Ориентирование в пространстве: Ориентирование на 🌎 местности — 12 рабочих приемов + [Видео-инструкция]
Ориентирование на 🌎 местности — 12 рабочих приемов + [Видео-инструкция]
Умение ориентироваться на местности поможет выбрать правильный путь к намеченной цели. Выяснить, где находится объект следования и определить свое местонахождение, помогут способы, рассмотренные в статье.
🌎 С помощью карты
В случае наличия карты определится на местности поможет правильное ее расположение относительно характерных объектов.
Дороги, реки, линии электропередач – отличные базы для ориентировки. Карту требуется расположить так, чтобы направление линий этих объектов совпадало с реальностью.
При этом видимые отличительные предметы должны располагаться со стороны (справа или слева), соответствующие действительности.
💡 Если известна точка расположения и в зоне видимости есть объект, обозначенный на карте, ее располагают по направлению виртуальной линии «точка местонахождения – видимый объект».
По компасу
Компас – устройство по которому можно определить стороны света, стрелка его всегда направлена на север.
Во время путешествия надо выбрать заметный ориентир, например реку. В перпендикулярном направлении от русла реки отойти на некоторое расстояние, сохраняя ее в поле видимости. Повернуться к реке по направлению движения и активировать компас.
Совместить стрелку компаса с нулевой отметкой. Фиксируем угол между направлением движения и направлением стрелки. Чтобы найти дорогу назад, во время движения старайтесь сохранять этот угол неизменным.
При пользовании компасом надо знать, что его действие основано на взаимодействии с магнитным полем земли.
Оно может искажаться из-за влияния электромагнитных полей внешних факторов: линий электропередач, закопанных трубопроводов и других подобных причин. Поэтому перепроверка показаний компаса лишний раз не помешает.
По карте и компасу
В этом варианте вертикальные линии координатной сетки карты совмещают с продольной осью магнитной стрелки компаса. При этом учитывают, что верхняя часть карты совпадает с направлением на север.
Такой способ ориентации карты применяют в местности, где отсутствуют четкие ориентиры. Он не учитывает поправку на магнитное склонение.
🌞 Ориентирование по светилам
По солнцу
При отсутствии карты и технических средств навигации, определиться на местности можно с помощью солнца.
Основан метод на общеизвестном факте, что солнце, например осенью и весной, всходит на востоке и заходит на западе. В полдень солнце находится направлением на юг и самая короткая тень случается в 13.00, указывающая на север.
Найти предмет образующий тень не проблема, а вот для получения очертаний тени на болотистой местности необходимо застелить землю материалом на котором она будет видна.
По солнцу и часам
Для определения сторон света помогут солнечная погода и наручные часы со стрелочным циферблатом.
Часовую стрелку надо направить в направлении солнца, тогда биссектриса угла, образующегося между направляющей на солнце и линией, направленной на цифры 1 (13) циферблата, покажет направление север-юг.
При чем впереди будет юг, сзади север. До 13.00 для определения сторон света используют левый угол, после – его зеркальное отражение.
а) до полудня; б) после полудняПо луне
Здесь надо знать определенные различия по времени года.
🌒 В начале лета при растущей луне, в районе 7 часов вечера , она находится на юге, а к 1 часу ночи перемещается на запад.
🌘 В конце лета, при убывающей луне, к 7 часам вечера она располагается на востоке и ближе к полуночи на севере.
🌕 При полнолунии, когда луна находится против солнца, стороны света определяются с помощью часов, где вместо солнца часовая стрелка совмещается с направлением на луну.
⭐ Ориентирование по звездам
Звездное небо северного полушария
В северном полушарии стороны света определяются по созвездию Орион. Одна из звезд Ориона (Минтака) находится над небесным экватором и при восходе укажет точное направление на восток, при заходе соответственно на запад.
