3D-Maus

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Tischgebundene 3D-Maus mit Steuerobjekt in Form eines Pucks


Eine 3D-Maus ist ein Eingabegerät (Befehlsgeber) für Computer. In den häufigsten Anwendungsfällen dient sie dazu, in einer virtuellen 3D-Umgebung Objekte zu bewegen oder sich selbst durch eine virtuelle 3D-Landschaft zu manövrieren. Es haben sich zwei Geräteklassen herausgebildet:

  • Tischgebundene Geräte – Auf einem stationären Untersatz ist flexibel ein Steuerkörper in Form einer Kugel oder eines Pucks angebracht. Schub- und Drehkräfte, die der Benutzer auf den Steuerkörper ausübt werden in Eingabebefehle umgesetzt. Ein solches System verfügt über drei translatorische und drei rotatorische Freiheitsgrade.[1]
  • Handgeräte – Der Benutzer hält das Eingabegerät in seiner Hand und kann es frei im Raum bewegen. Über im Gerät integrierte oder externe Sensoren werden Position und Bewegung im Raum bestimmt.[2] Kommen externe Sensoren zum Einsatz, spricht man von Tracking.

Geschichte[Bearbeiten]

Spaceball 4000 FLX (Hergestellt im Jahr 2000)

Die Technologie wurde in den 1970ern am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vom Institut für Robotik und Mechatronik entwickelt, da man für die Steuerung von Robotern Eingabegeräte benötigte, die alle sechs Freiheitsgrade (DoF, engl. Degrees of Freedom) erfassen.

In den 1980er Jahren gab es zeitgleich in Europa (1982) wie in den USA (1983) Patente, die ein Steuerungssystem beschrieben, bei dem die Kräfte und Momente durch eine Hohlkugel von der menschlichen Hand abgenommen wurden. Zeitgleich wurde in diesen Jahren im DLR am Institut für Robotik und Mechatronik an ähnlichen Konzepten zur Roboterbedienung gearbeitet.

Im Laufe der 1980er Jahre etablierte sich dieses universelle 6D-Eingabegerät allerdings eher als Navigations- und Positionierungs-Hilfe in virtuellen Szenarien, im Anwendungsbereich von 3D-Grafik und CAD-Anwendungen. Die Entwicklergruppe des DLR-Institutes erlangte dafür 1985 das internationale Patent.

Anwendungsgebiete[Bearbeiten]

  • Robotik: Die Programmier-Handgeräte von KUKA Robotern sind seit 1995 mit einer 3D-Maus verfügbar. Hier kann der Anwender durch Kraftausübung den Roboter intuitiv in die gewünschte Richtung bewegen.
  • 3D-Konstruktion: Viele 3D-Programme wie Pro/Engineer oder AutoCAD unterstützen die Verwendung von 3D-Mäusen, damit ist es für den Bediener einfacher möglich zwischen den einzelnen Ansichten oder auch im 3 Dimensionalem Raum zu navigieren. Die Oberklasse der 3D-Mäuse hat Funktionstasten, die frei belegt werden können. Wenn man eine 3D-Maus in der Konstruktion verwendet, kann man das Modell intuitiver manipulieren z.B. drehen und schwenken. Dies beschleunigt und vereinfacht den Konstruktionsprozess.
  • Heimanwender: Durch die Preissenkung der Technik (Stand 2008: etwa 50 €) ist der Einsatz von 3D-Mäusen in Privathaushalten zur Spielesteuerung oder zur Navigation in Google Earth möglich geworden.

Anbieter und Ausführungen[Bearbeiten]

Optische Baugruppe einer Spaceball 4000 FLX

SpaceController, Spacemouse[Bearbeiten]

Der auf einem Untersatz befestigte Steuerkörper lässt sich in alle Richtungen um einige Millimeter ziehen, drücken, kippen und drehen. Er springt nach dem loslassen wie ein Joystick zurück in seine Ausgangsposition. Die Messung der sechs Komponenten (Translation und Rotation) erfolgt über reibungs- und verschleißfreie opto-elektronische Sensoren. Mehrere am Untersatz angebrachte Tasten können von Anwendungsprogrammen individuell belegt werden.

Softwareanbindung[Bearbeiten]

Blender[Bearbeiten]

Das Arbeiten im dreidimensionalen Raum ist mit einer gewöhnlichen Maus stark erschwert. Deshalb haben die Entwickler der freien 3D-Grafiksoftware Blender zusammen mit dem Unternehmen 3D Connexion ein Plugin entworfen, das die kommerziell erhältliche 3D-Maus Spacenavigator in Blender einbindet.[3]

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Peter A. Henning: Tachenbuch Multimedia. Hanser 2007. S. 226. ISBN 3446409718. Online bei Google Books.
  2. Roland Schmitz: Kompendium Medieninformatik. Band 2: Medienpraxis. Springer 2007. S. 94. ISBN 3540366296. Online bei Google Books.
  3. Rui Paulo Sanguinheira Diogo: Modelling 2.50. In: Linux-Magazin. Dezember 2007 (Stand: 22. Juni 2008) online auf linux-magazin.de