Der CyberMotion-Simulator

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 kann dahingehend programmiert werden, dass Versuchsteilnehmer passiv entlang vordefinierter Bahnen bewegt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Personen anhand eines Steuerknüppels oder Lenkrads vollständige Kontrolle über ihre Bewegung haben. In dieser Einstellung kann der Simulator zum Auto, Flugzeug oder Hubschrauber werden und das entsprechende Fahr- bzw. Flugverhalten vortäuschen.

Der Einsatz dieses Roboters als Bewegungssimulator bietet 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) ermöglicht viele verschiedene Wahrnehmungs-, Erkenntnis- und Handlungsexperimente. Die experimentellen Studien, die auf dem CMS durchgeführt werden, beinhalten grundlegende Studien zur Wahrnehmung der menschlichen Eigenbewegung, Motion-Cueing, räumliche Orientierung, Pilotmodellierung, Teleoperation und EEG-Studien.

Der CMS besteht aus einem Industrieroboterarm mit sechs unabhängigen Achsen, erweitert um eine L-förmige Kabinenachse. Die siebte Achse ermöglicht 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 wird. Der CMS ist mittlerweile um eine Linearachse von zehn Metern erweitertworden. Die daraus resultierenden acht Freiheitsgrade (DOF) bieten einen außergewöhnlich großen Arbeitsbereich. Es können 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 können in herkömmlichen Simulatorarchitekturen nicht erreicht werden, was den CMS zu einem einzigartigen Experimentalaufbau für Studien zur Bewegungswahrnehmung und Raumorientierung macht. Um die synchrone Bewegung der Roboterachsen und der externen Achsen (Kabine und Linearachse) zu gewährleisten, wurde eine kundenspezifische Software entwickelt. Diese Software kombiniert bzw. verteilt die Signale, die von/zu den jeweiligen Achsen kommen bzw. gehen und stellt sicher, dass alle Zeitanforderungen erfüllt sind. Darüber hinaus überwacht sie den Sicherheitsstatus des Systems und gewährleistet einen sehr hohen Sicherheitsstandard.

Die Kabine (einschließlich der Kabinenachse) wurde kundenspezifisch gebaut und ermöglicht 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 ist 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) kann eine hochpräzise 3D-Visualisierung erreicht werden.

Der MPI-CyberMotion-Simulator

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