3D-манипулятор (3D-мышь)
? устройство управления, подключаемое к компьютеру и используемое для трёхмерного позиционирования
курсора
и манипулирования объектами в виртуальном пространстве с
шестью степенями свободы
[1]
[2]
.
Оно нашло широкое применение в программных пакетах 3D-проектирования, моделирования и
3D-графики
. С помощью 3D-манипулятора можно контролировать перемещение объектов в пространстве. Таким образом, это устройство не является заменой обычной
компьютерной мыши
, а служит в качестве дополнительного инструмента для работы в программах трёхмерной графики и анимации. Как правило, 3D-мышь представляет собой разновидность
джойстика
, вращая и поворачивая который можно осуществлять навигацию в 3D-пространстве (работая например в DCC, CAD/CAM, CAE и других приложениях). Иногда её также выполняют в виде сенсора с
трекболом
, который надевается на палец пользователя. Положение пальца в 3D-пространстве определяется сенсором помощью акустического или оптического отслеживания, а трекболом задаются вращательные параметры
[1]
[2]
. Существуют также модели, реализованные в виде дистанционного пульта управления с
инерционным
датчиком движения и кнопками для подачи команд, многие из таких устройств работают с использованием
беспроводных технологий
[3]
.
На появление и разработку манипуляторов типа 3D-мышь значительное влияние оказали идеи американского учёного
Колина Уэра
[англ.]
[4]
.
3D-манипуляторы берут своё начало в немецком ≪
Центре авиации и космонавтики
≫ (DNL). В 70-х годах XX века разработан первый образец манипулятора. Устройство, созданное в ≪Институте робототехники и мехатроники≫, было ориентировано на управление роботизированной рукой
[
источник не указан 1942 дня
]
.
В 1981 году исследования продолжались и экспериментальным путем было установлено, что наиболее оптимальным вариантом манипулятора является шарообразный шестиосевой сенсор
[
источник не указан 1942 дня
]
.
Шар реагирует на крутящий момент и усилие, регистрируя смещения углового и линейного типа, производимые рукой человека. При помощи компьютера информация обрабатывается и переводится во вращательную и поступательную скорости движения.
Позднее стало понятно, что для управления роботами данная технология подходит не очень хорошо. Однако её можно использовать для работы в системах 3D-графики.
В 1985 году немецкий ≪Центр авиации и космонавтики≫ выпускает манипулятор Magellan (первое доступное по цене оборудование, которое было запатентовано).
Этот 3D-манипулятор использовал 6 датчиков положения одноосного типа. В европейских странах 3D-манипулятор продавался специальным подразделением DNL, а в Азии и Америке компанией
Logitech
. В настоящее время вышеназванное подразделение, носит название
3Dconnexion
[англ.]
и является дочерним предприятием
Logitech
[
источник не указан 1942 дня
]
.
3D-мышь активно используют в разных профессиональных сферах, одним из перспективных направлений её использования является разработка полноценного интерактивного окружения (
3D-интерфейса
), взаимодействующего с 3D-манипулятором
[5]
. Данный инструмент позволяет значительно ускорить работу
инженера
или
дизайнера
, исключить ошибки, часто возникающие при использовании только стандартного набора оборудования (
клавиатура
и обычная мышь).
3D-мышь позволяет осуществлять следующие манипуляции
[2]
:
- изменять масштаб;
- перемещать объект в трёхмерном пространстве;
- создавать крен в нужную сторону;
- вращать объект относительно определенной оси;
- перемещать камеру в пространстве.
3D-манипуляторы используются во многих областях науки и техники:
- робототехника
? некоторые роботы управляются при помощи 3D-мыши;
- 3D-конструирование и моделирование ? наиболее широкая сфера профессионального использования 3D-манипулятора;
- 3D-анимация;
- архитектура;
- промышленный дизайн;
- медицина
? 3D-мышь не раз использовалась для имитации хирургической операции, в частности при точном позиционировании имплантата.
Программное обеспечение и подключение
[
править
|
править код
]
3D-манипуляторы совместимы с большинством современных программных приложений для дизайна и проектирования:
3ds Max
,
Autodesk Inventor
,
NX
,
Solid Edge
,
CATIA
, Creo,
Компас 3D
, а также
Google Earth
и
Google SketchUp
и многих других.
3D-манипулятор подключается к компьютеру через
USB-разъем
.
- ↑
1
2
Ortega, Abyarjoo, Barreto, Rishe, Adjouadi, 2016
, 3D Mouse and 3D User-Worn Mice, p. 40.
- ↑
1
2
3
Ortega, Abyarjoo, Barreto, Rishe, Adjouadi, 2016
, 3D Mouse, p. 570.
- ↑
LaViola, Kruijff, McMahan, Bowman, Poupyrev, 2017
, Handheld 3D Mice.
- ↑
LaViola, Kruijff, McMahan, Bowman, Poupyrev, 2017
, 3D Mice: Combining Spatial Tracking with Physical Device Components.
- ↑
Xuchen, Haiming, Meng, Jingang, 2012
, Introduction, p. 41.
- J. LaViola Jr., Е. Kruijff, R. McMahan, D. Bowman, I. Poupyrev.
3D User Interfaces. Theory and Practice. ? Second Edition. ? Addison-Wesley, 2017. ?
ISBN 978-0-13-403432-4
.
- F. Ortega, F. Abyarjoo, A. Barreto, N. Rishe, M. Adjouadi.
Interaction Design for 3D User Interfaces. ? CRC Press, 2016. ?
ISBN 978-1-4822-1695-0
.
- L. Xuchen, H. Haiming, Y. Meng, and L. Jingang.
The Reseach of Interaction System in 3D Desktop System //
Recent Advances in Computer Science and Information Engineering
/ Z. Qian, L. Cao, W. Su, T. Wang, H. Yang. ? Springer-Verlag, 2012. ? Vol. 4. ?
ISBN 978-3-642-25768-1
. ?
doi
:
10.1007/978-3-642-25769-8
.