Звездное небо южного полушария
В южном полушарии находится созвездие Южный Крест. С его помощью определяют стороны света в этой части земли. Созвездие представляет собой четыре небесных тела, находящихся попарно друг против друга, напоминающие крест.
Линия, проведенная вдоль светил, образующих вертикальную часть креста, показывает направление север-юг. Юг находится в нижней части этой линии. Восток будет слева, запад – справа.
Ориентирование по полярной звезде
Пожалуй самый популярный способ ориентирования по астрономическим светилам. Он известен с древнейших времен. Основной навык здесь заключается в нахождении этой звезды на небесном своде. Полярная звезда всегда находится на севере.
Вначале находят созвездие Большой Медведицы. Это семь звезд, которые образуют большой ковш. Через две первых звезды большого ковша проводится прямая, длина которой равна пяти расстояния между взятыми звездами.
У края ручки малого ковша (малой медведицы) будет находится Полярная звезда. Направление взгляда на нее укажет где находится север, сзади будет юг, по левую руку – запад, по правую – восток.
Полярная звезда присутствует на небосклоне всегда, независимо от времени года и времени суток. Она видна из любой точки северного полушария.
🌳 Ориентирование по лесу
По деревьям
При попадании в лесной массив и необходимости в нем сориентироваться, найдите одиноко стоящее дерево. В первую очередь обратите внимание на крону дерева.
С южной стороны она густая, ветви более крупные. Кора дерева более сухая и светлая, чем с северной стороны.
По мхам и лишайникам
Мхи и лишайники не любят свет и тепло, поэтому предпочитают произрастать на северной стороне деревьев или камней. Однако в дремучих лесах, куда свет практически не попадает, они растут по периметру всего дерева.
Поэтому определить направление север-юг возможно с большой долей погрешности, ведь разделить четко ствол дерева на южный и северный практически невозможно.
По животным
При внимательном наблюдении за животными можно заметить влияние расположения сторон света на их поведение.
- Перелетные птицы осенью летят строго по направлению юга, а весной в северном направлении.
- Ласточки на обрывистых берегах делают гнезда с северной стороны.
- Дятлы, совы и многие другие пернатые располагают свои жилища с южной стороны.
- В теплое время года поведение бабочек поможет в определении сторон горизонта. Чтобы меньше испытывать перегрев от теплого солнца, бабочка во время отдыха на цветке поворачивается узкой стороной крыльев к источнику тепла. Так, утром, сложенные крылья направлены к востоку, в полдень к югу, а вечером к западу.
При определении способа нахождения сторон горизонта по поведению животных не ограничивайтесь одним способом. Чтобы исключить ошибки воспользуйтесь несколькими вариантами.
По муравейникам
В лесу возле деревьев и пней часто встречаются муравейники. По их расположению можно определить направление север-юг. Муравьи располагают свои домики к югу от ближайшей к ним растительности.
Эти маленькие труженики любят солнце, которое с южной стороны лучше греет. Следует обратить внимание, что муравейники с северной стороны имеют крутой скат, с южной они пологие.
📹 Видео — ориентирование на местности, советы охотника
По азимуту
Азимут определяется как угол между направлениями на север и объектом следования (ориентиром).
Определить его можно, положив на горизонтально расположенный компас указатель, например, граненый карандаш. Измерив угол между осью карандаша и направлением стрелки компаса, получим значение азимута.
Для ориентирования в условиях плохой видимости составляют схемы маршрута, где указываются значение азимута и примерное расстояние между характерными предметами местности. Последовательно переходя от одного предмета к другому, определяя азимут указанным выше способом, проходят весь маршрут до конца.
Во время пути регулярно проверяйте азимут, чтобы не сбиться с верного направления.
Подробнее о следовании по азимуту читайте в этой статье.
По горизонту
В северных широтах в летнее время заходящее солнце находится близко к горизонту. Этим создается разница в освещенности северной и южной сторон неба.
Северная сторона более светлая. Во время арктической полярной ночи все наоборот – северная часть неба наиболее темная.
