli, 2007). Bu makalede öncelikle, sanal gerçeklik teknolojisinin kullanım alanlarından bahsedilmiştir. Tasarım alanında da kullanılmakta olan sanal gerçeklik teknolojisinin askeri araç tasarımında kullanımı Otokar bünyesindeki Akrep II ve Cobra II Ambulans aracı üzerinden açıklanmıştır. Akrep II aracı iç tasarım ve ergonomik çalışmalarını, Cobra II Ambulans aracı da dış tasarım çalışmalarını açıklamak amacıyla örnek süreç olarak seçilmiştir.

1.1.SANAL GERÇEKLİK TEKNOLOJİSİNİN KULLANIM ALANLARI

Sanal gerçeklik farklı alanlarda değişik amaç ve hedefler doğrultusunda kullanılmaktadır. Bu kullanım alanlarının her birinde, alanın özgün niteliğine göre kolaylaştırıcı ve iyileştirici yönde fayda sağlar. En yaygın ve öncelikli olarak sanal gerçeklik eğlence alanında kullanılmıştır. Bilgisayar oyunlarında kullanıcının oyuna dahil edilmesini, kendini yaratılan sanal ortamın bir parçası gibi hissetmesi sağlamaktadır ve sistem aksesuarlarıyla da tüm bedeni sanal oyuna dahil etmektedir.

Bayraktar ve Kaleli’ye (2007) göre, Sanal gerçeklik öğrenme süreçlerine önemli katkılarda bulunabilir. Örneğin; kayak eğitimi ile ilgili sanal gerçeklik kullanılarak bir sistem geliştirilmiş, sistemi kullananlara ciddi kazalar yaşamadan gerçek bir kayak deneyimi elde etme fırsatı sunulmuştur. Benzer şekilde sanal gerçekliğin matematik, fen gibi temel bilimleri ve tıp, askeri ve havacılık meslek eğitiminde kullanılması, yalnızca eğitim kalitesi, öğrencilerin bilimsel gerçekleri daha hızlı ve iyi öğrenmeleri açısından değil, aynı zamanda gerçek bir deneyim edinmeleri yönünden yarar sağlamaktadır. Örneğin; bir fizik deneyi için sanal gerçeklik laboratuvarında test ortamları yaratılabilir ve sonuçları ölçülebilmektedir. Aynı şekilde tehlikeli ya da yüksek maliyetli ve karmaşık deneylerin de sorunsuz gerçekleştirilebileceği sanal gerçeklik ortamı oluşturulmaktadır. Bu yöntemle de öğrencilerin hem derse katılımlarının ve hem de öğrenme performansının arttırılması sağlanmaktadır. Tıp eğitiminde de öğrencilere sanal kadavra ile çalışma fırsatı verilerek sayısız deneme yapmaları sağlanmıştır. Çalışma verileri, Kaleci ve arkadaşlarını (2017), sanal gerçeklik uygulamalarının öğrenmeyi kolaylaştırıp kalıcılaştırdığı, ezbercilikten kurtulma imkanı sağladığı, öğrenirken eğlendirerek öğretimin sıkıcılığını engellediği ve böylelikle eğitim ortamlarını zenginleştirip derslere ilgiyi arttırarak başarıyı pekiştirme amacıyla kullanılabileceği sonucuna ulaştırmıştır.

Sanal gerçeklik teknolojileri hastaların sağlık sorunlarının teşhisinde, tıp ve sağlık hizmetleri meslek gruplarının eğitiminde, hastaların rehabilitasyonunda ve hastalara egzersiz yaptırılması gibi alanlarda kullanılmaktadır (Lanyi, 2006). Sağlık hizmetlerinde sanal gerçeklik uygulamaları 1993 yılının başlarında ruhsal hastalıkların tedavisinde kullanılmıştır. Yükseklik korkusu gibi fobilerin tedavisinde sanal gerçeklik teknolojilerinin kullanımı başarılı sonuçlar ortaya çıkarmıştır. Aynı zamanda bilişsel rehabilitasyonda felç, doğuştan beyin hasarları, Parkinson hastalığı tedavisinde, denge problemlerinin çözümünde ve ortopedik rehabilitasyonda günlük hayattaki aktiviteleri kolaylaştıran fiziksel terapide kullanılmış, sanal gerçeklik teknolojilerinin kullanımı motor fonksiyonlarda gelişim ve beyin nöroplastisitesinde değişim sağlamıştır (Wiederhold, 2016). Sanal gerçeklik teknolojisi sayesinde bilişsel bozuklukların tedavisi hastaya sanal bir çevre yarattığı için daha hızlı gerçekleşebilir, tehlikeli olabilecek durumlardan kaçınılmasını sağlayabilir. Yöntemin hastaya zevkli gelmesi iyileşme sürecini ve hastanın istekli katılımını olumlu yönde arttırabilir (Lanyi, 2006). Sanal gerçekliğin MR ve Radyografi filmlerinin 3D görsellere dönüştürülerek dinamik ve interaktif hale getirilmesi ve Radyolojik kesitleri alınan organların üç boyutlu simülasyonunun oluşturulması gibi uygulamaları tanı koyma kolaylığı sağlayarak tedavinin hızlıca uygulanmasının önünü açmaktadır. Aynı zamanda hazırlanan simülasyonlarla hastalıkların ileri evreleri ile ilgili çıkarımlarda bulunulması sağlanmaktadır (Demirci, 2018).  Sağlık hizmetlerinde sanal gerçeklik kullanımı hem uzaktan kontrollü hem arttırılmış gerçeklikle cerrahi işlemlerde, ameliyat öncesi işlem planlaması ve simülasyonunda, tıbbi tedavide, koruyucu sağlık sisteminde, hasta eğitimi ve tıbbi eğitim, tıbbi verilerin görselleştirilmesinde kullanılır (Riva, 1977). Bayraktar ve Kaleli’ye göre (2007), tıpta hayati cerrahi işlemlerde hata yapma payı ya da deneme yanılma şansı olmadığından sanal gerçeklik sayesinde riskli operasyonlar sanal ortamda deneyimlenerek tedavi sürecinin hasta üzerindeki etkisi daha iyi anlaşılabilmektedir. Bu yöntem ile oluşabilecek sorunlar için cerrahların ön hazırlık ve yapılacak işlemlerin pratiğini yapma şansı yaratılmıştır. Tıp eğitiminde de sanal gerçeklik uygulamaları öğrencilere tecrübeyle öğrenme fırsatı sunduğundan, öğrencilerin ilk deneyimlerinde kaygılarının azalması, özgüvenlerinin artması ve klinik becerilerinin geliştirilmesi gibi katkılarda bulunmaktadır. Böylelikle öğrencilerin kendini güvenli bir ortamda hissetmeleriyle hata yapma ve hastaya zarar verme korkusu olmadan çalışabilme ve öğrendiklerini pratik etme şansına sahip olmaları sağlanmaktadır (Sarıkoç, 2016).

