Entwicklung Haptischer Geräte: Ein Einstieg für Ingenieure

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Thorsten A. Kern
Springer Science & Business Media, Oct 22, 2008 - Computers - 486 pages
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„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 ihrer 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.

 

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Contents

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Abbildung Abhängigkeit Abschnitt Admittanz aktive Aktoren Amplitude Änderung Anforderungen Antriebe aufgrund Auflösung Auslenkung Bedienelement Beispiel beispielsweise Berechnung Bereich Beschreibung Bewegung daher definiert Dehnung deutlich direkt Displays Dynamik Effekt Eigenschaften Einfluss eingesetzt Einsatz Eisenkreis Eisenrückschluss elektrischen Elektroden elektrodynamischen elektrodynamischer Aktoren elektromagnetischen Endeffektor entsprechend erzeugt Feldplatten Feldstärke finden Finger Flussdichte folgenden Freiheitsgrade Frequenz Frequenzbereich Gelenke Geschwindigkeit Gleichung Grenzfrequenz Größe Haptik haptische Anwendungen haptische Interaktion haptischen Probe haptischer Geräte haptischer Systeme haptischer Wahrnehmung haptisches Display häufig hohe Impedanz Informationen kapazitive Kapitel kinästhetische kinematischen Kollisionserkennung Kraft Kraftsensoren linearen Luftspalt magnetischen Material maximale mecha mechanischen Messung Modell möglich Motors muss NdFeB nichtlineare notwendig Nutzer Oberfläche Parameter passiven Permittivität Perzentil piezoelektrischen piezoelektrischen Effekt Position Regel Regelkreis regelungstechnischen Regler Resonator rotatorische Rotor Schematischer Aufbau schen Schnittstelle Sensoren seriellen Signal Simulation sowie Spannung Spule statischen Struktur System Tabelle taktile Wahrnehmung taktilen Tastsinn technischen Textur Übertragungsfunktion unterschiedliche vorgestellt Vorwärtskinematik weitere Wicklung zeigt zwei

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