По рельефу
Рельеф склонов, особенно в горных районах Сибири, обусловлен их направленностью к югу или северу. Южные склоны более пологие. Весной они раньше освобождаются от снега и быстрее размываются талыми водами и дождями.
Северные склоны наоборот круче. Они дольше остаются под снежным покровом, лучше увлажняются, тем самым меньше подвергаясь разрушению. Рельеф склонов безошибочно позволяет определить стороны света.
⛄ По таянию снега
Во время таяния снега создаются предпосылки для определения северного и южного направлений. Особенно характерно это проявляется на пригорках и бугорках.
С южной стороны таяние снега происходит более интенсивно, поэтому они выглядят плавными. С северной стороны снег сохраняется дольше.
По тени
Для ориентирования по тени нужна только метровая палка. Для начала требуется воткнуть ее в землю и отметить конец тени. Через 15-20 минут тень переместится, конец этой тени также зафиксировать с помощью палки.
Концы обоих теней соединить с помощью метровой палки. Сделать шаг на величину метровой палки. Начало шага на месте первой метки, конец в конце метровой палки.
Здесь важно учитывать время проведения определения стороны горизонта. Если действие происходит до полудня, начало шага выполнять правой ногой.
Если после полудня, то левой. В процессе выполнения шага туловище будет разворачиваться и в конечном итоге лицо повернется в направлении севера.
⛪ По постройкам
Существуют определенные правила построения религиозных храмов, которые связаны со сторонами света. Это хорошие ориентиры для замены навигационных приборов.
- В православных церквях алтари направлены к востоку, а колокольни к западу.
- Кресты состоят из нескольких перекладин, причем нижняя выполнена с разными по высоте концами. Нижний опущенный конец показывает направление на юг, верхний на север.
- Просеки в больших лесных посадках вырубаются строго по направлениям север-юг и восток-запад. На пересечениях просек ставятся столбы с обозначением номеров прилегающих кварталов. Номера проставляются в верхней части столбов на каждой из четырех его граней. Ребро между гранями с наименьшими цифрами показывает направление на север.
- Принципы сознательного ориентирования закладывались с древних времен. Боковые грани древнеегипетских пирамид расположены по направлению сторон горизонта.
Способы определения расстояний на местности
При ориентировании на местности большую роль играет определение расстояний между объектами. Конечно, выполнить измерение расстояния можно быстро и точно с помощью специальных приборов. Однако они не всегда есть под рукой, приходится использовать подручные средства и собственное зрение.
По эталонам
Знание размеров определенных предметов помогает определить расстояние до объекта.
Обычно за эталонные размеры принимаются части человеческого тела: длина указательного пальца, расстояние вытянутой руки и т.п.
Можно запомнить, а еще лучше записать в блокнот, величины предметов, которые всегда находятся под рукой: спичка, ложка, вилка и другие.
Размеры этих предметов дают возможность составить пропорцию для определения расстояний. Просто надо сравнить эталонный предмет с размером видимой части объекта до которого определяется расстояние – во сколько раз он меньше эталона.
По угловым размерам
Угловые размеры напрямую зависят от линейных. Этой зависимостью пользуются при определении расстояний.
Угловые размеры измеряют с помощью приборов наблюдения, биноклей по шкалам этих устройств. Выражаются они в тысячных. Однако пальцы рук, ладони, кулаки могут заменить угломерный прибор, если знать сколько в них заключается тысячных.
Так, например, отрезку в 1 мм, удаленному от глаз на 50 см, соответствует угол в две тысячных. Эти данные при сравнении предметов позволяют определять линейные расстояния.
По линейным размерам
В этом способе в замерах принимает участие обычная миллиметровая линейка. Она располагается на расстоянии 50 см от глаз и с ее помощью измеряется видимая часть требуемого объекта.
Действительные размеры его известны. С помощью метода пропорций и результатов измерений вычисляется искомое расстояние.
