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inverse kinematik

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Inverse Kinematik

Inverse Kinematik (oft abgekürzt als IK) bezeichnet das Gegenteil zur vorwärts gerichteten Kinematik.

Beide Begriffe werden im Zusammenhang mit kinematischen Ketten verwendet.

Bei der inversen Kinematik wird das letzte Glied der kinematischen Kette bewegt und in die gewünschte Position gebracht. Die übrigen Glieder der Kette nehmen entsprechend den Freiheitsgraden ihrer Gelenke eine passende Lage ein.

Verständlich beschreiben läßt sich dies mit dem menschlichen Arm, der mit seinen Gelenken eine kinematische Kette darstellt. Legt man den Finger auf eine bestimmte Stelle, muß man nicht darüber nachdenken, welche Stellung Handgelenk, Ellenbogen und Schulter einnehmen müssen. Deren Stellung ergibt sich von selbst.

Die Lage der einzelnen Glieder muß nicht eindeutig sein. Es kann mehrere Konfigurationen der Kette geben, die zur gewünschten Lage des letzten Gliedes führen. (Hält man die Hand vor dem Körper fest, kann man trotzdem den Ellenbogen nach oben oder unten bewegen).

Die Schwierigkeit bei der Berechnung von inversen Kinematiken liegt darin, aus den vorhandenen Möglichkeiten eine sinnvolle Konfiguration auszuwählen. Vor allem sollen bei einer Bewegung des Endgliedes die übrigen Glieder keine plötzlichen Sprünge zwischen verschiedenen Konfigurationen machen.

Bei der vorwärts gerichteten Kinematik wird die Stellung der einzelnen Gelenke zwischen den Kettengliedern vorgegeben. Daraus ergibt sich eine eindeutige Lage des letzten Gliedes.

IK spielen eine wichtige Rolle bei der Bewegung von Gelenkarmrobotern und bei der Computeranimation von Charakteren.

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