Toolkit software e dispositivi che aggiungono una

Toolkit software e dispositivi che
aggiungono una sensazione tattile
Toolkit software e dispositivi che aggiungono
una sensazione tattile
I dispositivi tattili Sensable® Phantom® di Geomagic consentono un reale input tridimensionale con feedback tattile, integrando
una sensazione tattile nelle applicazioni di ricerca e commerciali, nonché nei sistemi di modellazione 3D Geomagic® Freeform®
e Geomagic® Claytools®. I dispositivi Sensable Phantom possono misurare con precisione la posizione 3D spaziale (lungo gli assi
x, y, z) e l’orientamento (pitch, roll e yaw) dello stilo palmare. I dispositivi utilizzano dei motori per creare delle forze che inviano
un feedback alla mano dell’utente per simulare il contatto e l’interazione con oggetti virtuali. Sono disponibili i modelli 3DOF
(Degrees of Freedom, gradi di libertà) e 6DOF.
Applicazioni di istruzione, ricerca e OEM
I dispositivi tattili Phantom sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, così come in progetti R&S all’avanguardia, in cui si
desidera avere un’interazione realistica e intuitiva con il mondo digitale. In diversi modelli, gli effettori di estremità di Phantom
possono essere personalizzati per simulare diversi strumenti. Le applicazioni OEM includono simulazioni mediche ed esercizi di
formazione in cui lo stilo emula le sensazioni fisiche – come sonda, puntura, perforazione o taglio – dell’uso di siringa, bisturi,
artroscopio o altro strumento medico.
Altre applicazioni commerciali, scientifiche e di ricerca includono:
• Controllo robotico
• Assemblaggio virtuale
• Rilevamento anticollisioni
• Formazione e valutazione delle competenze
• Modellazione molecolare
• Riabilitazione
• Nanomanipolazione
• Modellazione 3D
• Applicazioni per non vedenti
• Intrattenimento e realtà virtuale
Portafoglio di dispositivi
I dispositivi Phantom di Geomagic variano a seconda delle dimensioni dell’area di lavoro, dell’intensità e del numero di forze,
della gamma di movimento, della precisione di rilevamento della posizione, dell’inerzia e della fedeltà. I dispositivi Sensable
Phantom Omni® e Sensable® Phantom® Desktop™ supportano una gamma di movimento equivalente al movimento della mano
con rotazione del polso e alimentano diverse applicazioni commerciali, accademiche e di ricerca. I modelli Sensable® Phantom®
Premium™ più grandi forniscono una gamma di movimento equivalente al movimento del braccio con rotazione all’altezza del
gomito o della spalla. La linea Phantom Premium comprende due modelli High Force (HF) e tre dispositivi 6DOF (Degrees of
Freedom); i dispositivi 6DOF forniscono feedback tattile sull’orientamento (pitch, roll e yaw) oltre alla posizione spaziale.
OpenHaptics
In applicazioni personalizzate di terze parti di ricerca e sviluppo, i dispositivi Phantom richiedono l’uso del toolkit OpenHaptics®.
Questo toolkit software offre agli sviluppatori la possibilità di integrare pienamente le capacità di un dispositivo Phantom con
applicazioni 3D. Ad alto livello, il toolkit consente supporto dei dispositivi tattili Sensable Phantom, reale navigazione 3D,
proprietà dei materiali e supporto di oggetti poligonali per applicazioni che già utilizzano OpenGL. A livelli più bassi, il toolkit
offre agli sviluppatori l’accesso completo alle letture dei sensori, il controllo dei dispositivi, il controllo diretto del feedback tattile
e altro ancora. Una micro-API QuickHaptics™ è inoltre inclusa, per consentire lo sviluppo rapido di applicazioni tattili utilizzando il
codice di esempio fornito.
Il toolkit OpenHaptics è disponibile gratuitamente per uso accademico. Per implementazioni di sviluppatori commerciali (OEM)
o non commerciali, è necessaria una licenza run-time commerciale e/o per sviluppatori ed è a pagamento. Il Developer Support
Center online Geomagic è a disposizione di clienti accademici senza alcun costo, ed è disponibile per gli OEM e gli sviluppatori
non commerciali con contratti attivi di manutenzione del software OpenHaptics.