Определение на глаз
Этим методом пользуются хорошо тренированные люди, обладающие навыками укладывать на местности представляемую меру (100, 200 метров). От натренированности проводящего замеры зависит точность измерения.
По видимости объектов
Этот метод основан на предельных значениях, когда человек с нормальным зрением способен видеть и различать определенные предметы. Эти расстояния индивидуальны для каждого человека.
Человеческий глаз не адаптирован к различию предметов в ночное время. Днем он видит значительно лучше. Сравнительные данные даны в таблице. Условия – равнина, отсутствие искусственной засветки, ясная погода.
Таблица видимости предметов днем и ночью
Объект | Ночью | Днем |
Фигура человека | 50-70 м (до 100м) | 1-1,5 км |
Столбы и отдельно стоящие деревья | 700-800 м | 2-3 км |
Крупные здания | 1-1,2 км | 9-10 км |
Зажженная спичка | до 5 км | до 70 м |
Костер | 8-10 км | 300-400 м |
Дым от костра | — | 5-7 км |
Фара автомобиля | 8-10 км | 1-1,5 км |
Измерение расстояния шагами
Часто используется при составлении схем маршрута при движении по азимуту. Обычно шаги считаются парами. После каждой сотни пар шагов рекомендуется сделать остановку, занести результаты в какой-нибудь блокнот и продолжить снова.
Шаг среднего человека равен 0,7-0,8 м. При приближенном измерении длину пары шагов принимают 1,5 м.
Погрешность в измерении расстояния шагами в зависимости от условий движения равна 2-5% от длины измеренного пути.
По спидометру
При составлении схемы движения по которой предполагается движение на автомобиле, используется спидометр. Расстояние принимается как разность в показаниях спидометра в начале и конце пути. Показания получаются несколько больше, чем действительные.
Это вызвано проскальзыванием колес при движении, недостаточным давлением в шинах. Для дорог с твердым покрытием поправка принимается 3-6%, для грунтовых дорог – 8-12%.
По времени и скорости движения
При известной средней скорости движения объекта засекают время прохождения пути и тем самым определяют пройденное расстояние.
Так, средняя скорость пешехода принимается равной 5 км/час. Если он был в пути 2 часа, то расстояние, которое пешеход преодолел равно 10 км.
По звукам
В условиях ограниченной видимости (ночь, туман) или сильно пересеченной местности важно иметь хорошее звуковое восприятие. Далеко не каждый может определить характер звука и расстояние до его источника. Такая способность достигается ценой постоянных тренировок.
Различные погодные условия, влажность воздуха влияют на скорость распространения звука. Ветер, дующий в сторону человека скрадывает истинное расстояние, а от него – увеличивает.
Сухая земля передает звуки лучше, чем воздух. Поэтому в ночной тишине прикладывают ухо к земле.
Таблица слышимости звуков
Слышимость звуков зависит от многих параметров. В таблице приведена усредненная дальность на которой можно различить характер звука.
Характер звука | Дальность слышимости, м |
Треск сломанной ветки | до 80 |
Шаги идущего по дороге человека | 40-100 |
Удар весел по воде | до 1000 |
Негромкий разговор | 200-300 |
Громкий крик | 1000-1500 |
Движение автомобиля | — |
— по грунтовой дороге | до 500 |
— по шоссе | до 1000 |
По свету
Из таблицы видимости предметов днем и ночью видно, что костер в ночное время обнаруживается на значительно большем расстоянии, чем днем. Это свойство световых сигналов широко применяется в фиксировании направлений при ориентации на местности.
💡 Во время ведения боевых действий одной из воинских единиц в условиях трудного рельефа, темной ночью, применялся необычный способ ориентирования на местности. Над заранее выбранными пунктами самолетами выбрасывались светящиеся авиабомбы. Благодаря такой световой ориентации воинское подразделение успешно вышла на нужные позиции.
