Proposta de um Modelo de Referência para Integração de Ambientes Virtuais 3D de Jogos Coletivos a Dispositivos de Rastreamento

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1 Proposta de um Modelo de Referência para Integração de Ambientes Virtuais 3D de Jogos Coletivos a Dispositivos de Rastreamento Matteus V. S. Silva ¹, Johnnes S. V. Cruz ¹, Luiz C. S. Filho ¹, José A. Júnior ¹, Eunice P. S. Nunes ¹ ¹ Instituto de Computação Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT) Caixa Postal Cuiabá MT Brasil {vargas.simao,johnnes.santos7,luiz.lcdsf.carlos}@gmail.com, jaj_727@hotmail.com,eunice@ic.ufmt.br Abstract. The tracking and sensing gestures, in Virtual Reality systems (VR) may serve as inclusive tools for Disabled People. However, the literature presents challenges to be overcome. Thus, this paper presents the propose of a Reference Model to integrate 3D Virtual Environments of collective sports games to tracking devices, for example, data gloves, applying techniques for low processing cost and less complexity. The Systematic Review results, applied on this study, show it is viable to implement the suggested model, offering a contribution for RV and related areas which use imersive Virtual 3D Environments. Resumo. Rastreamento e sensoriamento de gestos em sistemas de Realidade Virtual (RV) podem servir como ferramentas inclusivas para Pessoas com Deficiência. Contudo, a literatura apresenta desafios a serem superados. Assim, este trabalho apresenta a proposta de um Modelo de Referência para integrar Ambientes Virtuais 3D de jogos esportivos coletivos à dispositivos de rastreamento como, por exemplo, luvas de dados, aplicando técnicas de baixo custo de processamento e menor complexidade. Os resultados da Revisão Sistemática, aplicada neste estudo, mostraram que é viável implementar o modelo proposto, oferecendo uma contribuição para a área de RV e áreas correlatas que fazem uso de Ambientes Virtuais 3D imersivos. 1. Introdução Realidade Virtual (RV), Realidade Aumentada (RA) e Jogos Digitais, são áreas de pesquisa e inovação em Computação que têm se destacado em diversos domínios de conhecimento como, por exemplo, nas áreas de Educação, Indústria, Entretenimento e Saúde, devido a gama de possibilidades de simulações, estratégias de interação e diferentes níveis de imersão em Ambientes Virtuais Tridimensionais (AV s 3D). A RV e RA possibilitam agregar aos AVs 3D técnicas de rastreamento e sensoriamento em tempo real com características de imersão e interação que permitem o usuário navegar em cenários tridimensionais, interagir com os objetos do AV e ter seus gestos rastreados em tempo real [Souza et al. 2010], tornando a Interação Humano- Computador (IHC) o mais natural possível. De acordo com Mazoni (2015) Um sistema de rastreamento em tempo real captura a posição de objetos e ou pessoas para disponibilizar séries de coordenadas espaciais medidas em um curto período de tempo.... Essas coordenadas podem ser utilizadas para rastrear a navegação no AV 3D, além de possibilitar a interface de sensores nos usuários do AV em tempo real.

