Специализированный манипулятор Space Mouse
Компания CSoft уже публиковала материалы о 3D-манипуляторах 3Dconnexion (www.3Dconnexion.com) и предлагала всем желающим опробовать их в деле: проверить совместимость с CAD-системой, применяемой на предприятии, оценить преимущества и принять обоснованное решение о приобретении необходимого количества рекламируемых устройств.
На предложение откликнулись несколько предприятий, а специалисты ОАО «Карачаровский механический завод» не просто «поиграли» с трехмерным манипулятором, но и любезно предоставили нам отчет о результатах тестирования.
Отчет о тестовой эксплуатации
Отчет отражает результаты испытания специализированного манипулятора Space Mouse, предназначенного для упрощения работы с трехмерными системами моделирования Autodesk Inventor, AutoCAD, Unigraphics, Solid Edge, SolidWorks и др.
Введение
В последнее время наметилась тенденция перехода от двумерного проектирования (AutoCAD, КОМПАС) к трехмерному (Autodesk Inventor, Unigraphics, Solid Edge, SolidWorks, КОМПАС 3D). В сравнении с традиционным подходом трехмерное проектирование является более наглядным, а главное эффективным способом проектирования: конструктор сразу видит недостатки предлагаемых решений и располагает мощными средствами для их устранения.
Усложнение программного обеспечения потребовало соответствующей аппаратной поддержки, прежде всего более широких вычислительных возможностей ЭВМ, а также повышенных производительности видеокарты и разрешения монитора. Производительность ЭВМ должна соответствовать некоему минимально допустимому уровню, обеспечивающему необходимые условия работы в CAD-системе.
Повысить производительность при работе конструктора с CAD-системой можно и путем оптимизации связи «человек — машина». Рассматриваемый манипулятор имеет довольно высокую стоимость, но при этом существенно повышает удобство работы с трехмерными моделями.
Описание устройства и принцип работы
Конструкция манипулятора Spacе Mouce представлена на рисунке. Манипулятор заключен в тяжелый (порядка 750 г) корпус 1 с площадкой под запястье и резиновыми ножками, обеспечивающими надежное сцепление корпуса с поверхностью стола.
Рабочий орган 2 манипулятора имеет шесть степеней свободы: три линейные и три угловые. Трехмерная модель, отображаемая на экране, повторяет его движение. Скорость перемещения трехмерной модели в соответствующем направлении определяется интенсивностью физического воздействия на ту или иную ось.
В верхней части манипулятора находится набор функциональных клавиш 3.
Манипулятор соединен с компьютером через кабель 4. Подключение осуществляется через последовательный интерфейс (COM-порт). Таким образом, манипулятор позволяет ассоциировать движение модели на экране компьютера с движением рабочего органа манипулятора. Появляется возможность двигать модель вручную — в прямом смысле этого слова.
Тяжелый корпус не позволяет манипулятору отрываться от поверхности стола при движении по вертикальной оси вверх.
Манипулятором управляют левой рукой (для правшей), которая при работе с обычным набором средств ввода (мышь + клавиатура) обслуживает левый блок служебных клавиш: Shift, Ctrl, Alt. В большинстве САПР, особенно с «консервативным» интерфейсом, управление движением модели осуществляется обеими руками (то есть мышью с применением служебных клавиш). С помощью манипулятора Spacе Mouce можно перемещать модель только левой рукой, тогда как правая рука оператора остается свободной.
Запястье опирается на специальную площадку корпуса, причем функциональные клавиши манипулятора легко нажимаются указательным и средним пальцами. Управление движением модели требует минимальных усилий.
Манипулятор работает со всеми современными версиями Windows; для него следует установить общий системный драйвер, а затем драйверы для необходимых CAD-приложений.
В каждом приложении при загрузке активизируется соответствующий plug-in и появляются программные средства для настройки манипулятора.
Функциональные клавиши предназначены для управления манипулятором. Они выполняют такие действия, как включение/выключение отдельных степеней свободы, управление чувствительностью конкретного перемещения, сброс настроек к заводским установкам и т.д.
Действия функциональных клавиш можно конфигурировать для каждого CAD-приложения в отдельности.
Более глубокие настройки доступны из диалога настройки системного (общего) драйвера.
Эргономические показатели
Специалисты Ergonomic Technologies Corporation провели исследования эргономичности манипуляторов Spacе Mouce. По сравнению с традиционным набором инструментов (мышь + клавиатура) манипулятор позволяет:
• сократить перемещение левой руки — на 67%;
• сократить перемещение правой руки — на 64%;
• снизить среднее значение мышечной активности — на 33%;
• снизить максимальное пиковое мышечное усилие — на 35%;
• сократить среднее и максимальное значение движений запястья (изгиб и вытягивание) — на 57 и 34% соответственно.
В процессе исследований реципиенты выполняли одни и те же операции в различных трехмерных CAD-пакетах сначала с помощью стандартных средств ввода (мышь + клавиатура), а затем посредством набора «манипулятор + клавиатура + мышь». Желание и в будущем работать с манипулятором высказали 90% участников испытаний.
Полное привыкание к работе с манипулятором происходит за два-три дня. После двух недель его эксплуатации отсутствие манипулятора вызывает ощущение дискомфорта при работе с трехмерными САПР.
Резюме
Достоинства манипулятора:
• полное освобождение правой руки оператора;
• интуитивно понятное, многомерное, «ручное» движение модели в пространстве;
• возможность перемещать модель даже в тех ситуациях, когда обычными средствами это сделать нельзя — например в случае, когда открыто всплывающее окно диалога и графическая область недоступна (скажем, режим симуляции обработки поверхностей в Unigraphics допускает вращение модели только с помощью манипулятора);
• «интеллектуальное» ограничение некоторых степеней свободы в определенных ситуациях (например, при редактировании плоского эскиза в системе Solid Edge отключаются все степени свободы, кроме перемещения в плоскости эскиза);
• возможность легко контролировать работу манипулятора посредством функциональных клавиш и их сочетаний;
• пользователи, привыкшие работать с манипулятором, могут легко освоить новые CAD-приложения: алгоритм движения модели не зависит от приложений.
К недостаткам манипулятора следует отнести:
• довольно высокую стоимость (400-600 долл.), обусловленную эксклюзивностью изделия;
• необходимость привыкания к новому стилю работы при освоении устройства.
Манипулятор рекомендуется пользователям, работающим преимущественно в трехмерных CAD-приложениях. Space Mouse создает более комфортные условия для работы с трехмерными моделями и способствует росту производительности конструкторского труда.
Решение об использовании или неиспользовании манипулятора после ознакомительной эксплуатации должен принимать сам конструктор.
 |
|