Sanal gerçekliğin turistik amaçlarla kullanıldığı da gözlenmiştir. Örneğin; Fransız Devrimi sonrası yok olan ‘The Abbey of Cluncy’ arşiv kayıtlarından sanal gerçeklik yardımıyla yeniden inşa edilmiş ve isteyenlere binanın katlarında dolaşabilme ve duvarlardaki ince ayrıntıları bile görme imkanı sunulmuştur (Bayraktar ve Kaleli, 2007). Gerçek bir mekanın sanal olarak gezilmesi ve bu yolla o mekan hakkında bilgi sahibi olunmasına yönelik birçok literatür çalışması mevcuttur. Bu çalışmalardan birinde, Tüzün ve Özdinç (2016), üç boyutlu çok kullanıcılı sanal ortamların (3D Multi-User Virtual Reality, 3D MUVEs) oryantasyon amaçlı kullanımının faydasını inceleyen deneysel çalışması ile, sanal oryantasyon ortamının otantik oryantasyon ortamına göre benzer veya daha iyi sonuç verdiği ve sanal ortamların oryantasyon için kullanılabilir olduğu kanısına varmıştır. Kaleci ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada (2017), sanal gerçeklik ortamlarının öğrenmeyi ve öğrenmenin kalıcılığını arttırdığı yönünde sonuç elde edilmiştir. Bunun yanında literatürde sanal gerçeklik ortamlarının öğrenmeye katkı sağladığını ve öğrenmenin kalıcılığını arttırdığını raporlayan başka çalışmalarda  (Çoruh, 2011; Kartigo, Kavakli ve Cheng, 2010) mevcuttur.

Kültürel mirasların korunması amacıyla sanal gerçeklik uygulamaları sanal konstrüksiyon, yerinde deneyimleme ve rehberlik sağlama, bilimsel analiz, sanal restorasyon amaçlı uygulamalar, sanal müzeler ve eğitici oyunlar olarak sınıflandırılabilir. Sanal gerçeklik teknolojisiyle yıkılmış veya zarar görmüş kültür varlıkları sanal ortamda yeniden inşa edilerek insanların deneyimine açılmaktadır. Örneğin; İspanya’nın Zaragoza kentinde bulunan Sinhaya Gutierrez ve arkadaşları tarafından sanal ortamda canlandırılmıştır. Burada amaç ziyaretçilerin bu kültürel miras alanlarını rehbere ihtiyaç duymadan, ilk yapıldıkları haliyle ve aynı zamanda somut olmayan ek kültürel öğeleriyle deneyimlemelerini sağlamaktır. Yerinde deneyimlemenin yanında uzaktan erişime açık çalışmalar da mevcuttur (Sürücü ve Başar, 2016).

Modern şehirleşme alanında sanal gerçekliğin sunduğu fırsatlardan yararlanılarak Çin’in en eski yerleşim alanlarından biri olan Pekin için bir proje geliştirilmiştir. Bu projeyle şehir planlamacılarının kentsel altyapı tasarımını sanal ortamda üç boyutlu olarak modelleme imkanı sunmak amaçlanmıştır (Bayraktar ve Kaleli, 2007). Mimari tasarım uygulamalarında yüksek maliyetler gerekebileceğinden, sanal gerçeklik teknolojilerinin mimari prototipinin inşa edilmesi mühendislerin sıfır hata payı ile çalışmasına yardımcı olmaktadır (Kaleci, Tepe ve Tüzün, 2016).

