Entwicklung Haptischer Geräte: Ein Einstieg Für Ingenieure

ISBN-13: 9783540876434 / Niemiecki / Twarda / 2008 / 486 str.

Thorsten A. Kern

Opis

Entwicklung Haptischer Gerate legt den Schwerpunkt auf die technologischen Aspekte der Gerate, die unsere haptische Wahrnehmung beeinflussen und ermoglicht Ingenieuren und Naturwissenschaftlern eine umfassende Einfuhrung in dieses weite und interdisziplinare Themenfeld. Den Einstieg erleichtert ein Einblick in die Definition der Haptik aus psychologischer Sicht, gefolgt von einem Blick auf die Haptik im Alltag um ihre Bedeutung besser verstehen zu konnen, aber auch um ihren Verlust zu bemerken. Uber die Definition einer einheitlichen Terminologie werden mit anschaulichen Beispielen aus den biologischen Kenndaten haptischer Wahrnehmung die Parameter abgeleitet, deren Verstandnis fur die spatere Produktentwicklung notwendig ist. Basierend darauf werden grundlegende Geratekonzepte vorgestellt und die wesentlichen Komponenten eines haptischen Gerates eingefuhrt und in Beziehung zueinander gesetzt. Daraus ergeben sich empfohlene Entscheidungswege fur die Entwicklung, die ausfuhrlich beschrieben werden. Anschliessend werden sehr konkrete technische Betrachtungen aller relevanten Komponenten und Strukturen durchgefuhrt. Begonnen wird dies uber die ubergeordneten Themen der Regelungstechnik sowie den Kinematikentwurf. Anschliessend werden Aktortechnologien von elektrodynamischen Systemen bis hin zu Ultraschall- und Polymeraktoren in Entwurf und Auslegung sowie fur deren Einsatz in haptischen Systemen diskutiert. Im Bereich Sensortechnik bildet die fur ruckgekoppelte Systeme besonders relevante Kraftsensorik einen Schwerpunkt. Die Schnittstellen zur Anbindung der Gerate zu umgebenden Systemen sowie die Positionsmesstechnik runden den Hardware-Gerateentwurf ab. Ein Kapitel zu den Grundzugen des Softwareentwurfs fur die haptische Interaktion bei der Simulation virtueller Welten gibt einen Einblick in die informationstechnischen Fragestellungen haptischer Entwicklungen. Die Summe dieser Abschnitte in dem Fokus eines technischen Entwicklungsprozesses stellt die wichtigsten Inhalte der Technologie und Methodik zu ihrer Nutzung klar dar, so dass vom Leser eine Einschatzung der Relevanz bezogen auf das eigene Problem getroffen werden kann. Das Buch dient also sowohl als Nachschlagewerk fur Haptik-relevante Technologien, sowie als Lehrbuch, um Methodiken im Umgang mit ingenieurtechnischen Fragestellung in der Haptik zu definieren und deren Anwendung zu zeigen."

Spis treści

Grundlagen des haptischen Entwurfs.- Motivation und Anwendungen haptischer Systeme.- Begriffsklärungen.- Biologische Grundlagen haptischer Wahrnehmung.- Nutzermodellbildung.- Strukturen haptischer Systeme.- Entwurf haptischer Systeme.- Identifikation von Anforderungen.- Methoden zur Regelung haptischer Systeme.- Kinematikentwurf.- Aktorentwurf.- Kraftsensorentwurf.- Einsatz von Positionssensoren.- Schnittstellenauswahl.- Softwareentwurf.- Abschließende Betrachtung zum Entwurf haptischer Systeme.- URLs.- Mechanische Impedanzen und Admittanzen bei translatorischen und rotatorischen Systemen.- Erläuterung zur Gyrator und Transformator.

Blurb

"Entwicklung Haptischer Geräte" legt den Schwerpunkt auf die technologischen Aspekte der Geräte, die unsere haptische Wahrnehmung beeinflussen und ermöglicht Ingenieuren und Naturwissenschaftlern eine umfassende Einführung in dieses weite und interdisziplinäre Themenfeld.

Den Einstieg erleichtert ein Einblick in die Definition der Haptik aus psychologischer Sicht, gefolgt von einem Blick auf die Haptik im Alltag um ihre Bedeutung besser verstehen zu können, aber auch um ihren Verlust zu bemerken. Über die Definition einer einheitlichen Terminologie werden mit anschaulichen Beispielen aus den biologischen Kenndaten haptischer Wahrnehmung die Parameter abgeleitet, deren Verständnis für die spätere Produktentwicklung notwendig ist. Basierend darauf werden grundlegende Gerätekonzepte vorgestellt und die wesentlichen Komponenten eines haptischen Gerätes eingeführt und in Beziehung zueinander gesetzt. Daraus ergeben sich empfohlene Entscheidungswege für die Entwicklung, die ausführlich beschrieben werden. Anschließend werden sehr konkrete technische Betrachtungen aller relevanten Komponenten und Strukturen durchgeführt. Begonnen wird dies über die übergeordneten Themen der Regelungstechnik sowie den Kinematikentwurf. Anschließend werden Aktortechnologien von elektrodynamischen Systemen bis hin zu Ultraschall- und Polymeraktoren in Entwurf und Auslegung sowie für deren Einsatz in haptischen Systemen diskutiert. Im Bereich Sensortechnik bildet die für rückgekoppelte Systeme besonders relevante Kraftsensorik einen Schwerpunkt. Die Schnittstellen zur Anbindung der Geräte zu umgebenden Systemen sowie die Positionsmesstechnik runden den Hardware-Geräteentwurf ab. Ein Kapitel zu den Grundzügen des Softwareentwurfs für die haptische Interaktion bei der Simulation virtueller Welten gibt einen Einblick in die informationstechnischen Fragestellungen haptischer Entwicklungen.

Die Summe dieser Abschnitte in dem Fokus eines technischen Entwicklungsprozesses stellt die wichtigsten Inhalte der Technologie und Methodik zu ihrere Nutzung klar dar, so dass vom Leser eine Einschätzung der Relevanz bezogen auf das eigene Problem getroffen werden kann.

Das Buch dient also sowohl als Nachschlagewerk für Haptik-relevante Technologien, sowie als Lehrbuch, um Methodiken im Umgang mit ingenieurtechnischen Fragestellung in der Haptik zu definieren und deren Anwendung zu zeigen.