Der CyberMotion-Simulator
Der CyberMotion-Simulator wurde am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik als Alternative zu herkömmlichen Bewegungssimulatoren entwickelt. Ausgehend von einem Industrieroboterarm entstand ein neuartiger Simulator mit sehr großem Bewegungsspielraum, einer anhaltenden Zentrifugalbeschleunigung und der Fähigkeit, Personen in extreme Positionen befördern zu können (z. B. kopfüber).
Der MPI-CyberMotion-Simulator konnte dahingehend programmiert werden, dass Versuchsteilnehmer passiv entlang vordefinierter Bahnen bewegt werden. Es war jedoch auch möglich, dass die Personen anhand eines Steuerknüppels oder Lenkrads vollständige Kontrolle über ihre Bewegung hatten. In dieser Einstellung konnte der Simulator zum Auto, Flugzeug oder Hubschrauber werden und das entsprechende Fahr- bzw. Flugverhalten vortäuschen.
Der Einsatz dieses Roboters als Bewegungssimulator bot viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Stewart-Plattformen mit Hexapod-Bewegungssystem, z. B. eine größere Bewegungsspielraum, anhaltende Zentrifugalbeschleunigungen und die Möglichkeit, Probanden in extreme Ausrichtungen (z.B. auf dem Kopf stehend) zu versetzen.
Der CyberMotion Simulator (CMS) ermöglichte viele verschiedene Wahrnehmungs-, Erkenntnis- und Handlungsexperimente. Die experimentellen Studien, die auf dem CMS durchgeführt wurden, beinhalteten grundlegende Studien zur Wahrnehmung der menschlichen Eigenbewegung, Motion-Cueing, räumliche Orientierung, Pilotmodellierung, Teleoperation und EEG-Studien.
Der CMS bestand aus einem Industrieroboterarm mit sechs unabhängigen Achsen, erweitert um eine L-förmige Kabinenachse. Die siebte Achse ermöglichte es, die Ausrichtung der Kabine in Bezug auf den Roboterarm zu variieren, indem die Position des Befestigungspunktes der Kabine von entweder hinter dem Sitz auf unter den Sitz oder jede beliebige Zwischenposition geändert wurde. Der CMS wurde um eine Linearachse von zehn Metern erweitert. Die daraus resultierenden acht Freiheitsgrade (DOF) boten einen außergewöhnlich großen Arbeitsbereich. Es konnten mehrere extreme Bewegungen und Positionen erreicht werden, wie beispielsweise große Quer- und Längsbewegungen, anhaltende Zentrifugalbewegungen, unendliche kopfzentrierte Rotation und umgekehrte Bewegungen. Solche Bewegungen und Positionen konnten in herkömmlichen Simulatorarchitekturen nicht erreicht werden, was den CMS zu einem einzigartigen Experimentalaufbau für Studien zur Bewegungswahrnehmung und Raumorientierung machte. Um die synchrone Bewegung der Roboterachsen und der externen Achsen (Kabine und Linearachse) zu gewährleisten, wurde eine kundenspezifische Software entwickelt. Diese Software kombinierte bzw. verteilt die Signale, die von/zu den jeweiligen Achsen kamen bzw. gingen und stellte sicher, dass alle Zeitanforderungen erfüllt waren. Darüber hinaus überwachte sie den Sicherheitsstatus des Systems und gewährleistete einen sehr hohen Sicherheitsstandard.
Die Kabine (einschließlich der Kabinenachse) wurde kundenspezifisch gebaut und ermöglichte die Montage einer Reihe von verschiedenen Eingabe-/Steuergeräten:
Buttonboxen (kundenspezifisch)
Zeigegeräte (Sonderanfertigungen)
Autolenkrad und Pedale (Sensodrive GmbH)
Hubschrauberkollektiv (Wittenstein aerospace & simulation GmbH)
Hubschrauber zyklisch (Wittenstein aerospace & simulation GmbH)
Side-stick (Wittenstein aerospace & simulation GmbH)
Die Kabine war mit einem Stereoprojektionssystem (eyevis GmbH) mit einem Sichtfeld (FOV) von 140ºH x 70ºV und einer Auflösung von 1920 x 1200 auf jedem Projektor ausgestattet. Mit Projektionsfiltern und Brillen (Infitec) konnte eine hochpräzise 3D-Visualisierung erreicht werden.