По соотношению скоростей звука и света
Скорость света равна 300 000 км/с, то есть свет распространяется почти мгновенно. Скорость звука имеет конечную величину, равную 330 м/с. Вследствие этого свет от вспышки и звук от нее имеют разницу во времени.
Это позволяет, определив время задержки звука, вычислить расстояние до места вспышки. Например, услышав звук вспышки через 9 секунд, расстояние до нее будет рано примерно 3000 метров.
🕴 Определение размеров по росту и тени
В солнечный день предмет, размеры которого надо измерить и ваш силуэт отбрасывают тень. Длину теней возможно измерить, например, шагами. Зная свой рост через метод пропорций легко рассчитать размер предмета.
В пасмурную погоду надо воспользоваться шестом равным по длине вашему росту. Шест надо установить на таком расстоянии от дерева, чтобы из положения лежа с упором ногами в шест, верхушка предмета была видна на одной прямой с верхушкой шеста. Тогда высота предмета будет равна расстоянию от головы до его основания.
Определение времени без часов
При необходимости сориентироваться во времени при отсутствии часов, существует достаточно много способов для этого. Приведем несколько наиболее популярных.
1️⃣ При наличии солнечной погоды и хорошо просматриваемой линии горизонта понадобятся только ладони. На ладони необходимо согнуть большой палец (чтобы он не мешал). Мизинец совместить с линией горизонта.
Если между ладонью и солнцем осталось свободное место, установить на первую ладонь вторую. Совершать указанные действия до тех пор пока рука не достигнет края солнца.
Далее надо посчитать количество пальцев, которое вместилось в промежуток между солнцем и линией горизонта. Каждый палец оценивается в пятнадцать минут. Умножив на количество пальцев, получим время до захода солнца.
2️⃣ Компас поможет определить время. Для начала необходимо установить его на ровную горизонтальную поверхность. Направление стрелки на север совместить с цифрой 180° на шкале. В центр компаса поставить спичку и посмотреть куда падает тень. Если она укажет на 180° значить имеем полдень. Остальное по аналогии с движение часовой стрелки на циферблате наручных часов.
3️⃣ Во времена когда не было часов, время помогала определять сама природа. Пение различных птиц происходило в одно и тоже время. Жаворонки начинали свое пение в два часа ночи. Петухи по утрам будили жителей деревень. Такие концерты действуют лучше любого будильника.
📍 Целеуказание по карте
Если расположение на местности какого-нибудь объекта зафиксировано на карте, то его точные координаты передают с ее помощью. Как это сделать узнаете здесь.
Они обозначаются координатной сеткой, прямоугольными координатами, географическими координатами, от ориентира, от условной линии. Выбор системы координат зависит от характера выполняемых задач.
Понятие ориентировки в пространстве
Понятие ориентировки в пространстве и её развитие в дошкольном возрасте
Пространственная ориентировка осуществляется на основе непосредственного восприятия пространства и словесного обозначения пространственных категорий местоположения, удаленности, пространственных отношений между предметами. В понятие пространственной ориентации входит оценка расстояний, размеров, формы, взаимного положения предметов и их положения относительно человека.
Чаще под пространственной ориентацией понимают ориентировку на местности, которая включает в себя по мнению Т.А. Мусейбовой: определение «точки состояния», т.е. место нахождения субъекта по отношению к окружающим его объектом.
Ребенок воспринимает пространство как нерасчлененную непрерывность.
Во всех областях человеческой деятельности существенную роль играет умение ориентироваться в пространстве лежит такое психическое свойство как восприятие пространства, в течение длительного времени в философии обсуждается вопрос о том, является ли восприятие пространства врожденным или результатом обучения.
Сейчас стало, совершено ясным, что хотя восприятие пространства имеет в своей основе ряд специальных аппаратов, его строение очень сложно и развитые формы восприятия пространства могут протекать на различных уровнях.