2 Em RV e RA, o usuário pode explorar o AV por meio da visão, audição, tato, olfato e paladar, dependendo dos recursos de hardware e software disponíveis no ambiente [Kirner e Kirner 2011]. Entretanto, concomitante às suas inovações, têm-se as dificuldades de implantação no cotidiano das pessoas, principalmente em relação aos sistemas imersivos, devido ao alto custo de hardware e software, além da complexidade em manipular dispositivos não convencionais que possibilitam a imersão plena. [Zhang et al. 2015] salientam, que de fato, sistemas de RV e RA imersivos exigem muito investimento financeiro, treinamento massivo dos usuários, requerem um alto nível de precisão e geralmente são restritos a ambientes controlados. Desse modo, se faz necessário, desenvolver sistemas de RV e RA que combinem imersão e interação com dispositivos que priorizam a facilidade de uso, que sejam sistemas de baixo custo, ofereçam mobilidade e cujo uso não seja restrito a ambientes controlados [Agostinho et al. 2011]. Assim, minimizando as dificuldades de implantação, torna-se possível a aplicação de AV s 3D de forma massiva em diversos domínios de conhecimento, a fim de promover o alcance da tecnologia a uma diversidade de usuários, especialmente, como ferramentas inclusivas para Pessoas com Deficiência (PcD) [Agostinho et al. 2011]. Portanto, o objetivo deste trabalho é apresentar um Modelo de Referência para integração de Ambientes Virtuais 3D de jogos esportivos coletivos como, basquete, handebol e voleibol aos dispositivos de rastreamento como, luvas de dados. O modelo faz uso de técnicas de rastreamento de baixo custo (processamento e investimento), as quais foram identificadas por meio de uma Revisão Sistemática (RS) na literatura especializada. Adicionalmente, apresenta-se o funcionamento da luva de dados em um AV 3D de jogo de basquete voltado para pessoas paraplégicas. 2. Metodologia A metodologia adotada neste trabalho foi uma Revisão Sistemática na literatura especializada. A RS é uma metodologia de revisão bibliográfica que sistematiza a busca dos estudos e visa identificar, avaliar e sumarizar as evidências de questões específicas de pesquisa, a fim de descobrir as lacunas existentes e colaborar com o desenvolvimento científico [Conte et al. 2005]. A RS apresenta três fases bem definidas (Planejamento, Condução e Extração de Resultados) que são descritas a seguir: Planejamento - foi estabelecido o protocolo de RS, no qual foram definidas as questões de pesquisa (apresentadas a seguir), fontes de busca, palavras-chave, critérios de inclusão e exclusão de artigos, entre outras informações. 1. Quais são as principais técnicas, métodos e dispositivos de rastreamento e sensoriamento em sistemas de RV e RA que têm sido aplicados? 2. Quais são os desafios e limitações existentes (gaps) no rastreamento e sensoriamento em sistemas de RV e RA? Para buscar respostas às questões de pesquisa, a string de busca (Figura 1) foi combinada a partir das palavras-chave definidas no protocolo de RS e a pesquisa foi conduzida variando-se as bases de dados IEEE, ACM, Springer e Google Acadêmico. Condução - procurou por estudos primários nos últimos cinco anos, a fim de encontrar novas abordagens. A condução da RS se deu em duas etapas: Seleção Preliminar: consistiu na análise do título e resumo de cada estudo identificado, os quais foram selecionados conforme os critérios de inclusão e exclusão definidos no Protocolo da RS; Seleção Final: consistiu na análise dos textos completos dos estudos incluídos na seleção preliminar, a fim de verificar se os estudos atendem aos critérios de inclusão e exclusão definidos no Protocolo da RS.

3 Extração de Resultados - os artigos selecionados foram analisados e sumarizados, a fim de obter respostas para as perguntas definidas no Protocolo da RS e compreender o estado da arte da área que está sendo investigada; As etapas do processo de RS, desde a etapa de identificação dos estudos primários até a etapa de extração de resultados dos artigos incluídos na fase de seleção final, são apresentadas na Figura 1. Figura 1. Etapas do processo de RS Salienta-se que os mecanismos de busca nas bases sugerem sinônimos para cada palavra-chave na string, aumentando a quantidade de artigos retornados. Dessa forma, foram adicionadas aspas para cada palavra-chave. Isso faz com que os mecanismos de busca se preocupem em buscar artigos que utilizam exatamente os termos que lhe foram passados por parâmetro. Assim, o filtro se torna mais rigoroso e o