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3D-Joystick 3D-Joystick ermöglicht die intuitive Steuerung komplexer Bewegungen im Raum.

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Industrielle Anlagen und medizinische Geräte können auf vielfältige Weise gesteuert werden: Touch-Panels, Joysticks oder Trackballs sind nur einige Möglichkeiten...

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Ein großes Einsatzgebiet für das SpaceMouse® Module ist auch die Mensch-Roboter-Kollaboration. Mit ihr können z. B. automatisierte Abläufe ohne Programmierkenntnisse intuitiv geteacht werden.
Ein großes Einsatzgebiet für das SpaceMouse® Module ist auch die Mensch-Roboter-Kollaboration. Mit ihr können z. B. automatisierte Abläufe ohne Programmierkenntnisse intuitiv geteacht werden.
(Bild: Megatron)

Das Space-Mouse-Module von Megatron hat Touch-Panels, Joysticks oder Trackballs einiges voraus, denn es erlaubt die intuitive Steuerung komplexer 3D-Bewegungen mit nur einer Hand. Der Fingerjoystick verfügt über sechs Freiheitsgrade und erschließt Anwendern völlig neue Bedienkonzepte.

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Potential in der Automatisierungs- und Medizintechnik

Um neue Zielgruppen in der industriellen Automatisierung und in der Medizintechnik zu erschließen, suchte 3D-Connexion im Jahr 2014 schließlich nach einem Partner mit dem nötigen Branchen- und Applikations-Know-how. Die Wahl fiel auf Megatron, denn die Putzbrunner sind seit über 50 Jahren Spezialisten für die individuelle Anpassung von mechatronischen Bauelementen an industrielle Anwendungen. In enger Abstimmung mit Kunden und Herstellern werden die Produkte so modifiziert, dass sie die jeweiligen Anforderungen bestmöglich erfüllen. „Das Space-Mouse-Module ist eine einzigartige Bedieneinheit, weil sie die Grenze zwischen Mensch und Maschine aufhebt“, sagt Marco Ahrens, Produktmanager bei Megatron.

Der Bedarf für den 3D-Joystick dürfte groß sein, denn die herkömmlichen Befehlseingabe-Geräte bieten jeweils nur begrenzte Möglichkeiten. So eignen sich Touch-Displays zwar gut für die einmalige, kurze Eingabe von Befehlen oder das Starten von vordefinierten Abläufen. Komplexe Bewegungsabläufe lassen sich mit ihnen aber nicht steuern. Joysticks wiederum sind genau dafür ideal, können aber nicht wie das Space-Mouse- Module drei Translationen und drei Orientierungen gleichzeitig steuern. Und Trackballs verfügen über lediglich zwei Freiheitsgrade, weswegen sie sich z. B. für die Bildschirm-Navigation an Ultraschallgeräten eignen, aber nicht für die Steuerung von Bewegungen im Raum.

Space-Mouse- Module bietet völlig neues Bedienkonzept

Das Space-Mouse- Module von Megatron ist deutlich vielseitiger einsetzbar als alle genannten Befehlseingabe-Geräte, denn es verfügt über insgesamt sechs Freiheitsgrade. Dank dieser Ausstattung ist eine vollkommen intuitive Steuerung von komplexen 3D-Bewegungen mit nur einer Hand möglich – bisher waren dazu zwei separate Steuereinheiten nötig.

Kernstück des Space-Mouse- Module ist ein opto-elektronischer Sensor, der kontaktlos und somit verschleißfrei arbeitet. Diese Technologie ist im Unterschied zu anderen Sensortypen relativ unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störfeldern und deshalb in einem sehr breiten Anwendungsspektrum einsetzbar. So eignet sich das Space-Mouse- Module unter anderem zur Steuerung räumlicher Bewegungen z. B. von Kanalinspektionsgeräten, gyroskopisch stabilisierten Drohnen, Drehzentren oder Instrumenten in der assistierten Chirurgie. Hier macht sich die hohe Empfindlichkeit des 3D-Joysticks bezahlt: Er reagiert selbst auf kleinste Bewegungen des Fingers oder des Handgelenks und ermöglicht damit hochpräzise Operationen.

Robotersteuerung und -programmierung auch ohne Fachkenntnisse

Ein großes Einsatzgebiet für das Space-Mouse- Module ist auch die Mensch-Roboter-Kollaboration. Mit ihr können z. B. automatisierte Abläufe ohne Programmierkenntnisse intuitiv geteacht werden. So ist der 3D-Joystick eine ideale Alternative für Unternehmen, die unter dem Fachkräftemangel leiden und gleichzeitig ihre Fertigung stärker automatisieren wollen. Auch die präzise manuelle Führung von Robotern ist mit dem 3D-Joystick möglich, etwa in der PKW-Fertigung bei der Montage von Autodächern und -türen, die zu sperrig und zu schwer für menschliche Arbeiter sind.

Ein weiteres Anwendungsgebiet des Space-Mouse- Module ist die Steuerung von Visualisierungen und Simulationen, die z. B. in der Medizin- und Dentaltechnik oder an Bearbeitungszentren in der Fertigung eingesetzt werden. Ohne Bedienkappe ist das Space-Mouse- Module darüber hinaus auch als Bewegungssensor zu verwenden, der kleinste Positionsveränderungen zweier Objekte oder Aufhängepunkte relativ zueinander erfasst. Auf diese Weise können statische Größen wie Abstände oder Lastenverteilung ebenso gemessen werden wie dynamische Parameter (z. B. Vibrationen, Winddruck, Strömungen). Das Space-Mouse- Module ist deshalb ideal für die vorausschauende Wartung im industriellen Bereich geeignet, da sich mit seiner Hilfe kritische Zustände vorhersagen lassen.

Verschiedene Schnittstellen erleichtern die Einbindung

Der 3D-Joystick ist wahlweise mit einer seriellen UART- oder mit einer USB-Schnittstelle ausgestattet. In der Variante mit UART-Schnittstelle können die Signale anwenderspezifisch interpretiert werden, das USB-Modell wird automatisch als sechsachsiger Joystick erkannt. Ein zusätzlicher Treiber ist bei dieser Ausführung nicht erforderlich, da das Gerät als Input Device gemäß HID 1.1 kommuniziert. Darüber hinaus bietet Megatron eine kundenindividuelle Anbindung des Space-Mouse- Module an vorhandene Feldbussysteme an. Die Montage des 3D-Joysticks gestaltet sich dank der geringen Einbautiefe (15 mm) und des Schraubflansches einfach und kostengünstig.

Weitere Anwendungen möglich

Neben den bereits existierenden Einsatzgebieten kann sich Joystick-Experte Marco Ahrens von Megatron viele weitere Anwendungen für das Space-Mouse- Module vorstellen: So ließen sich mit ihm etwa Unterwasserfahrzeuge steuern, z. B. bei der Inspektion von Schiffsrümpfen oder Offshore-Installationen. Auch die Behandlung von Tumoren könnte man mit dem Space-Mouse- Module verbessern, da Ärzte mit ihm die Möglichkeit hätten, 3D-Modelle des Patienten-Gehirns um alle Achsen zu drehen. Weitere zukunftsträchtige Einsatzgebiete für das Space-Mouse- Module sind die Steuerung von Drohnen zur Paketzustellung oder von Handlinggeräten für die Gepäckbeförderung an Flughäfen.

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