Sensable Phantom Specifications
Phantom Omni e Desktop
PHANTOM Omni
PHANTOM Desktop
~ 6,4 L x 4,8 A x 2,8 P pollici
> 160 L x 120 A x 70 P mm
~ 6,4 L x 4,8 A x 4,8 P pollici
> 160 L x 120 A x 120 P mm
Movimento della mano con rotazione al polso
Movimento della mano con rotazione al polso
> 450 dpi
~0,055 mm
> 1100 dpi
~0,023 mm
0.75 lbf (3.3 N)
1.8 lbf (7.9 N)
Asse X > 7,3 lb/in (1,26 N/mm)
Asse Y > 13,4 lb/in (2,31 N/mm)
Asse Z > 5,9 lb/in (1,02 N/mm)
Asse X > 10,8 lb/in (1,86 N/mm)
Asse Y > 13,6 lb/in (2,35 N/mm)
Asse Z > 8,6 lb/in (1,48 N/mm)
x, y, z
x, y, z
x, y, z (encoder digitali)
x, y, z (encoder digitali)
[Pitch, roll, yaw (potenziometri linearità ±5%)]
[Pitch, roll, yaw (potenziometri linearità ±3%)]
Porta IEEE-1394 FireWire : Da 6 pin a 6 pin
Porta Ethernet IEEE-802.3
Spazio di lavoro
Gamma di movimento
Risoluzione posizione nominale
Forza massima esercitabile in
posizione nominale (braccia
ortogonali)
Rigidezza
Feedback tattile (3 gradi di libertà)
Rilevamento/input posizione (6 gradi
di libertà)
[Sospensione cardanica stilo]
Interfaccia
®
Phantom Premiums
Premium 1.0
Premium 1.5
1.5 High Force (HF)
Premium 3.0
Spazio di lavoro
10 L x 7 A x 5 P pollici
254 L x 178 A x 127 P mm
15 L x 10,5 A x 7,5 P pollici
381 L x 267 A x 191 P mm
33 L x 23 A x 16 P pollici
838 L x 584 A x 406 P mm
Gamma di movimento
Movimento della mano con
rotazione al polso
Movimento dell’avambraccio con
rotazione al gomito
Movimento del braccio completo
con rotazione alla spalla
Risoluzione posizione
nominale
860 dpi
0,03 mm
860 dpi
0,03 mm
3784 dpi
0,007 mm
> 1000 dpi
~0,02 mm
Forza massima esercitabile
(posizione nominale)
1,9 lbf
8,5 N
1,9 lbf
8,5 N
8,4 lbf
37,5 N
4,9 lbf
22 N
Rigidezza
20 lbf in-1
3,5 N mm-1
20 lbf in-1
3,5 N mm-1
5,7 lbf in-1
1 N mm-1
Feedback tattile (3 gradi di
libertà)
x, y, z
x, y, z
x, y, z
Rilevamento/input posizione
(3 gradi di libertà, con 3 gradi
aggiuntivi opzionali)
x, y, z
(roll, pitch, yaw opzionale)
x, y, z
(roll, pitch, yaw
opzionale)
x, y, z
(roll, pitch, yaw
opzionale)
x, y, z
(roll, pitch, yaw opzionale)
Interfaccia
Porta parallela
Porta parallela
Porta parallela
Porta parallela
Effettori di estremità opzionali
Sospensione cardanica encoder
Sospensione
cardanica
encoder
Sospensione
cardanica encoder
HF
Sospensione cardanica encoder
Phantom Premium
6 DOFs
Premium 1.5/6DOF
Premium 1.5 High Force/6DOF
Premium 3.0/6DOF
15 L x 10,5 A x 7,5 P pollici
381 L x 267 A x 191 P mm
15 L x 10,5 A x 7,5 P pollici
381 L x 267 A x 191 P mm
33 L x 23 A x 16 P pollici
838 L x 584 A x 406 P mm
297 gradi/5,18 radianti
260 gradi/4,54 radianti
335 gradi/5,85 radianti
297 gradi/5,18 radianti
260 gradi/4,54 radianti
335 gradi/5,85 radianti
297 gradi/5,18 radianti
260 gradi/4,54 radianti
335 gradi/5,85 radianti
Movimento avambraccio con
rotazione al gomito
Movimento avambraccio con
rotazione al gomito
Movimento braccio completo con
rotazione alla spalla
860 dpi/0,03 mm
3784 dpi/0,007 mm
> 1000 dpi/~ 0,02 mm
0,0023 gradi/0,00004 radianti