Sanal gerçeklik uygulamaları elektronik ticaret sitelerinde pazarlama aracı olarak da kullanılabilmektedir. Bayraktar ve Kaleli’ye göre (2007), zamanla bu sistemin sanal market uygulamalarında da kullanılacağı tahmin edilmektedir. Sanal gerçeklik sadece bilgisayar alanında değil birçok elektronik cihazda kullanımı da mevcuttur. Örneğin; Japonya İletişim Bakanlığı, endüstri ve üniversitelerin ortaklaşa yürüttüğü bir proje olan, izleyicilerin görüntüleri her bakış açısından üç boyutlu olarak izleyebileceği televizyon üzerinde çalışılmıştır. Sanal gerçeklik bu projede, her açıdan aynı kaliteli üç boyutlu görüntü sağlamanın yanında izleyicilere hem seyrettiği nesneleri hissetme hem de nesnelerin kokusunu algılama özelliği de taşımaktadır.

Sanal gerçeklik bu alanlar dışında tasarım ve imalat alanında da kullanılmaktadır. Örneğin; Boeing Computer Systems Inc., sanal gerçeklik teknolojisini kullanarak Boeing 777’lerin iç tasarımını yapmış ve imalat sürecinde de kablo bağlantıları ve levha yerleşimi işlemleri sırasında sanal kalıplardan yararlanmıştır. Bu alandaki kullanıma sanal prototiplerin sade üretim, hızlı imalat, eşzamanlı mühendislik ve benzetim-bazlı tasarım kavramlarına yarar sağlayacağının düşünülmesi etkili olmuştur. Bir sanal gerçeklik tekniği olan uzaktan varlık (Telepresence), kullanıcıyı kameralar ve uzaktan kontrollü mikrofonlar vasıtasıyla başka bir ortama aktararak kendini orada hissetmesine ve bu metodla da robotların kontrolüne ve yönlendirilmesine olanak tanır (Bayraktar ve Kaleli, 2007).

Tasarımda eskiz aşaması geleneksel el çiziminden farklı bir boyut kazanmış, 3D modelleme yazılımları ve 3D sanal gerçeklik aparatları ile tasarımcı üç boyutlu nesneyi iki boyutlu temsili ile betimlemekle kalmamış üç boyutlu zihinsel betimlemesini de 3D sanal gerçekliğe aktarabilmiştir (Berkan ve Hocaoğlu, 2019). Bunun yanında Sanal gerçeklik uygulamaları insan-makine-çevre uyumuna yönelik ergonomik testlerin yapılması konusunda önemli fırsatlar sunmaktadır. Örneğin bir arabanın ön panel tasarımında, sürücünün sanal prototip üzerinden kullanım rahatlığı, görüş açıklığı veya uzanma konumları gibi konularda görüşlerinin alınmasında kullanılmaktadır. Başka bir örnek; ağır-iş makineleri üreticisi Caterpillar Inc., Peoria, IL, tasarımları inceleme aşaması için yüksek maliyetli ve zaman alıcı gerçek prototipler yerine sanal prototipler kullanmayı tercih etmiştir. Caterpillar, sanal prototipleri etkinlik ve emniyet açısından önemli olan görüş alanlarının ve açılarının kontrolünde kullanmıştır (Bayraktar ve Kaleli, 2007).  

2. ASKERİ ARAÇ KONSEPT TASARIMINDA SANAL GERÇEKLİK TEKNOLOJİSİ

Tasarım alanında da kullanılmaya başlanan sanal gerçeklik teknolojisi, farklı amaçlar doğrultusunda tasarım süreçlerine dahil edilmektedir. Bu bölüm, Otokar bünyesinde, sanal gerçeklik teknolojisinin askeri araç konsept tasarımındaki kullanımını içermektedir. Sanal gerçeklik uygulamalarının tasarım sürecinin hangi aşamalarına ve nasıl katkıda bulunduğu, görsellerle desteklenerek açıklanmıştır. 

2.1. ASKERİ ARAÇ İÇ TASARIM VE ERGONOMİ ÇALIŞMALARINDA SANAL GERÇEKLİK TEKNOLOJİSİ

Otokar zırhlı araçlar ailesinin ilk elektrikli üyesi Akrep II aracı, iç tasarım ve ergonomi çalışmalarına sanal gerçeklik teknolojisi dahil edilerek geliştirilmiştir. Sınır keşif-gözetlemede ve meskun mahal operasyonlarda kullanılmak üzere bir askeri araç tasarımı yapılması hedeflenmiştir. Aracın yüksek durumsal farkındalık sağlaması, düşük siluetli olması ve elektrikle çalışması tasarıma dair üç temel özellik olarak belirlenmiştir.

Şekil 1. Akrep II Konsept Tasarım Render Çalışması ve Üretilen İlk Prototip

Akrep II, Türkiye’nin elektrikli motor ile çalışan ilk zırhlı aracı olmuştur. Bu yenilikçi konsept ile yola çıkılan araç iç ve dış tasarım süreci, bu vizyona uygun yenilikçi ve yüksek teknolojili olacak şekilde sürdürülmüştür. Konseptin yanında, tasarım sürecindeki en önemli teknolojik adımlardan biri de, sanal gerçeklik teknolojisinin kullanımıdır. Akrep II aracının konsept tasarımdan üretime kadar uzanan, iç mekan tasarımı ve ergonomi çalışmalarında bu teknolojinin nasıl kullanıldığı ve tasarım sürecine nasıl dahil edildiği detaylandırılmaktadır.

