Sechs Freiheitsgrade (6dof)

Definition - Was bedeutet Sechs Freiheitsgrade (6DOF)?

Sechs Freiheitsgrade (6DOF) beziehen sich auf die spezifische Anzahl von Achsen, die ein starrer Körper im dreidimensionalen Raum frei bewegen kann. Es definiert die Anzahl unabhängiger Parameter, die die Konfiguration eines mechanischen Systems definieren. Insbesondere kann sich der Körper in drei Dimensionen auf der X-, Y- und Z-Achse bewegen sowie die Ausrichtung zwischen diesen Achsen ändern, obwohl die Drehung normalerweise als Nick-, Gier- und Rollbewegung bezeichnet wird.

Technische.me erklärt sechs Freiheitsgrade (6DOF)

Sechs Freiheitsgrade sind eine spezifische Parameteranzahl für die Anzahl der Freiheitsgrade, die ein Objekt im dreidimensionalen Raum wie der realen Welt hat. Es bedeutet, dass es sechs Parameter oder Möglichkeiten gibt, wie sich der Körper bewegen kann.

Sechs Freiheitsgrade bestehen aus folgenden Bewegungsparametern:

  • Übersetzung - Bewegung entlang der verschiedenen Achsen X, Y und Z.
    • Das Auf- und Abbewegen entlang der Y-Achse wird als Heben bezeichnet.
    • Das Vorwärts- und Rückwärtsbewegen entlang der X-Achse wird als Schwankung bezeichnet.
    • Das Bewegen nach links und rechts entlang der Z-Achse wird als Schwanken bezeichnet.
  • Drehung - Drehen, um einer anderen Achse zugewandt zu sein
    • Das Bewegen zwischen X und Y wird als Tonhöhe bezeichnet.
    • Das Bewegen zwischen X und Z wird als Gieren bezeichnet.
    • Das Bewegen zwischen Z und Y wird als Rollen bezeichnet.

Ein sehr gutes Beispiel für ein Objekt mit 6DOF ist ein Flugzeug. Es kann sich im dreidimensionalen Raum frei bewegen, wobei die beiden horizontalen Achsen X und Z sind, während die vertikale Achse Y ist. Wenn es nach oben oder unten zeigen muss, muss es die Ausrichtung seiner Nase von horizontalem X nach Y ändern. das heißt Tonhöhe. Wenn sich die Ebene von der X-Achse zur Z-Achse drehen muss, ohne die Ausrichtung ihres Körpers zu ändern, kann sie mit dem Ruder gieren, sodass die Flügel horizontal bleiben, während die Nase auf die Z-Achse zeigt. Da häufig angenommen wird, dass die X-Ausrichtung immer dort ist, wo die Nase in Bezug auf die Ebene zeigt, wird sie durch Bewegen der Ebene von X nach Y gerollt, daher der Begriff. Der Pilot kann dann jeden dieser Bewegungsparameter kombinieren, um Manöver auszuführen.

Dieses Konzept wird häufig in der Technik und Robotik verwendet. Die meisten Spielekonsolen-Controller erfassen 6DOF-Eingaben über den Daumen-Stick des Controllers. Dies gilt auch für viele ferngesteuerte Spielzeuge. Mobiltelefone verfügen über 6DOF-Sensoren, die die Bewegung des Telefons verfolgen. In der Robotik können Roboter mehr als sechs Freiheitsgrade haben, da die einzelnen Module gleichzeitig als getrennt und aggregiert betrachtet werden können, was bedeutet, dass der DOF jedes Segments zum Ganzen beiträgt. Man kann also sagen, dass ein Roboterarm mit drei Segmenten und jedem verbundenen Segment mit sechs Freiheitsgraden 18 Freiheitsgrade hat.