1 Einleitung und Motivation<\/strong><\/span><\/p>\n Innerhalb des DFG-Projektes „Virtual Workers“ an der TU BA Freiberg werden Methoden entwickelt, die in der Virtuellen Realit\u00e4t das Prototyping in der Industrie unterst\u00fctzen sollen. Hauptziel ist es, Bewegungen, Prozeduren und Aktionen eines virtuellen Menschen innerhalb einer ver\u00e4nderbaren Szene abzuspielen, nachdem der Benutzer es demonstriert hat. Dabei soll auf verschiedene Eigenschaften des virtuellen Menschen eingegangen werden. So kann eine beliebige Aktion mit Personen unterschiedlicher Proportionen abgespielt werden, ohne die Aktion neu zu erlernen. Diese Transformation und \u00e4nderung wird auch als Action Capture bezeichnet und mit Hilfe von Imitation Learning innerhalb dieses Projektes realisiert [JBHW06]. 1.1 Ziele und Aufgaben dieser Arbeit<\/strong><\/span><\/p>\n Das Hauptziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung und Implementierung einer umfassenden Sammlung von Stellteilen f\u00fcr virtuelle Umgebungen. Anhand dieser Sammlung, im Weiteren als Stellteildatenbank bezeichnet, sollen mit Hilfe einer XML Notation, genaueres dazu im Abschnitt 4.1, verschiedene Objekte unter Zuhilfenahme unterschiedlicher Stellteiltypen erstellt werden k\u00f6nnen. Diese Stellteiltypen sind im Kapitel 5.1 aufgelistet und werden dort anhand ihrer Freiheitsgrade n\u00e4her erkl\u00e4rt. Damit allerdings Physik und Dynamik im bestehenden Projekt \u00fcberhaupt angewendet werden k\u00f6nnen, wird eine physikbasierte Umgebung ben\u00f6tigt. Da eine schon integrierte ODE Engine [Smi] keine pr\u00e4zise Kollisionserkennung aufweist, fiel die Entscheidung auf die Dynamics Engine Newton [New]. Diese bietet nicht nur eine pr\u00e4zisere Erkennung der Kollisionen, sondern besitzt auch einen gro\u00dfen Funktionsumfang f\u00fcr Gelenke und Gelenklimitierungen. Mit Hilfe dieser Engine und den Stellteiltypen aus Kapitel 5.1 soll eine realistische Simulation der wirklichen Welt bez\u00fcglich der Objekte geschaffen werden. Die Abbildungen 1.2 und 1.3 (siehe pdf) zeigen eine Bedienerplattform auf der alle in Kapitel 5.1 vorgestellten Typen von Stellteilen montiert sind. Das Ziel ist es alle darin gezeigten Stellteiltypen mit ihrer vollen Funktionalit\u00e4t in eine dynamische virtuelle Umgebung zu integrieren. In der folgenden Liste sind Etappenziele f\u00fcr die Umsetzung der Aufgabenstellung kurz aufgef\u00fchrt:<\/p>\n
\nBisher betrachtete Szenarien sind eine Werkbank sowie ein virtueller Prototyp eines Automobils, in denen ein virtueller Mensch gelernte Aktionen nachahmt. Mit Hilfe der inversen Kinematik ist es m\u00f6glich, dass dieser virtuelle Mensch verschiedene, modellierte Festk\u00f6rper, wie zum Beispiel eine Tasse, einen Hammer oder einen Schraubendreher im Werkbank-Szenario greifen und an einen anderen Ort ablegen kann (englisch pick and place). Die folgende Abbildung 1.1 (siehe pdf) zeigt ein Szenario in einem Automobil, in welchem auf der linken Seite eine reale Person und auf der rechten Seite der virtuelle Mensch ein Lenkrad greift. Hierbei tritt allerdings das Problem auf, dass die vorhandenen Objekte keine physikalischen Eigenschaften besitzen und diese theoretisch frei bewegbar sind, da keine Einschr\u00e4nkung der Freiheitsgrade statt findet. W\u00e4re ein Lenkrad beispielsweise als ein mit sechs Freiheitsgraden bewegbarer Festk\u00f6rper (englisch rigid body) modelliert, w\u00fcrde dieses durch die virtuelle Hand nicht nur gedreht, sondern auch als Ganzes gegriffen und durch den Raum bewegt werden k\u00f6nnen.
\nGenau an dieser Stelle soll diese Masterarbeit ankn\u00fcpfen, beschreiben und umsetzen, wie die virtuellen Objekte, genannt Stellteile, bewegt werden d\u00fcrfen. So sollen zum einen Objekte wie Bauteile und Werkzeuge, beispielsweise Schraubendreher, Hammer und N\u00e4gel im Raum frei bewegt werden. Dabei sind keine Restriktionen f\u00fcr die Bewegung erforderlich oder zu ber\u00fccksichtigen. Zum anderen sind zusammenh \u00e4ngende Stellteile nicht beliebig bewegbar, sondern besitzen Restriktionen. So darf ein Lenkrad oder ein Drehknopf nur um eine Achse rotiert werden. Andere Objekte besitzen wiederum abweichende Freiheitsgrade. Zur Veranschaulichung soll ein Schieberegler dienen. Dieser soll nur entlang einer Achse die M\u00f6glichkeit zur translatorischen Bewegung haben. Kompliziertere Objekte besitzen mehrere Freiheitsgrade und werden aus Kombinationen von erlaubten Bewegungen zusammengesetzt.<\/p>\n\n