6.5.1 Six degrees of freedom

Tot zover gaat het hier om een versnelling of een verdraaiing in 1 richting.
In feite bestaan de versnellingsmeter en de gyroscoop ieder uit 3 sensoren waarmee we dus de versnelling en de verdraaiing in 3 richtingen kunnen meten.
Bij de versnellingsmeter gaat het dan om:

  • surge of schrikken, de versnelling van voor naar achteren
  • sway of verzetten, de versnelling van links naar rechts
  • heave of dompen, de versnelling van boven naar beneden.

Door de meetgegevens van die 3 sensoren te combineren krijg je dus een beeld van de richting waarin de versnelling plaatsvindt.
Ook een gyroscoop, zoals we die gebruiken, bevat 3 sensoren waarmee je draaiende bewegingen in drie richtingen meet. De draaiende bewegingen die je meet vinden plaats rond denkbeeldige assen.
We onderscheiden daarbij drie assen:

  • roll of slingeren is de rotatie om de horizontale as van voor naar achteren
  • pitch of stampen is de rotatie om de horizontale as van links naar rechts
  • yaw of gieren is de rotatie om de verticale as

De uiteindelijke beweging is de resultante van de verschillende bewegingen.
Afbeelding afkomstig van https://howthingsfly.si.edu/flight-dynamics/roll-pitch-and-yaw
Wanneer we de gyroscoop en de versnellingsmeter met elkaar combineren hebben we dus te maken met 6 verschillende bewegingen.
Deze worden wel de Six degrees of freedom (ofwel 6 DOF) genoemd. De volgende afbeelding maakt dat nog een keer duidelijk:(By Horia Ionescu – Public Domain – https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10878582)

Uit wikipedia:
Serial and parallel manipulator systems are generally designed to position an end-effector with six degrees of freedom, consisting of three in translation and three in orientation. This provides a direct relationship between actuator positions and the configuration of the manipulator defined by its forward and inverse kinematics.

Robot arms are described by their degrees of freedom. This number typically refers to the number of single-axis rotational joints in the arm, where higher number indicates an increased flexibility in positioning a tool. This is a practical metric, in contrast to the abstract definition of degrees of freedom which measures the aggregate positioning capability of a system.

In 2007, Dean Kamen, inventor of the Segway, unveiled a prototype robotic arm with 14 degrees of freedom for DARPA. Humanoid robots typically have 30 or more degrees of freedom, with six degrees of freedom per arm, five or six in each leg, and several more in torso and neck.

Goed, we hebben dus 6 Degrees of Freedom en kunnen die meten. Maar weten we dan ook alles? Helaas niet. De sensorgegevens zijn niet goed genoeg om op deze manier te worden gebruikt.