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.

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.

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.

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.

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.

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.

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