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Interviews

Wie Megatrons Space Mouse funktioniert

Marco Ahrens, Product Manager Joysticks bei Megatron, erklärt, wie Intuitivesteuerung komplexer Bewegungen im Raum mittels Space Mouse möglich sind.

Herr Ahrens, das Space Mouse Module von Megatron lässt sich intuitiv und einfach bedienen – was genau ist damit gemeint?

Die Steuerung des Space Mouse Modules und damit einer Applikation folgt dem natürlicherweise vom Menschen erlernten Zusammenhang von Aktion und Reaktion, Operator und Anwendung agieren in die gleiche Bewegungsrichtung. Konkret: Wird das Space Mouse Module mit einer Hand nach unten gedrückt und gleichzeitig gedreht, wird eine Reaktion der Anwendung in eben diese Richtung ausgeführt. Dieses gestattet das Modul für insgesamt drei Translations- und drei Rotationsbewegungen. Für diesen Steuerungsumfang benötigen Sie ansonsten zwei Joysticks. Mit dem Space Mouse Module werden Schwierigkeiten oder gar gefährliche Situationen vermieden, die sich ergeben können, wenn Aktion und Reaktion nicht in identische Richtungen erfolgen, sondern eine „abstrahierende Transformation“ vorgenommen werden muss.

3 Translationen und 3 Rotationen – das entspricht 6 Freiheitsgraden, die alle mit einer Hand bedient werden können. Das klingt alles andere als einfach, oder?

Mit dem Space Mouse Module steuern Sie intuitiv und diese Steuerung wird entsprechend umgesetzt. Bewegungen im drei-dimensionalen Raum erfolgen selten streng in einer einzelnen Hauptachse beziehungsweise Rotation. Fast immer handelt es sich um „Mischzustände“ verschiedener Bewegungsbeiträge. Unter diesen Umständen kann die beschriebene intuitive Bedienung des Space Mouse Modules ihre Vorteile voll zur Geltung bringen. Gleichzeitig gibt es auch datentechnische Möglichkeiten, die sechs Freiheitsgrade so zu separieren, dass bei jeder Auslenkung des Space Mouse Modules immer nur jene Bewegungskomponente mit dem temporär größten (dominierenden) Auslenkungsbetrag ausgewertet wird („dominant mode“).

Können Sie einmal einen Vergleich anstellen mit den üblichen Eingabegeräten wie Joystick, Touch oder sogar Gestik und Sprache?

Ein analytisch vollständiger Vergleich füllt sicherlich eine komplette Master-Thesis, daher an dieser Stelle stark verkürzt: Für 3D-Bewegungen werden entweder zwei Joysticks benötigt, oder ein Gerät muss mit zusätzlichen Eingabeelementen, zum Beispiel Wippen, versehen werden. In keinem Fall gelingt es, einen intuitiven Zusammenhang zwischen Aktion (Aktivität am Joystick) und der Applikationsreaktion herzustellen. Dafür ist die Steuerung von 3D-Bewegungen zu komplex. Mit dem Space Mouse Module gelingen diese Steuerungen mit nur einem Bedienelement. Bei der Touch-Technik kommt zu dem für Joysticks Gesagten erschwerend hinzu, dass keine Aktion in die räumliche „Tiefe“ möglich ist, sondern sämtliche Steuerungsaktionen auf einer einzelnen 2D-Ebene stattfinden.

Für die Steuerung einer Anwendung per Gestik oder Sprache ist aufwendige Hardware zum Erkennen und Interpretieren der Befehlseingabe erforderlich – Erstinvestition, Inbetriebnahme, Wartung et cetera stellen erhebliche Kostenfaktoren da. Echte Herausforderungen dieser Steuerungsoptionen sind die Positionier- und Wiederholgenauigkeit einer Applikationsbewegung. Für mobile Anwendungen sind Gestik und Sprache nur sehr eingeschränkt bis gar nicht geeignet, da sich der Transport/Aufbau und gegebenenfalls die Kalibrierung der Hardware sehr aufwendig gestalten und eine eindeutige Steuerung durch wechselnde Umgebungseinflüsse erschwert wird.

Stichwort MRK: Das Space Mouse Module ist doch eigentlich prädestiniert für solche Anwendungen?

Richtig! Auf der Megatron-Homepage finden Sie dazu ein realisiertes Lösungsbeispiel im Video. Wir sind derzeit in Gesprächen mit weiteren Herstellern und Lösungsanbietern im Bereich MRK & Cobots. Aufgrund der technischen Performance und einem im Vergleich zu anderen Produkten äußerst attraktivem Preisniveau sehen wir in dem weiten Umfeld der Robotik (Produktion/Automatisierung, Material Handling, Logistik, Medizintechnik, und andere) in den nächsten Jahren erhebliches Geschäftspotential.

Können Sie unseren Lesern zum Abschluss einen kleinen Überblick zur Technik geben – insbesondere im Hinblick auf den Bewegungssensor?

Kernstück des Space Mouse Modules ist der elektro-optische Sensor. Dieser detektiert kleinste Lageveränderungen in jedem der sechs Freiheitsgrade. Dazu wird mit Hilfe von sechs LEDs und drei Photodetektoren kontinuierlich ein definiertes Strichmuster auf den Detektoren abgebildet und gemessen. Einmal in Ruhelage kalibriert (während des Herstellungsprozesses) sind Lage und Orientierung des Musters bekannt, so dass Veränderungen durch Betätigung der Bedienkappe erkannt und über algebraische Funktionen Maß und Richtung der Kappenbetätigung ausgerechnet und ausgegeben werden.

Tim Bartl

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