Joystick

Ein CAN-Joystick für alle Fälle

Immer mehr Anwender mechatronischer Bauteile setzen auf das zuverlässige Bussystem CAN. Megatron reagiert auf diesen Trend: Der neue 3D-Joystick ermöglicht die intuitive Steuerung komplexer Bewegungen im industriellen Umfeld.

Das Bussystem CAN (Controller Area Network) wird in der Industrie häufig eingesetzt, da es eine ganze Reihe von Vorteilen bietet. Die serielle Schnittstelle weist nicht nur eine hohe Datenübertragungssicherheit auf, sondern ist auch unempfindlich gegenüber magnetischen Störungen. Da viele elektronische Komponenten über den CAN-Bus direkt miteinander verbunden werden können, benötigen Konstrukteure für ihre Anwendung zudem deutlich weniger Kabel.

Genau das wollten Ingenieure eines Automobilzulieferers und IT-Experten 1981 mit der Entwicklung des Bussystems CAN erreichen: Sie suchten nach einer Lösung, mit der sie die Vernetzung von Steuergeräten in PKW vereinfachen und Bauraum sparen konnten. In den vergangenen 40 Jahren hat sich die Schnittstelle dann in der gesamten Industrie verbreitet: Mittlerweile finden sich mechatronische Bauteile mit CAN-Bus in vielen Bereichen der Automatisierungstechnik, im Anlagenbau und in mobilen Maschinen.

Mit dem SpaceMouse Module ist das Teachen von Robotern auch für Laien schnell zu erlernen

Joystick mit sechs Freiheitsgraden

Das gilt auch für die Produkte von Megatron: Immer mehr Drehgeber und Joysticks des Elektronikspezialisten verfügen über ein CANopen- oder CAN J1939-Interface. Ein herausragendes Beispiel ist das SpaceMouse Module: Dieser 3D-Joystick wurde speziell für die Mensch-Maschine-Interaktion im industriellen Umfeld entwickelt. Das SpaceMouse Module unterscheidet sich deutlich von herkömmlichen Joysticks, da es über einen ergonomisch optimierten Bedienknauf mit sechs Freiheitsgraden verfügt. Durch dieses innovative Design kann der Bediener selbst komplexe Bewegungen intuitiv und mit nur einer Hand steuern. Bisher waren dazu zwei separate Bedieneinheiten erforderlich, die nicht nur mehr Bauraum benötigten, sondern auch die Flexibilität des Bedieners einschränkten.

So viele Möglichkeiten bietet kein anderes Eingabegerät

Ähnlich wie das Bussystem CAN hat auch das SpaceMouse Module eine interessante Vorgeschichte. In den 1970er Jahren suchten Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) nach einer geeigneten Lösung für die Steuerung eines Roboterarms im kartesischen Raum. Ein sechsachsiger Kraft-Drehmomenten-Sensor, der in eine Kugel integriert war, erwies sich für diese Aufgabe als ideal. Das Grundprinzip des heutigen 3D-Joysticks war geboren.

Schon bald zeigte sich, dass das mögliche Anwendungsspektrum von 3D-Joysticks noch viel größer sein könnte. Der Grund war einfach: Lange Zeit war die Auswahl an Eingabegeräten sehr begrenzt. Mit einfachen Joysticks lassen sich zwar recht komplexe Bewegungsabläufe steuern – nicht aber drei Verschiebungen und drei Drehungen im Raum gleichzeitig. Mit Touchscreens kann man zwar vordefinierte Abläufe starten oder kurze Befehle eingeben, aber keine komplexen Bewegungen steuern, weil das haptische Feedback fehlt. Und Trackballs haben nur zwei Freiheitsgrade. Das SpaceMouse Module vereint die Eigenschaften all dieser Eingabegeräte in sich.

Das SpaceMouse Module verfügt über mehr Freiheitsgrade als jeder andere Fingerjoystick am Markt

Industrie ist eine große Zielgruppe

Die Erfolgsgeschichte des Moduls begann 1993 – im selben Jahr, in dem erstmals ein 3D-Joystick für die Steuerung eines Roboterarms im Weltall eingesetzt wurde. Innerhalb weniger Jahre avancierte das SpaceMouse Module zum Standard-Bedienelement für CAD-Programme und verbreitete sich rund um den Globus. Um neue Zielgruppen zu erschließen, wurde schließlich ein Kooperationspartner mit großer Erfahrung in der Automatisierungstechnik und Medizintechnik gesucht.