0,0023 gradi/0,00004 radianti
0,0023 gradi/0,00004 radianti
0,0080 gradi/0,00014 radianti
0,0080 gradi/0,00014 radianti
0,0080 gradi/0,00014 radianti
1,9 lbf/8,5 N
8,4 lbf/37,5 N
4,9 lbf/22N
73 oz-in/515 mNm
24 oz-in/170 mNm
73 oz-in/515 mNm
24 oz-in/170 mNm
73 oz-in/515 mNm
24 oz-in/170 mNm
Rigidezza
20 lbf in-1
3,5 N mm-1
20 lbf in-1
3,5 N mm-1
5,7 lbf in-1
1 N mm-1
Feedback tattile (6 gradi di
libertà)
x, y, z, Tx, Ty, Tz
x, y, z, Tx, Ty, Tz
x, y, z, Tx, Ty, Tz
Rilevamento/input posizione (6
gradi di libertà)
x, y, z, roll, pitch, yaw
x, y, z, roll, pitch, yaw
x, y, z, roll, pitch, yaw
Interfaccia
Porta parallela
Porta parallela
Porta parallela
Effettori di estremità opzionali
Sensore a dito (pizzico), forbici
Sensore a dito (pizzico), forbici
Sensore a dito (pizzico), forbici
Spazio di lavoro:
Traslazionale
Rotazionale
Yaw
Pitch
Roll
Gamma di movimento
Risoluzione posizione nominale:
Traslazionale
Rotazionale
Yaw e Pitch
Roll
Forza massima e coppia
esercitabile in posizione
nominale (braccia ortogonali):
Traslazionale
Rotazionale
Yaw e Pitch
Roll
Specifiche complete all’indirizzo Geomagic.com.
About Us
Da 15 anni Geomagic offre prodotti software che
costituiscono le soluzioni più solide e più semplici
da usare del settore per l’imaging e il controllo 3D.
I prodotti offrono i dati 3D di qualità più elevata
utilizzabili in MCAD, design, effetti visivi, creazione
rapida di prototipi, archeologia, operazioni di
produzione diretta e molto altro. Gli strumenti
di controllo 3D Geomagic sono leader nel settore per
accuratezza, velocità e precisione.
World Class Support
Technical support and maintenance contracts are available for Sensable Phantom haptic
devices and OpenHaptics software. Access to the online Developer Support Center
(DSC) is provided free to academic customers. Full details on the support offerings are
available at geomagic.com.
Immagine di Gregory J. Wiet, MD, FACS, FAAP e Associate Professor di Otolaryngology, Pediatrics and Biomedical
Informatics presso la Ohio State University Nationwide Children’s Hospital che utilizza un simulatore di perforazione
ossea temporale open-source dual Phantom Omni sviluppato in collaborazione con l’Ohio Supercomputer Center
Interface Lab. Wiet GJ, Stredney D, Wan D. “Training and Simulation in Otolaryngology.” Otolaryngology Clinics of
North America. Vol. 44, no. 6. (Dec 2011): 1333-1350. (1.65)
Immagine di blocco motore e chiave per gentile concessione dello Stanford BioRobotics Laboratory, che illustra
un algoritmo di rendering tattile da loro sviluppato e programmato per la distribuzione open-source che simula
l’interazione di corpo rigido tra uno strumento virtuale a controllo tattile, rappresentato come superficie a
campionamento di punti, e isosuperfici volumetriche. Chan, S., Conti, F., Blevins, N. H., & Salisbury, K. Constraintbased six degree-of-freedom haptic rendering of volume-embedded isosurfaces. Proc. IEEE World Haptics
Conference (2011).
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