número de artigos retornados tende a ser menor. Deste modo, foram pré-selecionados 21 estudos, sendo apenas 11 estudos incluídos na RS (Figura 1) e que fazem parte da síntese das questões de pesquisa levantadas. Em cada estudo incluído na etapa de seleção final (fase de condução) foram extraídos os seguintes atributos: Aborda rastreamento? Aborda sensoriamento? O sistema faz uso de qual dispositivo para rastreamento/sensoriamento? Faz uso de API (Application Programming Interface)? Apresenta contribuição social? Qual a principal abordagem do trabalho? A partir dos resultados da RS, foi possível os pesquisadores formularem hipóteses considerando as tecnologias e os métodos de rastreamento e sensoriamento identificados em AV s 3D e especificar um Modelo de Referência para Integração de Ambientes Virtuais 3D de jogos esportivos coletivos aos dispositivos de rastreamento como, por exemplo, luvas de dados, que é o foco do estudo de caso. O modelo proposto é apresentado na seção 4 e tem como requisito a inclusão digital e social de PcD s, especificamente pessoas paraplégicas. 3. Resultados A seguir é apresentada uma síntese dos 11 trabalhos selecionados na RS, considerando que cada um dos trabalhos foi analisado individualmente. Os trabalhos incluídos têm como escopo estudo de métodos de rastreamento e sensoriamento, a fim de encontrar respostas para as questões de pesquisa a seguir: 1. Quais são as principais técnicas, métodos e dispositivos de rastreamento e sensoriamento em sistemas de RV e RA que têm sido aplicados? 2. Quais são os desafios e limitações existentes (gaps) no rastreamento e sensoriamento em sistemas de RV e RA? A Tabela 1 apresenta os trabalhos incluídos na RS. Na sequência, são destacados os principais aspectos de cada trabalho, a fim de buscar embasamento teórico para a

4 especificação do Modelo de Referência para Integração de Ambientes Virtuais 3D e Dispositivos de Rastreamento proposto neste estudo e apresentado na seção 4. Tabela 1. Principais características dos trabalhos incluídos na RS Fonte R 1 S 2 L3 API Social Proposta [Souza et al. 2010] X X X Integrar rastreadores diversos dentro de um framework para o desenvolvimento de aplicações de RV que possam ser integrados a dispositivos de baixo custo. Outra proposta é a integração deste sistema a um framework open source que tem o objetivo de apoiar o aprendizado de procedimentos médicos (CyberMed). [Cameron et al. 2011] X Uma nova técnica de rastreamento de mãos que traz a possibilidade de rastrear os dedos de forma independente e também a palma. Uma imagem renderizada dos movimentos da mão é exibida em tempo quase real a um ambiente virtual tridimensional. [Zhang et al. 2015] X X Sistema de rastreamento corporal sem fio e de baixo custo para treinamentos virtuais, por meio da combinação de Unidades de Medidas de Inércia (IMUs), uma Rede de Sensores Corporais Sem Fio (BSN) e a engine para jogos eletrônicos Unity. [Marca et al. 2015] X X X X X Sistema de aprendizado de linguagem de sinais utilizando dispositivos de rastreamento não convencionais para o rastreamento corporal, os controles Wiimotes e a luva P5-Glove. [Kirner e Kirner 2011] X X X O Estado da Arte da RV e RA, citando seus conceitos, evolução histórica, aplicações e benefícios à comunidade. [Agostinho et al. 2011] X X Sistema de rastreamento de baixo custo utilizando o Kinect e o Wii Remote para o rastreamento dos braços e antebraços e a luva 5DT Data Glove para rastrear as mãos. São dispositivos fáceis de usar, possuem baixo custo e bibliotecas de desenvolvimento gratuitas. [Fa Obregon et al. ] X X X Investigação de possibilidade de criação de software baseado em RA para a veiculação de conteúdos educacionais, analisando a viabilidade técnica, a criação de ferramentas e a formação de profissionais para utilizar os objetos de ensino baseados em RA. [Sörös et al. 2011] X X X Um método de interação para projeções que utilizam dispositivos de fácil acesso, como smartphones e tablets. O desafio é realizar o rastreamento sem marcadores ou equipamentos adicionais, utilizando apenas a câmera dos dispositivos. [Figueiredo et al. 2012] X Conceitos básicos de interação por meio do rastreamento de mãos e o conhecimento de ferramentas e técnicas importantes desenvolvidas [Iwahashi e Consularo 2011] X ultimamente. Rastreamento de mãos baseada em grafos, de forma a mapear partes da mão como: reentrâncias, palma, região do pulso e identificação das pontas dos dedos. [Brandão et al. 2014] X X X Apresentação de soluções de aplicações integradas a dispositivos de interação em ambientes virtuais para dar suporte às áreas da Saúde voltadas ao entretenimento fisicamente ativo (combate ao sedentarismo e reabilitação de enfermidades neuromusculares e musculoesqueléticas). Total R: rastreamento 2 S: sensoriamento 3 L: luvas