Die Wahl fiel auf die Megatron Elektronik GmbH & Co. KG, denn das Unternehmen beliefert die Industrie seit mehr als 60 Jahren mit präzisen Drehgebern und Joysticks. Eine Besonderheit ist der individuelle Service: Bei Bedarf passen die Mechatronik-Spezialisten nahezu jedes Produkt in Funktion, Design sowie mechanischen und elektrischen Schnittstellen bereits ab kleinen Stückzahlen kundenspezifisch an.

Bauweise ermöglicht breites Anwendungsspektrum

Das SpaceMouse Module ergänzt das Produktprogramm von Megatron optimal. Kernstück des 3D-Joysticks ist ein optoelektronischer Sensor, der kontaktlos und somit verschleißfrei arbeitet. Diese Technologie ist im Gegensatz zu anderen Sensortypen relativ unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störfeldern und eignet sich deshalb für ein breites Anwendungsspektrum. Das SpaceMouse Module zeichnet sich darüber hinaus durch eine optimierte Federstärke, ein langlebiges Oberflächenmaterial (ABS) sowie eine verbesserte Abdichtung und eine Totzone aus. So arbeitet der Joystick auch unter härtesten Umgebungsbedingungen zuverlässig und präzise. Ein weiterer Vorteil des Moduls ist seine sehr kompakte Bauform, die eine einfache Integration in Bedienpanels, Armlehnen oder Tischgehäuse ermöglicht. Für die einfache Anbindung an die Anwendung sorgen neben der CANopen- auch eine USB-Schnittstelle und ein serielles Interface (UART).

Zu den Einsatzgebieten des SpaceMouse Module zählen neben vielen weiteren u. a. Kanalinspektionsgeräte, gyroskopisch stabilisierte Drohnen, Drehzentren oder Instrumente in der assistierten Chirurgie. Hier macht sich die hohe Sensibilität des 3D-Joysticks bezahlt: Er reagiert selbst auf kleinste Bewegungen des Fingers oder des Handgelenks und ermöglicht damit hochpräzise Operationen.

Kommen auch zur Steuerung von Patientenliegen in der Augenchirurgie zum Einsatz: Die Fingerjoysticks TRY 100 von Megatron

Selbst Laien können Roboter teachen

Auch in der Mensch-Roboter-Kollaboration leistet das SpaceMouse Module wertvolle Dienste. Da sich damit automatisierte Abläufe intuitiv und ohne Programmierkenntnisse teachen lassen, ist der 3D-Joystick eine ideale Alternative für Unternehmen, die aufgrund des Fachkräftemangels ihre Produktion weiter automatisieren wollen. Mit dem SpaceMouse Module lassen sich Roboter aber nicht nur einfach teachen, sondern auch manuell und präzise führen. Diese Funktion ist besonders hilfreich bei der Fertigung und Montage von sperrigen oder schweren Bauteilen – beispielsweise bei der Montage von Autodächern und -türen. Ein weiteres Anwendungsgebiet des SpaceMouse Module ist die Steuerung von Visualisierungen und Simulationen, die beispielsweise in der Medizin- und Dentaltechnik oder an Bearbeitungszentren in der Fertigung eingesetzt werden.

Immer mehr CAN-Bus-fähige Produkte

Neben dem 3D-Joystick hat Megatron eine Vielzahl weiterer CAN-Bus-fähiger Produkte im Programm. Dazu gehören der Heavy-Duty-Fingerjoystick 844 (CANopen/CAN J1939) mit einer Einbautiefe von < 20 mm sowie der robuste Drehgeber FHB58 für Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Über CANopen und CAN J1939 verfügt auch der Fingerjoystick TRY100, der von Medizintechnik-Herstellern z. B. zur Steuerung von Patientenliegen in der Augenchirurgie eingesetzt wird.

Megatron erweitert sein Angebot an CAN-Bus-fähigen Produkten kontinuierlich. Damit steht der Industrie eine stetig wachsende Anzahl hochpräziser Drehgeber und Joysticks für ihre Anwendungen zur Verfügung.

Bilder: Megatron, Kuka Group, BHS Technologies GmbH, Aleksey Stemmer – stock.adobe.com, Kummert GmbH