Şekil 2. Akrep II Sürücü Görüş Alanı

Yüksek durumsal farkındalık sağlamak amacıyla, şoförün geniş görüş açısına sahip olması için, aracın önünün üç adet camdan oluşmasına karar verilmiştir. Şoförün konumunun da aracın ön tarafında, ortada olması planlanmıştır. Hedeflenen görüş açısına göre şoförün, komutanın ve nişancının konumu gibi sürekli analiz ve yerleşim uygunluğunun onayını gerektiren kritik bir süreç tamamlanmıştır. Koltukların yerleşim uygunluğu ve mürettebatın ergonomik oturma konumları sanal gerçeklik teknolojisi kullanımına geçmeden önce, bilgisayar CAD modeli üzerinden Catia V5 Human Builder ile Manikin modeli oturtularak analiz edilmiştir. Daha sonra süreç, çeşitli malzemeler kullanılarak sanal ortamdaki modelin gerçek ölçülerinde hazırlanmış hali olan ölçekli modeller üzerinden devam etmiştir.

Şekil 3. Sürücü Pedal Erişim Kontrolü

Sanal gerçeklik teknolojisi sürece dahil edildikten sonra ergonomi çalışmalarında; CAD model üzerine, Catia V5 Human Builder'da koltuğa %95'lik uzun boylu ve %5'lik kısa boylu Manikin modeli oturtulup insan antropometrisine uygun ergonomi analizi yapılmıştır. Şoför koltuğunun konumu belirlenirken en önemli iki faktör; üç adet camdan dışarıyı en iyi açıyla görebilmek, pedallara ve dashboard’a rahatça ulaşabilmektir. Yapılan analizde, Manikin modelleri ile şoförün pedallara erişebilirliği, gösterge kontrol tuşlarının olduğu dashbord’a olan mesafesi analiz edilmiştir. Şoför koltuğunun konumu, koltuğun ileri-geri ve yukarı-aşağıda olan hareket payları göz önünde bulundurularak belirlenmiştir. Aynı şekilde şoförün arkasında oturan komutan ve nişancının da kontrol ekranlarına ve joystick’lere olan mesafelerinin detaylı şekilde ergonomi analizi yapılmıştır ve bu analize göre konumları belirlenmiştir.

Uygun görünen CAD model sanal gerçeklik teknolojisinin bulunduğu programlara aktarılarak sanal gerçeklik teknolojisiyle incelenmiştir. Unity, Robot Studio ve Autodesk VRED programları ile sanal ortamda gerçeğe yakın üç boyutlu araç modelinin içinde ve dışında istenilen bölgenin ergonomisine ve tasarımına yönelik değerlendirmeler yapılmıştır. Sanal gerçeklik teknolojisiyle şoför koltuğuna oturulup şoförün konumuna sanal gerçeklik gözlüğüyle bakılmasının daha sağlıklı sonuçlar vereceği öngörülmüştür. Bu nedenle, tasarımları yapılan araçların koltuklarından bir adet, tekerlekli platform üzerinde olacak şekilde yaptırılmıştır. Sanal gerçeklik ortamındaki koltuk ile gerçek ortamda oturulan koltuğun aynı olması, incelemelerde gerçeğe çok yakın üç boyutlu doğrulama fırsatı sunmuştur. Yaptırılan koltuk şoför, nişancı ve komutan koltuklarının sanal gerçeklik teknolojisiyle yapılan ergonomi çalışmalarında kullanılmıştır.

Şekil 4. Koltuk Prototip

Sanal gerçeklik teknolojisiyle analiz yapıldığında örneğin; nişancının oturduğu konum ele alındığında, modelde bulunan koltuğun aynısı olan gerçek ortamdaki koltuğa oturulup, sanal gerçeklik aksesuarları (gözlük ve el kumandaları) ile sanal ortamdaki alana göre konum ayarlanmalıdır. Burada önemli olan sanal ortamdaki koltuğa göre doğru konumlanmak; gerçek ortamda yere basılan zemin ile sanal ortamdaki zeminin aynı seviyede olmasıdır. Ancak zemin ile koltuğun yükseklik mesafeleri birbirinin aynısı olacak şekilde ayarlandıktan sonra doğru sonuçlar alınabilmektedir. Taban ile koltuk mesafesi ayarlandıktan sonra sanal gerçeklik el kumandaları ile sanal ortama giren kişinin kendi iskelet yapısını kabaca sanal ortama aktarması gerekmektedir. Bu aşamada 3B çizim komutu aktif haldeyken, sanal ortamdaki kişi kumandaları vücut uzuvları üzerinde gezdirerek iskelet yapısını sanal ortama aktarılabilmektedir. Çizimler sayesinde sanal ortamda oturma şeklinin doğru olup olmadığı, ellerin hareket mesafesi, başın tavana olan mesafesi incelenebilmektedir. Bu işlemler nişancı konumunda olduğu gibi şoför ve komutan konumunun belirlenmesinde de kullanılmıştır.

Şekil 5. Sanal Ortamda Çizilen İskelet Yapısı

Şekil 6. Sanal Gerçeklik (VR-Virtual Reality)-Mesafe Kontrolleri

İncelenen nişancının joystikleri kullandığı düşünülürse, nişancı uzun süre kollarını havada tutacaktır. Kollarının omuz ve bilek açısının uygun açıda olması, nişancı için çok büyük fayda sağlayacak, uzun süre boyunca görevini rahatça yerine getirebilecektir. Nişancı önündeki gözlem ekranları, nişancının ufuk çizgisinde konumlandırılmalı, nişancı ekran üzerindeki tuşlara rahatça erişebilmelidir.  Bu sayede dışarıdaki kameralar ile dışarıyı gözlemleyebilirken sürekli etkileşim içinde olduğu kuleyi de rahat bir şekilde kullanabilecektir. Nişancının otururken diz açısı, ayaklarının önündeki mesafenin yeterliliği gibi konular CAD ortamında Manikin modellerle incelendiği gibi tek tek sanal gerçeklik ortamında da analiz edilmektedir.

