Entwicklung Haptischer Geräte: Ein Einstieg für Ingenieure

Description

"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. Front Matter....Pages i-1 Front Matter....Pages 3-5 Motivation und Anwendungen haptischer Systeme....Pages 7-21 Begriffsklärungen....Pages 23-38 Biologische Grundlagen haptischer Wahrnehmung....Pages 39-64 Nutzermodellbildung....Pages 65-95 Strukturen haptischer Systeme....Pages 97-113 Front Matter....Pages 115-118 Identifikation von Anforderungen....Pages 119-133 Methoden zur Regelung haptischer Systeme....Pages 135-169 Kinematikentwurf....Pages 171-198 Aktorentwurf....Pages 199-324 Kraftsensorentwurf....Pages 325-371 Einsatz von Positionssensoren....Pages 373-388 Schnittstellenauswahl....Pages 389-402 Softwareentwurf....Pages 403-450 Abschließende Betrachtung zum Entwurf haptischer Systeme....Pages 451-453 Front Matter....Pages 455-455 URLs....Pages 457-460 Mechanische Impedanzen und Admittanzen bei translatorischen und rotatorischen Systemen....Pages 461-462 Erläuterung zur Gyrator und Transformator....Pages 463-466 Back Matter....Pages 467-486