Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с 6DOF )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Чтобы узнать об этом эпизоде, см. «Сумеречная зона» (сериал 2019 года) § Эпизоды .
«Шесть осей» перенаправляются сюда. Для контроллера игровой приставки см. Sixaxis .
Не путать с шестью степенями разделения .
Шесть степеней свободы: вперед / назад, вверх / вниз, влево / вправо, рыскание, тангаж, крен

Шесть степеней свободы ( 6DoF ) относятся к свободе движения твердого тела в трехмерном пространстве . В частности, тело свободно менять положение , как вперед / назад (всплеск), вверх / вниз (выдвижной), влево / вправо (раскачивания) перевод в трех взаимно перпендикулярных осях , в сочетании с изменением ориентации посредством вращения около трех перпендикулярных осей, часто называют рыскание (нормальная ось), тангаж (поперечная ось) и крен (продольная ось). Три степени свободы ( 3DOF), термин, часто используемый в контексте виртуальной реальности, относится только к отслеживанию вращательного движения: тангажа, рыскания и крена. [1] [2]

Робототехника [ править ]

Системы последовательных и параллельных манипуляторов , как правило, предназначены для позиционирования рабочего органа с шестью степенями свободы, состоящими из трех по перемещению и трех по ориентации. Это обеспечивает прямую взаимосвязь между положениями привода и конфигурацией манипулятора, определяемой его прямой и обратной кинематикой .

Роботы- манипуляторы описываются степенями свободы . Это практическая метрика, в отличие от абстрактного определения степеней свободы, которое измеряет совокупные возможности позиционирования системы. [3]

В 2007 году Дин Камен , изобретатель Segway , представил прототип роботизированной руки [4] с 14 степенями свободы для DARPA . Роботы-гуманоиды обычно имеют 30 или более степеней свободы, с шестью степенями свободы на руку, пять или шесть на каждую ногу и еще несколько на туловище и шею . [5]

Инженерное дело [ править ]

Этот термин важен в механических системах , особенно в биомеханических системах, для анализа и измерения свойств этих типов систем, которые должны учитывать все шесть степеней свободы. Измерение шести степеней свободы сегодня выполняется с помощью магнитных или электромагнитных полей переменного и постоянного тока в датчиках, которые передают позиционные и угловые данные в блок обработки. Данные становятся актуальными с помощью программного обеспечения, которое объединяет данные на основе потребностей и программирования пользователей.

Мнемоника для запоминания названий углов

Шесть степеней свободы подвижного объекта делятся на два класса движения, как описано ниже;

Переводные конверты:

  1. Движение вперед и назад по оси X. (Всплеск)
  2. Перемещение влево и вправо по оси Y. (Качаться)
  3. Перемещение вверх и вниз по оси Z. (Поднимите)

Вращающиеся конверты:

  1. Наклон из стороны в сторону по оси X. ( Рулон )
  2. Наклон вперед и назад по оси Y. ( Шаг )
  3. Поворот влево и вправо по оси Z. ( Рыскание )
Смотрите также: углы Эйлера

С точки зрения гарнитуры , такой как тот, который используется для виртуальной реальности , вращающиеся конверты также можно рассматривать в следующих терминах:

  • Питч: Кивает "да"
  • Рыскание: встряхивая "нет"
  • Ролл: покачивание из стороны в сторону

Типы операционных конвертов [ править ]

Шесть степеней свободы делятся на три типа рабочего диапазона. Это прямые , полупрямые (условные) и непрямые, независимо от времени, оставшегося для выполнения маневра, энергии, остающейся для выполнения маневра и, наконец, если движение управляется через биологический объект (например, человек), роботизированный объект (например, компьютер) или и то, и другое.

  1. Прямой тип : Вовлеченная степень может управляться напрямую, без особых условий и описываться как нормальная операция. ( Элерон на базовом самолете)
  2. Полупрямой тип : Вовлеченный, степень может быть назначена при соблюдении определенных условий. ( Обратная тяга на самолете)
  3. Непрямой тип : вовлечен в степень, когда достигается через взаимодействие с окружающей средой и не может быть управляемым. (Качка судна в море)

Переходный тип также существует в некоторых автомобилях. Например, когда космический шаттл работает в космосе, он описывается как полностью прямой шестиугольник, потому что его шесть градусов могут управляться. Однако, когда космический шаттл находится в атмосфере Земли для своего возвращения, полностью прямые шесть градусов больше не применимы по многим техническим причинам.

Игровые контроллеры [ править ]

Шесть степеней свободы также относятся к движению в видеоиграх.

Шутеры от первого лица (FPS) обычно предоставляют пять степеней свободы: вперед / назад, скольжение влево / вправо, вверх / вниз (прыжок / приседание / ложь), рыскание (поворот влево / вправо) и тангаж (взгляд вверх / вниз. ). Если игра допускает наклонное управление, то некоторые считают это шестой глубиной резкости; однако это может быть не совсем точным, поскольку наклон - это ограниченное частичное вращение.

Термин 6DoF иногда использовался для описания игр, которые допускают свободу передвижения, но не обязательно соответствуют всем критериям 6DoF. Например, Dead Space 2 и, в меньшей степени, Homeworld и Zone Of The Enders допускают свободу передвижения.

Некоторые примеры настоящих игр 6DoF, которые позволяют независимо управлять всеми тремя осями движения и всеми тремя осями вращения, включают Elite Dangerous , Shattered Horizon , франшизу Descent , Retrovirus , Miner Wars , Space Engineers , Forsaken и Overload (от тех же создателей Спуск ). Космическая MMO Vendetta Online также имеет 6 степеней свободы.

Устройства отслеживания движения, такие как TrackIR , используются для отслеживания головы 6DoF. Это устройство часто находит свое место в авиасимуляторах и других симуляторах транспортных средств, которые требуют осмотра кабины, чтобы найти врагов или просто избежать несчастных случаев в игре.

Иногда встречается аббревиатура 3DoF , означающая движение в трех измерениях, но не вращение.

Razer Hydra , контроллер движения для ПК, отслеживает положение и вращение двух проводных Nunchucks , обеспечивая шесть степеней свободы на каждую руку.

SpaceOrb 360 представляет собой устройство 6DOF вход компьютера выпущен в 1996 году , первоначально производится и продается компанией SpaceTec IMC (первый купленный Labtec , которая сама по себе была позже куплена Logitech ).

Контроллеры, продаваемые с HTC VIVE, предоставляют информацию 6DOF от маяка, который использует технологию Time of Flight (TOF) для определения положения контроллеров.

См. Также [ править ]

  • Степени свободы (механика)  - количество независимых параметров, которые определяют конфигурацию или состояние механической системы.
  • Проблема степеней свободы  - множественные способы для многосуставных объектов реализовать движение.
  • Геометрические условия расположения  - направления или положения относительно формы и положения объекта.
  •  Движение судов - термины, связанные с 6 степенями свободы движения
  • Главные оси самолета

Ссылки [ править ]

  1. ^ Batallé, Хорди (12 февраля 2013). «Введение в позиционное отслеживание и степени свободы (DOF)» . Дорога в VR . Проверено 20 октября 2019 года .
  2. ^ "Степени свободы | Google VR |" . Разработчики Google . Проверено 20 октября 2019 года .
  3. ^ Пол, Ричард П., Роботы-манипуляторы: математика, программирование и управление , MIT Press, 1981.
  4. ^ "Люк, новый протез руки для солдат" . ted.com . 2007-03-01 . Проверено 26 февраля 2017 .
  5. Перейти ↑ Craig, John J., Introduction to Robotics: Mechanics and Control , Addison-Wesley, 1986.