Şekil 7. Nişancı CAD Manikin (soldaki) ve VR (sağdaki) Çalışması

Şekil 8. Nişancı CAD Manikin (soldaki) ve VR (sağdaki) Çalışması

Şekil 9. Sürücü CAD Manikin (soldaki) ve VR (sağdaki) Çalışması

Şekil 10. Sürücü CAD Manikin (soldaki) ve VR (sağdaki) Çalışması

Sanal gerçeklik teknolojisinde analiz edilen CAD modellerinin, gerçek yaşamda da test edilmesi amacıyla ölçekli modelleri yapılarak sonraki aşamalara geçilmektedir. Ölçekli modelde aracın sadece gövde kısmı yapılıp, içerisine koltukları yerleştirildikten sonra araç içerisine yine sanal gerçeklik teknolojisi ile bakılmaktadır. Bu aşamada, CAD modellerin içerisindeki her detayın ölçekli modeli yapılmamaktadır. Bu yöntem ile analizler sırasında tasarım değişikliği olması durumunda ölçekli modeller tadilat gerektireceğinden işçilik ve zaman kaybının önlenmesi amaçlanmıştır. Gövdenin ölçekli modeli içerisinde yarı sanal, yarı gerçek ortam ile araç içi kullanım deneyimi sağlanmış,  bu ortam sayesinde kullanıcıların kafa ile tavan mesafesini, ayak ve kollarının mesafe aralıklarını ve şoför bölümünün kullanım alanlarını test etme fırsatı yakalanmıştır. Yapılan kontroller ve gerekli tasarım değişiklikleri sonrasında askeri aracın prototip üretimine geçilmiştir.

Şekil 11: Ölçekli Model-VR Çalışması

Şekil 12. Akrep II Prototip - Araç İçi

2.2. ASKERİ ARAÇ DIŞ TASARIM ÇALIŞMALARINDA SANAL GERÇEKLİK TEKNOLOJİSİNİN KULLANIMI

Otokar Endüstri Ürünleri Tasarımı’nda, zırhlı araçların aynı ürün ailesiden olmasına ve tasarım çizgilerinin birbirini takip etmesine öncelik verilmektedir. Prototip ve ölçekli modelin yapımı uzun zaman aldığı ve yüksek maliyetli olduğu için, sanal gerçeklik teknolojisi iç tasarımda olduğu gibi, dış tasarım sürecine de dahil edilmiştir. 3D CAD ortamında modellenen tasarımlar, montaj sırasında aynı etkiyi vermeyebilmektedir. Bu tarz olumsuz durumlarla karşılaşmamak için üretim öncesinde birçok kez ölçekli modelin veya prototipin yapılması gerekmektedir. Araç dış tasarımında sanal gerçeklik teknolojisi ve kullanılan render programları aracılığıyla, parçalara malzeme atanarak gerçeğe yakın bir görüntü ile çok çabuk sonuç alınabilmektedir.

Otokar 4x4 Cobra ailesinin bir türevi olan Cobra II Ambulans aracının tasarım sürecine, sanal gerçeklik teknolojisi dahil edilerek devam edilmiştir. Cobra II Ambulans, mayın ve balistik koruması altında üst seviyede arazi kabiliyeti sunarak standart bir acil durumda tıbbi müdahale yapmak ve yaralı tahliye etmek amacıyla tasarlanmıştır. Mürettebat; sürücü, komutan ve tıbbi personelden oluşmakta ve araç, mürettebat haricinde ‘2 oturan ve 1 yatan’ veya ‘2 yatan’ hasta alabilecek şekilde iki farklı konfigürasyonda kullanılabilmektedir. COBRA II aracına göre yükseklik ve genişliği ambulans görevine uygun olarak artırılmış ve geniş iç hacim sağlanmıştır.

Şekil 13. Cobra II Ambulans Prototip

Cobra II Ambulans geliştirilirken; kullanılacak coğrafya ve arazi şartlarına uygunluk gibi gerekliliklere ve istenilen özelliklere yönelik tasarım kriterleri önceliklendirilmiştir. Balçık, çamur gibi farklı zeminlerde bile yüksek performans göstermesi için hafif olması hedeflenmiştir. Böylelikle, muharebe sahasının içlerine kadar girip, farklı zemin koşullarına rağmen tehlikeli bölgede yaralı kurtarma ve acil müdahale görevlerini yerine getirilebilmesi sağlanmıştır. Arka kapı, ambulans kullanımı için özel olarak rampa kapı şeklinde tasarlanmıştır. Aracın tıbbi bölümü ile ilgili pek çok fonksiyon tıbbi personel tarafından arka kısımdan kontrol edilebilirken; istenildiği durumda ön ve arka bölme birbirinden ayrılabilmektedir.

