artecLab - Universität Bremen

3. Sensorik und Aktorik 61
3.2.3 Visualisierung des Eingabegerätes
Zwar gab es eine klare Vorstellung von der Funktionsweise
des A.R.M., jedoch Unsicherheiten, ob
sich die Vorstellungen umsetzen ließen ohne einen
entsprechenden Prototypen zum Testen zu entwickeln.
Die Konstruktion eines solchen Prototypen
wäre sehr aufwendig gewesen und bei einer
Fehlkonstruktion wäre für Design und Herstellung
des endgültigen Gerätes wahrscheinlich
nicht mehr ausreichend Zeit übrig geblieben.
Um dieses Dilemma zumindest teilweise zu umgehen,
wurde eine Designstudie des A.R.M. am
Computer erstellt. Dazu wurde zunächst ein vereinfachtes
3D-Modell des Eingabegerätes modelliert.
Anschließend entstand mit Unterstützung
einer Animationssoftware eine Kinematik, mit
der die Eigenschaften des A.R.M. bezüglich der
Freiheitsgrade des Modells dargestellt werden
konnten.
Zuerst wurden die Gelenke konstruiert, die für
das Eingabegerät verwendet werden sollten. Daraus
ließen sich die Freiheitsgrade der einzelnen
Gelenke ableiten. Diese groben Werte konnten
dann in der Kinematikkette verwendet werden.
In Abbildung II.26 zeigen die von den einzelnen
Gliedern der Kette abstehenden Markierungen
die eingegebenen Beschränkungen an. Nach Abschluss
dieser Arbeit wurde ein sogenanntes Bi-
ped erstellt; eine Gliederpuppe, die die Anatomie
des menschlichen Bewegungsapparates nachempfindet.
Nun konnte der Entwurf des A.R.M. an
der Gliederpuppe getestet werden. Hierzu wurde
die Kinematikkette des Eingabegerätes so mit
dem Biped befestigt, wie später das echte Gerät
vom Benutzer getragen werden sollte. Der
Anfangspunkt der Kinematikkette des virtuellen
A.R.M. wurde auf der Rückseite des Torsos des
Biped befestigt und das Ende am der Hand des
Biped (siehe Abbildung II.27).
Abbildung II.26: Kette mit dem virtuellen Modell des
A.R.M.
Sowohl die Kinematik des Eingabegerätes, als
auch die des Biped ist invers. Inverse Kinematik
bedeutet, dass die Kettenmanipulation und das
Verhalten der einzelnen Kettenglieder vom Blatt
(in diesem Fall: das Ende am Handgelenk des Biped)
zum Stamm (die Wurzel der Kinematikkette
auf dem Rücken des Biped) berechnet wird.