12 - 2002

Две руки лучше, чем одна!

 

Быстрая, точная и интуитивно простая работа в 3D-приложениях с 3D-манипуляторами

Точное управление с использованием шести степеней свободы

Преимущества работы обеими руками

Повышение качества проектирования и дизайна

Обнаружение просчетов в проектировании и дизайне

Сокращение времени и расходов

3D-манипуляторы: от космических объектов до стандарта отрасли

Быстрая, точная и интуитивно простая работа в 3D-приложениях с 3D-манипуляторами

По мере распространения трехмерных приложений инженеры и дизайнеры получали инструменты для творческой работы с объемными объектами, позволяющие использовать шесть степеней свободы в процессе проектирования и дизайна. В результате этого появились и новые требования к манипуляторам — помимо удобства навигации и управления положением объекта, потребовались удобные способы ввода различных команд. Многие пользователи убедились, что оптимальное управление при работе в трехмерных приложениях не ограничивается использованием манипулятора как такового, а влияет на способ выполнения действий. Большинство предлагаемых решений основано на использовании одной руки для действий с манипулятором и для перехода к другому устройству (например, к клавиатуре) в случаях, когда необходимо ввести команду.

Комбинация из двух новых устройств, SpaceBall и SpaceMouse, позволяет пользователю достичь лучшей управляемости и производительности. Эти 3D-манипуляторы делают работу с объемными объектами столь же простой, как при воздействии на такие объекты в реальной жизни, моделируя на экране приближения, удаления, повороты объекта в зависимости от нажатия пользователя на колпачок и шарик манипулятора.

В начало В начало

Точное управление с использованием шести степеней свободы

Трехмерный манипулятор позволяет пользователям, работающим в 3D-приложениях, управлять трехмерными объектами с высочайшей точностью, используя до шести степеней свободы. Пользователь помещает пальцы на чувствительный колпачок манипулятора, который воспринимает приложенное давление и интерпретирует его для выработки команд, соответствующих характеру нажатия (приблизить, удалить, повернуть). Движение вверх-вниз приводит к перемещению объекта вверх и вниз на экране; поворот колпачка вращает объект в том же направлении; перемещение колпачка вперед-назад удаляет или приближает объект. Таким образом, позиционирование объекта на экране происходит путем вращения колпачка или шарика манипулятора по соответствующим координатным осям.

В начало В начало

Преимущества работы обеими руками

Работа обеими руками естественна для человека, ибо почти все, что мы делаем, выполняется с участием обеих рук. Например, если нужно что-то нарисовать или вырезать, мы одной рукой держим лист бумаги или объект, а другой — инструмент, которым работаем.

Работая двумя руками в трехмерном приложении, пользователь кладет одну руку на 3D-манипулятор, а другую — на обычную двумерную мышь. Это позволяет точно позиционировать объект на экране с помощью манипулятора и использовать мышь для ввода команд. При этом работа происходит плавно и непрерывно, а переход с управления положением объекта на ввод команд не вызывает пауз, так как не требуется отрывать руки от устройств.

В начало В начало

Повышение качества проектирования и дизайна

Необходимость прерывать рабочий процесс для ввода команд при работе с трехмерными объектами мешает пользователю выполнять действия в логической последовательности, обусловленной содержательными идеями, отвлекает его от творчества. Возможность манипулировать объектом столь же естественно, как и в реальной жизни, и одновременно вводить команды позволяет пользователям работать более производительно. Все перемещения, даже сложные, выполняются интуитивно просто и с высочайшей точностью. В результате пользователи смогут лучше воплощать свои идеи, что приводит к повышению качества проектирования и дизайна.

В начало В начало

Обнаружение просчетов в проектировании и дизайне

При работе обеими руками перемещения объекта мгновенно и естественно повторяют движения рук. Такой уровень интерактивности и наглядности позволяет выявлять ошибки и просчеты фактически в тот же момент, когда они совершаются. Это позволяет сразу же обнаруживать и устранять недостатки в контексте выполняемой в данный момент работы посредством соответствующих манипуляций и команд. Кроме того, сам процесс проектирования упрощается, поскольку уменьшается количество исправлений и переделок на более поздних стадиях.

В начало В начало

Сокращение времени и расходов

При работе одной рукой пользователь периодически отвлекается от работы, что обусловлено необходимостью перехода от управления объектом к вводу команд и обратно. Это не только мешает творческой работе, но и удлиняет сроки выполнения проектов.

Если любое действие выполняется просто и естественно, если манипулирование объектом и ввод команд осуществляются с интуитивной легкостью, а ошибки могут быть обнаружены и устранены сразу же после их совершения, то добиться надлежащего качества проектирования и дизайна можно гораздо быстрее. От пользователей 3D-манипуляторов, работающих обеими руками, поступают сообщения о значительном сокращении времени проектирования, достигающем иногда 50%. Разумеется, ускорение проектирования приводит и к сокращению расходов.

Итак, пользователи 3D-приложений могут рассчитывать на существенные преимущества от перехода на новые манипуляторы по сравнению с прежними, когда требовалось одной рукой и манипулировать объектами, и вводить команды. Работа обеими руками дает значительные выгоды во всех аспектах проектирования и дизайна — от повышения степени творчества в работе до сокращения сроков и уменьшения затрат.

В начало В начало

3D-манипуляторы: от космических объектов до стандарта отрасли

Предшественником SpaceMouse был управляющий шарик, разработанный в германском Центре аэрокосмических разработок (DLR). В Институте роботехники и механики DLR еще в конце 70-х годов XX века велись работы по созданию манипуляторов с шестью степенями свободы для управления захватными приспособлениями роботов. Управляющий шарик DLR был ключевым элементом первого космического робота — ROTEX, запущенного в апреле 1993 года на космическом челноке Columbia. Графическое моделирование и манипулирование трехмерными объектами и виртуальными мирами нужно не только для космических технологий, но и повсюду, где проектируются и изготавливаются трехмерные объекты.

3D-манипуляторы стали самыми популярными устройствами ввода в 3D-проектировании и дизайне: ими пользуются более 200 тыс. специалистов во всем мире. Эти устройства стали стандартами де-факто отрасли, будучи интегрированными в такие распространенные приложения, как Unigraphics, CATIA, Pro/ENGINEER, SolidWorks, Solid Еdge и др.

«САПР и графика» 12'2002