Türev araçlar, çoğunlukla seri üretim araçları olmadığından ve belirli adette üretildiğinden, prototip veya ölçekli model yapımı, zaman ve işgücü açısından sürdürülebilir olmamaktadır. Sanal gerçeklik teknolojisi ile sanal ortamda gerçeğe yakın malzemelerle aracın detay tasarımları görülebilmekte ve üç boyut haliyle aracın tüm tasarım değerlendirmeleri yapılabilmektedir. Sanal gerçeklik aksesuarları ile sanal ortamdaki araç üzerinde; 3D çizim yapılabilmekte, üzerinde konuşulan noktalar el kumandasından çıkarılan lazerle gösterilip, bilgi alışverişi sağlanabilmektedir.

Araç tasarım sürecine başlanıldığında, CAD modeli çalışılmaya başlanan tasarıma, ara ara renderlı haliyle bakılıp sürece devam edilmiştir. Tasarım seçeneklerinden belirlenen modeller, sanal gerçeklik teknolojisinde incelenmek üzere sanal ortama aktarılmıştır. Burada aktarılan program render programı olduğu için modellerin üzerine malzeme aktarılıp, sahne ve ışıklarla gerçek görüntüye yakın görüntü elde edilebilmektedir.

Tasarımlar sanal ortamda incelenirken modellerin yan yana konularak incelenmesi aradaki farkı görmeye fayda sağlamaktadır. Tasarlanan araç, bir aracın türevi ise, türevi geliştirilen araç da sanal ortamda modellerin yanına eklenebilmektedir. Böylelikle, tasarım analizi sırasında modeller birbiriyle kıyaslanabilmekte, modellerin olumlu veya olumsuz tarafları gözlemlenebilmektedir.

Şekil 14. Türev Modelin Karşılaştırması

Cobra II Ambulans aracının modeli ile Cobra II aracı, sanal gerçeklik ortamında yan yana eklenerek tasarım analizi yapılmıştır. Cobra II Ambulans aracının konsepti belirlenirken aracının ön yüzünün Cobra II aracına benzer şekilde geliştirilmesi ve arka gövdenin genişlemesi için yeni bir arka yüz tasarımının yapılması kararı alınmıştır. Cobra II Ambulans aracının konseptine yönelik, araçta iki adet sedye bulundurulması ve daha çok oturan hasta tedavi edilmesi istendiğinden, iç alan bu amaçlara göre genişletilmiştir. Bu genişleme aracın arka gövdesini ön tarafa göre geniş tutmaktadır. Türev model ile sanal gerçeklik ortamında yapılan karşılaştırmada, tasarım modelinde Cobra II Ambulans aracının genişleyen arkasının ön bölgeye göre daha düz olmasının, aracı çok kaba ve biçimsiz göstereceği düşünülerek, arka kısımdaki yüzeylerde kırılmalar yapılması kararlaştırılmıştır. Gövdenin yan tarafında, ön tarafla birleşen çıkıntılara pah verilerek yüzeyler arası yumuşak bir geçiş sağlamak hedeflenmiştir. Bu değişiklikler tasarımın revizesinde uygulanmıştır.

Sanal gerçeklik teknolojisi, tasarımı gerçekçi bir şekilde inceleme ve tasarım değişikliklerine karar verme fırsatı sunmuştur. Revize edilen tasarımın da aynı şekilde sanal gerçeklik ortamında incelenmesi, gövdenin geniş ve düz olan arka görüntüsü ve yanlarda yapılan kırılmalar ile nasıl göründüğünü gözlemleme şansı vermektedir. Böylelikle gövde yanlarına yapılan avadanlıkların, çıkıntılarla bütünlüğü incelenebilmektedir. 

Sanal ortamda incelenen Cobra II Ambulans aracında, iki farklı kullanıcının aynı sanal ortamda buluşturulmasıyla, aynı araç üzerinde kullanıcılar (multi-player) birbirlerini görebilmekte ve anlatmak istenilen noktalar karşılıklı diyalog halinde konuşulabilmektedir. Çok önemli bir kazanım olan çoklu kullanıcı sistemi sayesinde kullanıcılar, modellere aynı ortam ve açıdan bakabilmektedir. Ortak sanal ortam sayesinde kullanıcı, el kumandaları üzerindeki tuşlarla komutlar vererek; istenilen noktalara oklar uzatıp, herhangi bir noktaya kendini hareket edebilmektedir. Üzerinde durulan konulara notlar bırakılarak interaktif bir çalışma yürütülebilmektedir. Multi-Player kullanım sayesinde, internet üzerinden uzaktaki müşteriler veya kullanıcılarla, ortak sanal ortamda model incelenebilmektedir.

Şekil 15. Çoklu Kullanıcılı (Multi-Player) Ortak Sanal Ortam İncelemesi

Çoklu kullanıcı ile sanal ortamda incelenen Cobra II Ambulans aracı için, gövdenin yan tarafında oluşan arka çıkıntının hem arka görüş için olumsuz durum oluşturacağı, hem de aracı geniş göstereceği ön görülerek stepne kısmı gövdenin üstüne alınmıştır. Bu sayede yan tarafta olan kapının, doktor ve hastaların rahat inip binmesini sağlayacak şekilde kapı ölçüleri geniş tutulmuştur.

Şekil 16. Hacim Genişletme (soldaki) ve Detay Tasarım (sağdaki) İncelemesi

Cobra II Ambulans aracında avadanlık bölgesi, Cobra II aracının tekerlek üstünde bulunan avadanlık kısmının çizgilerine benzetilerek çalışılmıştır. Böylelikle, Cobra araç ailesi içinde bir tasarım bütünlüğü korunmaya özen gösterilmiştir. Aracın arka kısmının üst köşelerine pah verilerek yan görünüşte siluet küçültülmüş, sedye ve hastaların taşınması konusunda arka kapının ölçüleri geniş tutulmuştur.