5 É possível observar na Tabela 1 que os 11 trabalhos selecionados na RS incluem técnicas e dispositivos de rastreamento, mas apenas seis trabalhos incluem recursos de sensoriamento. Salienta-se que os conceitos são próximos, mas diferem entre si. O rastreamento marca o objeto no qual toda a sua movimentação deve ser mapeada [Iwahashi e Consularo 2011]. Um exemplo de rastreamento utilizado são os mocaps em filmes, nos quais vários marcadores são colocados no corpo dos atores possibilitando que toda a sua atuação seja traduzida em um cenário virtual. Já o sensoriamento, busca a obtenção de informações do espaço, sem contato direto com o alvo da aplicação que podem ser usuários ou elementos do ambiente [Agostinho et al. 2011]. Em relação à primeira questão de pesquisa, as técnicas e métodos encontrados nos estudos selecionados se mostram promissores. Primeiramente, Souza et al. (2011) sugere que um sistema de sensoriamento e rastreamento deve ser implementado de forma simplificada. Da mesma forma, Iwahashi (2011) e Figueiredo (2012) exploram técnicas de mapeamento de mãos que se relacionam ao tema deste estudo e podem ser úteis na continuidade deste projeto. Por fim, Brandão (2014) e Marca et. al (2015) afirmam que um sistema de rastreamento e sensoriamento em AV s 3D podem oferecer entretenimento alinhado ao aprendizado, respectivamente, contribuindo em diversas áreas de conhecimento como forma de inclusão social. Em relação aos dispositivos de rastreamento em AV s 3D, destacam-se o uso de Wii Remote, câmeras de smartphones e tablets e luvas de dados. Agostinho et al. (2011) declaram que tais dispositivos são de fácil adaptação ao usuário, possuem baixo custo e bibliotecas de desenvolvimento gratuitas. Deste modo, considerando que os jogos coletivos se caracterizam pelo movimento das mãos de forma ágil, os dispositivos de rastreamento como as luvas de dados, são os dispositivos mais adequados para o contexto em questão. Em relação à segunda questão de pesquisa, a implementação de técnicas ou métodos de rastreamento e sensoriamento em sistemas de RV e RA já não é um problema, como outrora já foi, mas o custo financeiro dessa produção sim. Com isso, a partir da RS pode-se inferir que o custo financeiro de hardware e software é um dos gaps, mas que pode ser mitigado. Zhang (2015), por exemplo, indica o motor de jogo Unity para o desenvolvimento de AV s 3D baseados em jogos, pois facilita a implementação de técnicas e métodos de rastreamento e sensoriamento, além de apresentar suporte a múltiplas plataformas. Contudo, é preciso projetar um sistema de RV ou RA de forma simplificada, diminuindo a sua complexidade e custo, como pode ser observado no trabalho de Souza (2011), o qual afirma que é possível desenvolver sistemas de RV e RA de baixo custo, mas atendendo os requisitos mínimos de desempenho que são esperados em aplicações de RV e RA. Por fim, ainda no contexto de desenvolvimento de aplicações de rastreamento e sensoriamento baseados em RV, foram encontrados nos estudos selecionados cinco trabalhos que abordam sistemas de RV como uma tecnologia de inclusão social, afirmando que as suas aplicações podem ser direcionadas a uma gama de adversidades sociais.

6 4. Modelo de Referência Esta seção apresenta o Modelo de Referência para Integração de Ambientes Virtuais 3D e Dispositivos de Rastreamento (MORIAV3D-Rastreamento) proposto neste estudo, a fim de integrar AV s 3D de jogos esportivos coletivos (basquete, handebol e voleibol etc) às luvas de dados (dispositivo não convencional para rastreamento) por meio de técnicas de rastreamento que fazem uso de tecnologias de baixo custo. A Figura 2 ilustra o MORIAV3D-Rastreamento, seguida de uma descrição de cada componente do modelo. Para mostrar a viabilidade do MORIAV3D-Rastreamento, a seção 4.1 apresenta o funcionamento da luva de dados em um AV 3D de jogo de basquete voltado para pessoas paraplégicas. Figura 2. Modelo de Referência para Integração de Ambientes Virtuais 3D a Dispositivos de Rastreamento para aplicação em jogos esportivos coletivos Jogador: representa o usuário do sistema, o qual utiliza um par de luvas de dados e interage no AV 3D que, por sua vez, é o cenário do jogo; Luvas de