Воспринимаемое нами пространство никогда не носит симметричного характера: оно всегда в большой или маленькой степени ассиметрично. Одни предметы расположены от нас вверху, другие внизу, одни дальше другие ближе, одни справа другие слева. Различные пространственные расположения предметов в этом асимметричном пространстве имеют часто решающие значение. Примером этого могут служить ситуации, когда нам нужно ориентироваться в расположении комнат, сохранить план пути и т.д.
В дефектологическом словаре дано следующее определение слова «ориентировка» это выбор направления движения, умение разобраться в окружающей обстановке и составить по воспринимаемым признакам представления о расположении окружающих предметов.
Ориентировка в пространстве представляет собой сложную познавательную деятельность, в которой участвуют такие психические функции, как восприятие, мышления, память.
А.ВСеменович выделяет следующие уровни ориентировки в пространстве.
Ориентировка в пространстве — это очень емкое понятие оно включает в себя ориентировку в большом и малом пространстве. Начальный этап ориентировки в ограниченном или малом пространстве это:
— ориентировка на собственном теле значение частей собственного тела, знание о пространственном расположении частей тела, обозначение расположение частей своего тела, соответствующими пространственными терминами, сравнение реальных пространственных отношений с их отображениями в зеркале.
— на плоскости располагать предметы на поверхности стола слева направо и в названых направлениях, определять и словесно обозначать пространственное расположение игрушек и предметов.
— на листе бумаги правая и левая, верхняя и нижняя стороны листа, середина.
— овладение квазипространственными представлениями (количественными пространственно-временными понятиями и их соотношениями, а также собственно лингвистическими представлениями).
Начальная ориентировка в большом пространстве — это знакомство с расположением объектов, составляющих близлежащее окружение ребенка. В помещении дома и вокруг него (ориентировка в квартире, в помещении, на улице, использование терминов справа, слева, вверху внизу, впереди сзади, далеко близко и т.д.)
В понятии пространственной ориентации входит оценка расстояний, размеров, формы, взаимного положения предметов и их положения относительно ориентирующегося. Пространственная ориентировка осуществляется на основе непосредственного восприятия пространства и словесного обозначения пространственных категории местоположения удаленности пространственных отношений между предметами.
В более узком значении выражение » пространственная ориентировка» имеет виду ориентировка на местности.
— определение точки состояния ( я нахожусь справа от дома)
— определение местонахождения объектов относительно ориентирующегося (шкаф находиться слева от меня).
— определения расположения предметов относительно друг друга (мяч лежит под столом)
При передвижении человека пространственная ориентировка происходит постоянно:
— постановка цели и выбор маршрута движения направления
— сохранения направления движения и достижения цели
В период раннего детства ребенок ориентируется в пространстве на основе чувственной системы от счета (по сторонам собственного тела)
В дошкольном возрасте ребенок овладевает словесной системой от счета по основным пространственным направлениям: вперед — назад, верх — вниз, направо — налево.
Восприятие пространства, по определению А.В. Петровского, представляет собой отражение объективно существующего пространства и включает восприятие формы, величины, взаимного расположения объектов, рельефа, удаленности, направления.
В основе различных форм пространственного анализа, как отмечают Б.Г.Ананьев и Е.Ф. Рыбалко, лежит деятельность комплекса анализаторов, ведущими из которых являются двигательный и зрительный анализаторы.
Проблема ориентации человека в пространстве достаточно многогранно. Она включает как представления о размерах, форме предметов, так и способность различать расположение предметов в пространстве, понимание различных пространственных отношении. Ориентировка в пространстве имеет универсальное значение для всех сторон деятельности человека, охватывая различные стороны его взаимодействия с действительностью. Поэтому гармоничное развитие ребенка невозможно без развития у него способности к ориентировке в пространстве.