Şekil 17. Çoklu Kullanıcılı (Multi-Player) İki Farklı Model İncelemesi

Cobra II Ambulans aracının tasarım sürecinde, ilk modelde istenilen değişiklikler daha ölçekli model aşamasına geçilmeden, sanal gerçeklik teknolojisinde fark edilmiştir ve CAD model aşamasına geri dönülmüştür. Sanal gerçeklik teknolojisi kullanılmadan bu değişiklik, ölçekli modelde dahi gözlenemeden prototip aşamasında görünebilmektedir. Bu durum maliyet, harcanan zaman ve işgücü göz önünde bulundurulduğunda, sanal gerçeklik teknolojisi tasarım süreci için çok önemli bir adım olarak karşımıza çıkmaktadır.

3. SONUÇ

Sanal gerçeklik, bilgisayar ortamında inşa edilen ve gerçeklik hissi veren yapay bir ortam olarak ifade edilebilmektedir. Kullanıcılar, başlık, el kumandaları, vb. destekleyici aksesuarlar aracılığıyla kendini bulunduğu fiziksel ortam dışında, yaratılan sanal ortamda hissetmektedir. Yapay ve dinamik olan bu ortam, gerçekmiş hissi veren fakat tasarlanmış bir ortamda bulunma şansı yarattığı için, birçok alanda faydalı kullanım olanakları sunmaktadır.

Örneğin; ikinci bir şansın olmadığı, hata şansının yok denecek kadar az olduğu cerrahi işlemlerde sanal gerçeklik teknolojisi, ameliyatların risklerine ve tahmin edilemeyen sonuçlarına hazırlık yapma şansı sağlamaktadır. Mimari tasarım uygulamalarında yüksek maliyetler gerekebileceğinden, mühendislerin sıfır hata payı ile çalışmasına yardımcı olmaktadır. Bunun yanında, fiziksel koşullar veya yüksek maliyetler sebebiyle ulaşımı zor olan ve zarar görüş tarihi mekanları veya turistik alanları gezip görme ve bu alanlar hakkında bilgi alma fırsatı sunmaktadır. Eğitim için yararlı fakat uygulaması tehlikeli olabilecek deneylerin, güvenli bir şekilde öğrencilere gösterilmesini sağlamaktadır. Aynı zamanda, vakit veya efor harcanmak istenmeyen kıyafet alışverişlerinde birçok seçeneğe sahip kıyafetlerin kolayca ve hızlıca deneme imkanı verir (Kaleci, Tepe ve Tüzün, 2016). Araştırma bulguları yükseklik korkusu, kapalı alan fobisi gibi olumsuz kaygıların sanal gerçeklik ortamları ile azaltılabileceğini desteklemektedir (Juan ve Pérez, 2009).

Sanal gerçeklik teknolojisi, tasarım alanında da dünya çapında bazı firmalar tarafından kullanılmaya başlanmıştır. Otokar, konsept tasarım kapsamında endüstriyel tasarım, sistem mühendisliği, ergonomi ve kullanıcı deneyimi alanlarında bu teknolojiyi kullanarak askeri araç tasarımını daha inovatif hale getirmiştir. Askeri araç tasarım süreci, konsept belirleme, CAD modelleme, CAD model üzerinden ergonomi çalışmaları, sanal gerçeklik teknolojisiyle ergonomi çalışmaları, endüstriyel tasarım değerlendirmesi, ölçekli model üzerinden yarı gerçek yarı sanal ortam üzerinden kullanıcı deneyimi çalışmaları ve prototipleme aşamalarından oluşmaktadır ve bu aşamalar ihtiyaç duyuldukça tekrar edilmektedir.

Askeri araç iç tasarım ve ergonomi çalışmaları kapsamında, araç kullanıcılarının temel oturma ve görev sırasında hareket etme eylemlerinin ve tüm araç detaylarının kullanım kolaylığı, aracın tasarım detaylarının kullanılabilirliği ve erişilebilirliği kontrol edilmekte ve opitimum koşulları sağlayacak veriler belirlenmektedir. Bu işlemler, CAD programına Manikin model eklenerek CAD model üzerinden, CAD modelin sanal ortama aktarılmasıyla sanal gerçeklik analiz programı üzerinden ve ölçekli model hazırlanarak da yarı gerçek yarı sanal ortam üzerinden yapılmaktadır. Elde edilen verilere göre, askeri aracın iç tasarımı ve ergonomisi revize edilmektedir. Sanal gerçeklik teknolojisi sayesinde, ergonomi testleri hızlı bir şekilde tamamlanmakta, gerçeğe çok yakın ergonomik özelliklere tasarım sürecinde ulaşılmakta ve prototipleme aşamasından önce tasarım sorunlarının çoğu çözülmektedir.   

