Motion-Plattformen: Freiheitsgrade ehrlich erklärt

Es gibt sechs Freiheitsgrade, die meisten Plattformen haben zwei oder drei, und der wichtigste ist der dritte. Unterhalb dieser Schwelle ist eine Motion-Plattform Atmosphäre, ab ihr beginnt sie, Ihnen Dinge zu sagen, die das Lenkrad nicht sagen kann.

Die sechs Achsen und was sie sind

Drei sind Drehungen und drei Verschiebungen. Die Drehungen sind Nicken, also Bug hoch und runter, Wanken, also Neigen nach links und rechts, und Gieren, also Drehen um die Hochachse. Die Verschiebungen sind Längsschub entlang der X-Achse, vor und zurück, Querschub entlang der Y-Achse, links und rechts, und Hub entlang der Z-Achse, auf und ab.

Eine Plattform mit zwei Freiheitsgraden beherrscht Nicken und Wanken, was die grundlegende Gewichtsverlagerung beim Bremsen, Beschleunigen und Kurvenfahren vermittelt. Was sie nicht kann, ist den Hub unabhängig zu steuern, es fehlt also der senkrechte Anteil von Curbs, Unebenheiten und Lastwechseln.

Eine Plattform mit drei Freiheitsgraden ergänzt einen dritten Aktuator und damit den unabhängigen Hub. Das ist die Schwelle: Mit Hub kann die Plattform die senkrechte Auslenkung eines Curbschlags oder einer Kompression nachbilden, und das Erlebnis hört auf, sich wie ein Jahrmarktkarussell anzufühlen, und beginnt, sich wie Fahren anzufühlen.

Was die veröffentlichten Werte bedeuten

Der Hubweg ist die Zahl, die man zuerst liest. Ein System mit vier Aktuatoren und 150 mm Weg, etwa das MOZA HMA150, liefert eine Konfiguration mit drei Freiheitsgraden aus Nicken, Wanken und Hub. Diese 150 mm sind der gesamte Bereich, den jede Ecke zurücklegen kann, und sie begrenzen, wie großes Ereignis die Plattform darstellen kann, bevor ihr der Weg ausgeht.

Zahl der Aktuatoren und Zahl der Freiheitsgrade sind nicht dasselbe. Vier Aktuatoren erzeugen drei Freiheitsgrade, denn der Hub ist die gemeinsame Bewegung aller vier, während Nicken und Wanken paarweise gegenläufige Bewegungen sind. Mehr Aktuatoren kaufen Auflösung und Tragfähigkeit und nicht automatisch weitere Achsen.

Die Rechnung zum Hubweg lohnt sich einmal. 150 mm Weg um eine Mittelstellung sind 75 mm in jede Richtung, und ein Curbschlag, der ein echtes Auto um 40 mm auslenkt, verbraucht davon in 1 Ereignis mehr als die Hälfte. Über eine Runde mit 6 Curbs kehrt die Plattform 6-mal in die Mitte zurück, und jede Rückkehr ist eine Bewegung, die Sie nicht verlangt haben.

Und die fehlenden Achsen zählen mehr als die vorhandenen. Eine Plattform ohne Gieren kann die Drehung des Autos nicht darstellen, und genau dieses Signal nutzt ein Fahrer, um einen Rutscher abzufangen. Eine Plattform mit drei Freiheitsgraden verbessert also das Gefühl für die Fahrbahn und nicht das für ein ausbrechendes Heck.

Was Motion nicht kann

Sie kann eine Kraft nicht halten. Echte Kurvenlast dauert Sekunden, eine Plattform mit 150 mm Weg kann Sie nur neigen und die Schwerkraft arbeiten lassen, und sie muss vor dem nächsten Ereignis in die Mitte zurück. Was Sie spüren, ist der Einsatz einer Last und nicht die Last selbst.

Zählen Sie auch die Last. 41 kg Rahmen, 15 kg Pedalsatz, 20 kg Sitz und 80 kg Fahrer sind rund 156 kg, die 4 Aktuatoren 6-mal je Runde beschleunigen und wieder anhalten müssen, und das noch vor 3 Bildschirmen. Plattformen sind für eine Last ausgelegt, und 156 kg ist die Zahl zum Prüfen und nicht die 80 kg der Person im Sitz.

Sie lässt sich auch nicht an ein federndes Rig anbauen. Eine Plattform bewegt die ganze Anordnung, jedes Gramm Rahmen, Sitz und Bildschirm bewegt sich also mit, und jede Lockerheit in der Struktur kommt als Klappern an und nicht als Information.

Und sie erzwingt eine Entscheidung über die Bildschirme. Bewegen sich die Monitore mit dem Sitz, bleibt der sichtbare Horizont relativ zu Ihren Augen stehen, während das Innenohr Bewegung meldet, was zugleich weniger überzeugend und ein verlässlicher Weg zum Unwohlsein ist. Bildschirme gehören auf einen eigenen Ständer.

Entscheiden, ob es sich lohnt

Fragen Sie zuerst, was Ihnen fehlt. Wer Rutscher noch nicht verlässlich abfängt, holt aus einem steiferen Rig, besseren Pedalen und Übung mehr heraus als aus Motion, denn Motion fügt Information über die Fahrbahn hinzu und nicht über die Reifen.

Seien Sie dann ehrlich zum Einstieg mit zwei Freiheitsgraden. Ohne Hub ist das eine Empfindung und kein Werkzeug, und das Geld liegt oft besser im dritten Aktuator später als in den ersten beiden jetzt.

Und planen Sie die ganze Installation. Kabelführung über die bewegliche Fuge, entkoppelte Bildschirme und ein Boden, der die Last trägt, gehören alle zum Kauf, und die veröffentlichten Regeln für Kabel in Bewegung gelten: Eine Trennung wird ab 0,5 Metern je Sekunde in Verbindung mit mehr als zehntausend Lastwechseln im Jahr notwendig.

Quellen

1. MOZA Racing, Freiheitsgrade im Sim Racing erklärt
2. Motion Systems, Freiheitsgrade erklärt

Haeufige Fragen

Reichen zwei Freiheitsgrade?

Für die Gewichtsverlagerung ja. Ohne unabhängigen Hub fehlen Curbs, Unebenheiten und der senkrechte Teil der Lastwechsel, und dort sitzt die meiste Information.

Bedeuten mehr Aktuatoren mehr Achsen?

Nein. Vier Aktuatoren erzeugen üblicherweise drei Freiheitsgrade, die zusätzlichen kaufen Auflösung und Tragfähigkeit statt neuer Achsen.

Sollen sich die Bildschirme mitbewegen?

Nein. Ein feststehender sichtbarer Horizont gegen ein bewegtes Innenohr ist weniger überzeugend und ein verlässlicher Weg zum Unwohlsein.

Hilft Motion beim Abfangen von Rutschern?

Nicht unmittelbar, denn die meisten Plattformen haben kein Gieren. Sie verbessert das Gefühl für den Belag und nicht das für das drehende Auto.