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By Thorsten A. Kern (auth.), Thorsten A. Kern (eds.)

"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 ihrere Nutzung klar dar, so dass vom Leser eine Einschätzung der Relevanz bezogen auf das eigene challenge getroffen werden kann.

Das Buch dient additionally 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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Diese Erkenntnis hat hohe Bedeutung für die Anforderungen an die regelungstechnischen Strukturen, die für den Entwurf haptischer Systeme genutzt werden können (Kapitel 5). Gleichzeitig stellt diese Anpassungsfähigkeit und die Unschärfe der Systemgrenzen haptischer Interaktion ein Problem für den Entwurf des technischen Gerätes dar. 3 Besonderheiten im Entwurfprozess Der Entwurf eines beliebigen technischen Systems ist immer eine lange Reihe von Kompromissen. Die Leistung des Ingenieurs liegt darin, die Kompromisse entsprechend bestehender Vorgaben, den Anforderungen, so auszuwählen, dass diese dennoch erreicht werden.

Ein Nutzer ist in dem Kontext haptischer Systeme ein Empfänger haptischer Informationen. Ein haptischer Regler bezeichnet eine Komponente eines haptischen Systems, welche spezifisch zu Aufbereitung der haptischen Informationen und zur Verbesserung ihrer Übertragung dient. Pragmatisch ist dies im Falle eines Telemanipulators häufig ein Feder-Dämpfer Kopplungselement zwischen Endeffektor und Bedienelement, oder ein lokales Modell des Interaktionsbereiches zur Kompensation von Verzögerungen auf der Übertragungsstrecke.

H. ein System, das keine Energie abgibt. 3 beschrieben. Hier sei darauf hingewiesen, dass passiv in einem All- 32 2 Begriffsklärungen gemeinverständnis von haptischen Systemen nicht gleichbedeutend mit Passivität ist4 . Die mechanische Impedanz Z beschreibt den komplexen Koeffizienten aus Kraft F und Geschwindigkeit v bzw. Drehmoment M und Winkelgeschwindigkeit Ω . Sie und ihr Kehrwert, die mechanische Admittanz Y dienen zur Beschreibung dynamischer technischer Systeme. Eine hohe Impedanz ist ein Maß dafür, dass ein System ”steif” oder ”träge” ist oder ”reibt”.

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