Askeri araç dış tasarım çalışmaları kapsamında araç dışının tasarım detayları, alternatif tasarım çalışmaları ve bunların karşılaştırması yapılmaktadır. Tasarımların estetik ve işlevsel değerlendirmeleri yapılmakta, alternatifler doğrultusunda optimum görsel nitelik ve kullanım fonksiyonları belirlenmektedir. Bu doğrultuda askeri araç dış tasarımı revize edilmektedir. Sanal gerçeklik teknolojisi sayesinde, dış tasarım incelemeleri sanal ortamda yapılmakta, tasarım alternatifleri ölçekli model veya prototip yapılmadan karşılaştırılmakta görsel ve işlevsel tasarım sorunlarının çoğu prototipleme aşamasından önce çözülmektedir.

Askeri araç iç tasarımı, ergonomi ve dış tasarımı çalışmalarına sanal gerçeklik teknolojisi dahil edilerek, tasarım ve tasarımdan üretime geçiş sırasında; zaman, işgücü ve maliyet açısından avantaj sağlanmaktadır. Bunun yanında tasarım süreçleri daha etkin ve inovatif hale gelmektedir. Hem iç tasarım ve ergonomi; hem de dış tasarım çalışmalarının CAD model ve sanal ortam incelemeleri tamamlandıktan sonra, kararlaştırılan değişiklikler ve tasarım talepleri CAD modele aktarılmakta ve prototipleme aşamasına geçilmektedir.. Üç boyutlu ses kavramının ortaya çıkışı ve fiziksel temas olmadan hissetme duyusunun tetiklenmesi gibi gelişmeler yaşanmakta ve bu gelişmelerin aksesuarlar aracılığıyla sanal gerçeklik teknolojisine dahil edilmesi söz konusu olmaktadır. Gelişen teknoloji, sanal gerçeklik uygulamalarının kullanım alanlarını ve sunduğu potansiyeli arttırmaktadır.

Makalenin yayınladığı bildiri kitabına " BİLDİRİ – SAVTEK Savunma Teknolojileri Kongresi " linkinden ulaşılabilir.

KAYNAKÇA

[1] Fuchs P., Moreau G. ve Guitton P., (2011) Virtual Reality: Concepts and Technologies, Taylor & Francis Group, Florida, pp. 1-410.

[2] Demirci Ş., (2018), Sağlık Hizmetlerinde Sanal Gerçeklik Teknolojileri, İnönü Üniversitesi Sağlık Hizmetleri Meslek Yüksekokulu Dergisi, ISSN: 2147-7892, Cilt 6, Sayı 1, 35-46.

[3] Kaleci, D., Tepe, T. ve Tüzün H., (2017), Üç Boyutlu Sanal Gerçeklik Ortamlarındaki Deneyimlere İlişkin Kullanıcı Görüşleri, Türkiye Sosyal Araştırmalar Dergisi, Aralık.

[4] Bayraktar E. ve Kaleli, F., (2007), Sanal Gerçeklik Ve Uygulama Alanları, Akademik Bilişim, Dumlupınar Üniversitesi, Kütahya, 31 Ocak-2 Şubat.

[5] Lányi CS., (2006), Virtual Reality in Healthcare Studies in Computational Intelligence, 19, 87-116.

[6] Wiederhold BK., (2016), Lessons Learned as We Begin the Third Decade of Virtual Reality, Cyberpsychology, Behavior, and Social Networking, 19(10), 577-578.

[7] Riva G., (1997), Virtual Reality in Neuro-Psycho-Physiology, IOS Press, Amsterdam, 3-34.

[8] Sarıkoç G., (2016), Sağlık Çalışanlarının Eğitiminde Sanal Gerçekliğin Kullanımı, Hemşirelik Eğitim ve Araştırma Dergisi, 13(1), 11-15.

[9] Tüzün H. & Özdinç F., (2016), The Effects of 3D Multi-User Virtual Environments on Freshmen University Students’ Conceptual and Spatial Learning and Presence in Departmental Orientation, Computers & Education, 94, 228-240.

[10] Çoruh L., (2011), Sanat Tarihi Dersinde Bir Öğrenme Modeli Olarak Sanal Gerçeklik Uygulamasının Etkililiğinin Değerlendirilmesi (Erciyes Üniversitesi Mimarlık F. Ve G.S.F. örneği uygulaması), Yayımlanmamış Doktora Tezi. Gazi Üniversitesi, Eğitim Bilimleri Enstitüsü, Ankara.

[11] Kartigo I., Kavakli M. & Cheng K., (2010), Learning Science in a Virtual Realit Application: The İmpacts of Animated-Virtual Actors’ Visual Complexity, Computers & Education, 55, 881-891.

[12] Sürücü O. ve Başar M.E., (2016), Kültürel Mirası Korumada Bir Farkındalık Aracı Olarak Sanal Gerçeklik, ARTIUM, Cilt 4, Sayı 1, 13-26.

[13] Kaleci D., Tepe, T. ve Tüzün H., (2016), Eğitim teknolojilerinde yeni eğilimler: Sanal gerçeklik uygulamaları, Proceedings 10th International Computer Education and Instructional Technologies Symposium, Rize, Turkey, pp. 547-555.

[14] Berkan S.T., ve Hocaoğlu D., (2019), Sanal Gerçeklik Teknolojilerinin Tasarım Sürecine Entegrasyonu: Eskizi Üçüncü Boyuta Taşımak, Online Journal of Art and Design, Vol 7, Issue 2, April.

[15] Juan M.C. & Pérez D. (2009), Comparation of The Levels of Presence And Anxiety in an Acrophobic Environment Viewed Via HMD or CAVE. Presence: Teleoperators and Virtual Environments, 18(3), 232-248.