Шесть степеней свободы - Six degrees of freedom

Для эпизода см. Сумеречная зона (сериал 2019 года) § Эпизоды.
«Шесть осей» перенаправляются сюда. Для контроллера игровой консоли см. Sixaxis.
Не путать с Шесть ступеней расставания.
Шесть степеней свободы: вперед / назад, вверх / вниз, влево / вправо, рыскание, тангаж, крен

Шесть степеней свободы (6DoF) относится к свободе передвижения жесткое тело в трехмерное пространство. В частности, тело может изменяться позиция как вперед / назад (всплеск), вверх / вниз (подъем), влево / вправо (качание) перевод через три перпендикуляр топоры, в сочетании с изменениями в ориентация через вращение о трех перпендикулярных осях, часто называемых рысканием (нормальная ось), тангажем (поперечная ось) и креном (продольной осью). Три степени свободы (3DOF), термин, часто используемый в контексте виртуальной реальности, относится только к отслеживанию вращательного движения: тангажа, рыскания и крена.[1][2]

Робототехника

Серийный и параллельный манипулятор системы обычно предназначены для размещения рабочий орган с шестью степенями свободы, состоящими из трех по перемещению и трех по ориентации. Это обеспечивает прямую связь между положениями привода и конфигурацией манипулятора, определяемой его вперед и обратная кинематика.

Робот оружие описывается их степени свободы. Это число обычно относится к количеству одноосных вращательных соединений в руке, где большее число указывает на повышенную гибкость при установке инструмента. Это практическая метрика, в отличие от абстрактного определения степеней свободы, которое измеряет совокупные возможности позиционирования системы.[3]

В 2007, Дин Камен, изобретатель Сегвей, представила прототип манипулятора[4] с 14 степенями свободы для DARPA. Гуманоидные роботы обычно имеют 30 или более степеней свободы, с шестью степенями свободы на руку, пять или шесть на каждую ногу и еще несколько на торс и шея.[5]

Инженерное дело

Термин важен в механические системы, особенно биомеханические системы 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 данные о местоположении и угле 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. Движение 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. (Подача )
  3. Поворот влево и вправо по оси Z. (Рыскание )
Смотрите также: Углы Эйлера

Типы операционных конвертов

Шесть степеней свободы делятся на три типа рабочего диапазона. Эти типы непосредственный, Полупрямой (условно) и Непрямой, все 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 быть дана напрямую без особых условий и описана как нормальная операция. (An элерон на простом самолете)
  2. Полупрямой тип: Вовлечен, степень может быть получена при выполнении определенных условий. (Обратная тяга на самолете)
  3. Непрямого типа: Участвует в определенной степени, когда достигается через взаимодействие с окружающей средой и не может быть управляемым. (Питч-движение сосуд на море)

Переходный тип также существует в некоторых автомобилях. Например, когда Космический шатл работает в космосе, аппарат 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

Шесть степеней свободы также относится к движению в видеоиграх.

Шутер от первого лица (FPS) игры 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, некоторые считают это шестой глубиной резкости; однако это может быть не совсем точным, поскольку наклон - это ограниченное частичное вращение.

Период, термин 6DoF иногда использовался для описания игр, которые допускают свободу передвижения, но не обязательно соответствуют всем критериям 6DoF. Например, Мертвый космос 2, и в меньшей степени Родной мир и Зона Края разрешить свободу передвижения.

Некоторые примеры настоящих игр 6DoF, которые позволяют независимо управлять всеми тремя осями движения и всеми тремя осями вращения, включают Элитный Опасный, Расколотый горизонт, то Спуск франшиза Ретровирус, Шахтерские войны, Космические инженеры, Отрекшийся и Перегрузка (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 авиасимуляторы и другие симуляторы транспортных средств, которые требуют осмотра кабины, чтобы найти врагов или просто избежать несчастных случаев в игре.

Акроним 3DoF, что означает движение в трех измерениях, но не вращение, иногда встречается.

В Razer Hydra, контроллер движения для ПК, отслеживает положение и вращение двух проводных нунчаки с шестью степенями свободы для каждой руки.

В SpaceOrb 360 представляет собой компьютерное устройство ввода 6DOF, выпущенное в 1996 году, первоначально изготовленное и проданное компанией SpaceTec IMC (впервые купленное компанией SpaceTec IMC). Labtec, который позже был куплен Logitech ).

Контроллеры, продаваемые с HTC VIVE, передают информацию 6DOF от маяка, который использует технологию времени полета (TOF) для определения положения контроллеров.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Баталье, Жорди (12 февраля 2013 г.). "Введение в позиционное отслеживание и степени свободы (DOF)". Дорога к VR. Получено 20 октября 2019.
  2. ^ "Степени свободы | Google VR |". Разработчики Google. Получено 20 октября 2019.
  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. Получено 2017-02-26.
  5. ^ Крейг, Джон Дж., Введение в робототехнику: механика и управление, Аддисон-Уэсли, 1986.