Dados: dispositivo não convencional que mapeia as mãos do usuário, coleta as coordenadas tridimensionais (x, y, z) e envia tais informações para o banco de dados do sistema. Salienta-se que esse procedimento ocorre em tempo real durante a exploração no jogo; Módulo de Processamento: responsável em prover parâmetros para atualização do AV 3D. Neste módulo, são processados os dados da luva relacionados à posição do jogador no AV 3D e suas interações no jogo como, por exemplo, se o jogador está em posse da bola ou não. O componente processamento dos dados da luva envia ao componente processamento das interações as informações de movimentos do jogador (ações e interações) no AV 3D e se o jogador está interagindo com algum objeto do cenário. Na sequência, o módulo de processamento envia as coordenadas de posição do jogador e seus movimentos para a API, a qual atualizao cenário do jogo em tempo real; API: é um conjunto de funções e padrões para o desenvolvimento do cenário gráfico. A API inclui diversas funções como, características dos jogadores, posse de bola e as movimentações do usuário no AV. A API permite atualizar em tempo real as interações do usuário no AV 3D, assim que recebe as informações do módulo de processamento. A atualização da interface só ocorre, caso haja algum tipo de movimentação das mãos que estão sendo rastreadas por meio da luva de dados. Todos os componentes do Modelo Referência estão interligados por um banco de

7 dados que armazena a posição do jogador no AV 3D, o registro das interações, a informação sobre a posse de bola, as coordenadas de movimento das mãos (coletadas pelo componente luvas de dados ), além de informações inerentes ao módulo de processamento que atualiza as informações em tempo real por meio da API. Não obstante, os sistemas de RV possuem requisitos mínimos para garantir o desempenho, que são: precisão do mapeamento, perturbação, robustez, mobilidade do usuário e a predição de movimentações futuras. Tais requisitos mínimos estão relacionados ao comportamento do sistema em relação às múltiplas interações do usuário, bem como ao estado particular de quando não há interações do usuário [Souza et al. 2010]. O modelo proposto é genérico e vislumbra um sistema open source aplicado para jogos imersivos coletivos que use luvas de dados. O Modelo de Referência pode ser implementado em um motor de jogo, como o Unity que provê suporte a diversos dispositivos não convencionais. Assim, o MORIAV3D-Rastreamento proposto pode ser uma biblioteca a ser importada por AV s 3D de jogos coletivos que usem luvas de dados, sem necessidade de adaptar o código fonte do jogo Movimento das Mãos em um Jogo de Basquete Virtual Dado o Modelo de Referência proposto, é possível projetar o movimento das mãos em um AV 3D de jogo coletivo de basquete, visando inclusão social de pessoas paraplégicas. Esta seção apresenta, de forma breve, os principais movimentos das mãos em um jogo de basquete, os quais devem ser rastreados pela luva de dados. O par de luvas de dados captura dados a partir dos movimentos das mãos do usuário e geram informações, que são coordenadas tridimensionais (x, y, z). Porém, cada mão tem uma função principal e consequentemente, as luvas de dados têm papéis diferentes em cada uma das mãos e seus movimentos precisam ser previamente programados para serem rastreados pelo sistema. A luva utilizada na mão esquerda é responsável pelos movimentos do personagem no AV, já a mão direita, é responsável pela manipulação da bola de acordo com o que está definido na base de conhecimento das regras do jogo, que neste estudo está de acordo com as possibilidades oferecidas pelo jogo de basquete. Na Figura 3 são ilustradas as descrições de cada movimento possível do usuário utilizando as mãos (as representações são descritas da esquerda para a direita). O mapeamento das mãos não leva em consideração a possibilidade do jogador ser destro ou canhoto, pois supõe-se que pelo fato dos movimentos serem simples, essa característica não fará diferença. Dessa maneira, a mão esquerda possui quatro movimentos para mover o avatar no Ambiente Virtual: i) inclinação para frente (4a), inclinação para trás (4b), inclinação para a esquerda (4c) e inclinação para a direita (4d). Com isto é possível o avatar se mover para frente e para trás e também para o seu lado esquerdo e direito. Já a mão direita, dispõe de dois movimentos: i) o arremesso da bola (4e); ii) tocar (quicar) a bola (4f), sendo ambos movimentos clássicos do jogo de basquete.

