Seis grados de libertad ( 6DOF ), o a veces seis grados de movimiento , se refiere a los seis grados mecánicos de libertad de movimiento de un cuerpo rígido en el espacio tridimensional . Específicamente, el cuerpo es libre de cambiar de posición como hacia adelante / atrás (oleaje), arriba / abajo (tirón), izquierda / derecha (balanceo) traslación en tres ejes perpendiculares , combinado con cambios en la orientación a través de la rotación sobre tres ejes perpendiculares, a menudo denominados guiñada (eje normal), cabeceo (eje transversal) y balanceo (eje longitudinal).
Tres grados de libertad ( 3DOF ), un término que se utiliza a menudo en el contexto de la realidad virtual , normalmente se refiere únicamente al seguimiento del movimiento de rotación: inclinación, guiñada y balanceo. [1] [2]
Los sistemas de manipulación en serie y en paralelo están generalmente diseñados para posicionar un efector final con seis grados de libertad , tres de ellos en traslación y tres en orientación. Esto proporciona una relación directa entre las posiciones del actuador y la configuración del manipulador definida por su cinemática directa e inversa .
Los brazos robóticos se describen por sus grados de libertad . Esta es una métrica práctica, en contraste con la definición abstracta de grados de libertad que mide la capacidad de posicionamiento agregada de un sistema. [3]
En 2007, Dean Kamen , inventor del Segway , presentó un prototipo de brazo robótico [4] con 14 grados de libertad para DARPA . Los robots humanoides suelen tener 30 o más grados de libertad, con seis grados de libertad por brazo, cinco o seis en cada pierna y varios más en el torso y el cuello . [5]
El término es importante en sistemas mecánicos , especialmente sistemas biomecánicos , para analizar y medir propiedades de este tipo de sistemas que necesitan tener en cuenta los seis grados de libertad. La medición de los seis grados de libertad se logra hoy en día a través de campos magnéticos o electromagnéticos de CA y CC en sensores que transmiten datos posicionales y angulares a una unidad de procesamiento. Los datos se vuelven relevantes a través de un software que integra los datos en función de las necesidades y la programación de los usuarios.
Los seis grados de libertad de una unidad móvil se dividen en dos clases de movimiento como se describe a continuación.
Sobres traduccionales:
Sobres rotacionales:
En el caso de un dispositivo de realidad virtual , como el que se utiliza para la realidad virtual , las envolventes rotacionales también pueden considerarse en los siguientes términos:
Existen tres tipos de envolvente operacional en los Seis grados de libertad. Estos tipos son Directo , Semi-directo (condicional) y No-directo, todos independientemente del tiempo restante para la ejecución de la maniobra, la energía restante para ejecutar la maniobra y finalmente, si el movimiento es comandado a través de una entidad biológica (por ejemplo humano), una entidad robótica (por ejemplo computadora) o ambas.
El tipo de transición también existe en algunos vehículos. Por ejemplo, cuando el transbordador espacial operaba en órbita baja terrestre , la nave se describía como totalmente directa de seis grados porque en el vacío del espacio, sus seis grados podían controlarse mediante ruedas de reacción y propulsores RCS . Sin embargo, cuando el transbordador espacial descendía a través de la atmósfera de la Tierra para su regreso, los seis grados totalmente directos ya no eran aplicables, ya que se deslizaba por el aire utilizando sus alas y superficies de control .
Seis grados de libertad también se refieren al movimiento en los videojuegos.
Los juegos de disparos en primera persona (FPS) generalmente ofrecen cinco grados de libertad: adelante/atrás, deslizarse hacia la izquierda/derecha, arriba/abajo (saltar/agacharse/tumbar), guiñada (girar a la izquierda/derecha) y cabeceo (mirar hacia arriba/abajo). Si el juego permite el control de inclinación, algunos lo consideran un sexto grado de libertad; sin embargo, esto puede no ser completamente exacto, ya que una inclinación es una rotación parcial limitada.
El término 6DOF se ha utilizado a veces para describir juegos que permiten libertad de movimiento, pero que no necesariamente cumplen todos los criterios de 6DOF. Por ejemplo, Dead Space 2 y, en menor medida, Homeworld y Zone Of The Enders permiten libertad de movimiento.
Algunos ejemplos de juegos con 6 grados de libertad, que permiten el control independiente de los tres ejes de movimiento y de los tres ejes de rotación, incluyen Elite Dangerous , Shattered Horizon , la franquicia Descent , la franquicia Everspace , Retrovirus , Miner Wars , Space Engineers , Forsaken y Overload (de los mismos creadores de Descent ). El MMO espacial Vendetta Online también cuenta con 6 grados de libertad.
Los dispositivos de hardware de seguimiento de movimiento, como TrackIR , y las aplicaciones basadas en software, como Eyeware Beam, se utilizan para el seguimiento de la cabeza con 6 grados de libertad. Este dispositivo suele utilizarse en simuladores de vuelo y otros simuladores de vehículos que requieren mirar alrededor de la cabina para localizar enemigos o simplemente evitar accidentes en el juego.
A veces se utiliza el acrónimo 3DOF , que significa movimiento en tres dimensiones pero no rotación.
El Razer Hydra , un controlador de movimiento para PC, rastrea la posición y la rotación de dos nunchakus con cable , proporcionando seis grados de libertad en cada mano.
SpaceOrb 360 es un dispositivo de entrada de datos para ordenador de 6 grados de libertad lanzado en 1996, fabricado y vendido originalmente por la empresa SpaceTec IMC (comprada primero por Labtec , que luego fue comprada por Logitech ). Ahora ofrecen la gama 3Dconnexion de controladores de 6 grados de libertad, dirigidos principalmente a la industria CAD profesional .
Los controladores vendidos con HTC VIVE proporcionan información 6DOF mediante el faro, que adopta la tecnología de tiempo de vuelo (TOF) para determinar la posición de los controladores.