8 Figura 3. Representação de modo geral de como o usuário interagirá com o sistema usando o par de luvas 5. Considerações Finais A partir dos resultados da RS foi possível verificar que a RV, além de proporcionar técnicas, métodos e dispositivos de rastreamento e sensoriamento de baixo custo de processamento e investimento, também apresenta uma contribuição social. De modo geral, os autores afirmam que os sistemas de RV devem ser precisos na virtualização do ambiente real para o ambiente virtual, o seu processamento deve ser em tempo real e precisa estar alinhado com os requisitos de usabilidade. Assim, cada estudo incluído na RS sugere técnicas diferentes para alcançar tal resultado em diferentes situações. Dessa forma, os sistemas devem explorar movimentos complexos sem exigir muito conhecimento do usuário. Como resultado final, é desejável que os cenários gerados se aproximem aos videogames, pois os usuários se familiarizam melhor com ambientes desse tipo. Os sistemas de RV devem ser de fácil compreensão, reproduzidos por componentes de baixo custo e open source. Em relação ao hardware e software, os desenvolvedores podem priorizar a utilização de dispositivos não convencionais, como controles de videogame e luvas de dados e utilizar API s de desenvolvimento gratuitas. Por fim, em relação à contribuição social deste estudo, a RV tem se destacado como instrumento social, principalmente, nas áreas da Saúde, Educação, Esportes e Inclusão Social. Assim, os próximos passos desta pesquisa é implementar o MORIAV3D-Rastreamento e integrá-lo a diferentes AV s 3D de jogo de basquete, a fim de realizar experimentos com potenciais usuários e validar a proposta do modelo. Referências Agostinho, I. A., Brega, J. R. F., e Dias, D. R. C. (2011). Combinação de Dispositivos de Baixo Custo para Rastreamento de Gestos.

9 Brandão, A. F., Jordan, G., Brasil, C., Roberto, D., Dias, C., Regina, S., Almeida, M., Castelhano, G., e Trevelin, L. C. (2014). Realidade Virtual e Reconhecimento de Gestos Aplicada as Áreas de Saúde. Tendências e Técnicas em Realidade Virtual e Aumentada, 1(4): Cameron, C. R., DiValentin, L. W., Manaktala, R., McElhaney, A. C., Nostrand, C. H., Quinlan, O. J., Sharpe, L. N., Slagle, A. C., Wood, C. D., Zheng, Y. Y., e Gerling, G. J. (2011). Hand tracking and visualization in a virtual reality simulation. In 2011 IEEE Systems and Information Engineering Design Symposium, pages IEEE, IEEE. Conte, T., Mendes, E., e Travassos, G. H. (2005). Processos de desenvolvimento para aplicações web: Uma revisão sistemática. In Proceedings of the 11th Brazilian Symposium on Multimedia and Web (WebMedia 2005), volume 1, pages Fa Obregon, R., Braga, K. R., e Filho, N. S. C. Desenvolvimento De Software Baseado Em Realidade Aumentada Para Processos De Aprendizagem Software Development Based on Augmented Reality for Learning Process. pages Figueiredo, L., Simões, F., Teixeira, J. M., e Teichrieb, V. (2012). Interação Natural a partir de Rastreamento de Mãos. Iwahashi, D. F. e Consularo, L. A. (2011). Rastreamento e Reconhecimento Estrutural de Mão. 4 a Mostra Acadêmica Unimep, 1:1 7. Kirner, C. e Kirner, T. G. (2011). Evolução e tendências da Realidade Virtual e da Realidade Aumentada. Realidade Virtual e Aumentada Aplicações e Tendências, 1:151. Marca, A. F. L., Brega, J. R. F., e Silva, J. F. (2015). Dispositivos não convencionais para o rastreamento do corpo humano. Revista de Exatas e Tecnol {\ o} gicas, 1(2). Sörös, G., Seichter, H., Rautek, P., e Gröller, E. (2011). Augmented visualization with natural feature tracking. In Proceedings of the 10th International Conference on Mobile and Ubiquitous Multimedia - MUM 11, MUM 11, pages 4 12, New York, New York, USA. ACM Press. Souza, D. F. L., Machado, L. d. S., e de Moraes, R. M. (2010). Integration of Tracking Systems for the Development of Virtual Reality Applications. IEEE Latin America Transactions, 8(6): Zhang, Y., Fei, Y., Xu, L., e Sun, G. (2015). Micro-IMU-based motion tracking system for virtual training. In th Chinese Control Conference (CCC), volume Septe, pages IEEE, IEEE.