Изучавшие пространственные представления и ориентировку в пространстве исследователи Б.Г. Ананьев, М.В. Вовчик-Блакитная, А.А. Люблинская, Т.А. Мусейбова, Ф.Н. Шемякин и др. установили, что их несформированность к концу дошкольного возраста является одной из причин, вызывающих затруднения при овладении детьми школьными навыками.
В свете этих данных актуальным представляется развитие у детей адекватных способов восприятия пространства, полноценных пространственных представлений и прочных навыков ориентировки в пространстве; эта задача выступает как необходимый элемент подготовки ребенка к школе, являющейся, в свою очередь, одной из важнейших задач дошкольного воспитания.
При этом одним из основных направлений решения этой задачи должно быть формирование у детей ориентировки на плоскости, поскольку суть и содержание многих школьных навыков и видов деятельности, с которыми ребенок соприкоснется с самого начала обучения в школе (письмо, чтение, ручной труд, ориентировка в пространстве страницы учебника, тетради, в пространстве парты и т.п.) требует владения навыками ориентировки на плоскости.
М. Леушина писала что: «Психолого-педагогические исследования
показывают, что пространственные различения возникают очень рано, однако являются более сложным процессом, чем различения качеств предмета. В формировании пространственных представлений и способов ориентации в пространстве участвуют различные анализаторы (кинестетический, осязательный, зрительный, слуховой, обонятельный). Но у маленьких детей особая роль принадлежит кинестетическому и зрительному анализаторам». По вопросам формирования у детей представлений о пространстве занимались такие известные педагоги — исследователи, как М. Фидлер, Т. И. Ерофеева, В. Новикова, А. А. Столяр, Е. В. Сербина, О. М. Дьяченко, А. М. Леушина, В. В. Данилова и другие известные педагоги — исследователи.
В своем учебном пособии А. А. Столяр писал: » Пространственная ориентировка осуществляется на основе непосредственного восприятия пространства и словесного обозначения пространственных категорий (местоположения, удаленности, пространственных отношений между предметами). В понятие пространственная ориентация входит оценка расстояний, размеров, формы, взаимного положения предметов и их положения относительно тела ориентирующегося». По мнению Ж. И. Шиф, в последние месяцы первого года жизни у глухого ребенка выявляются отличия от слышащего, обусловленные отсутствием слуха. Они выражаются в том, что меньше оказывается число познаваемых предметов и их свойств, медленнее развивается наблюдательность, а выделение зрительно воспринимаемых объектов, не подкрепленное слухом, происходит менее активно, чем у слышащих детей.
Восприятие интенсивно развивается в раннем возрасте в связи с овладением предметными действиями и становлением предметной деятельности. Для получения практического результата важно овладение соотносящими действиями, которые предполагают учет свойств предметов при их сопоставлении, подборе или совмещении их частей. Постепенно внешние действия (пробы, прикладывание, примеривание) переходят во внутренний план.
В раннем возрасте у детей с нарушениями слуха активно развиваются действия с предметами по подражанию, что значительно продвигает развитие восприятия: дети начинают ориентироваться на такие свойства предметов, как цвет, форма, величина, воспринимать некоторые пространственные отношения между предметами. В ходе практической деятельности они овладевают предметными действиями, прежде всего соотносящими (открыванием и закрыванием коробочек, накладыванием предметов один на другой, нанизыванием колечек на стержень и т. д.).
Под предметными действиями понимаются исторически сложившиеся, закрепленные за отдельными предметами общественные функциональные способы их употребления. Предметные действия в отличие от манипуляций, свойственных младенцам, предполагают употребление предметов по назначению. Овладевая предметными действиями, ребенок усваивает назначение предметов, способы действий с ними и технику выполнения этих действий.
В процессе развития предметных действий происходит интенсивное развитие восприятия, формируются основные компоненты мышления. Особое значение при этом имеет овладение предметами-орудиями, например ложкой, расческой, карандашом, которые служат для воздействия на другие предметы и материалы. Их использование требует опосредованных действий, которые первоначально передает ребенку взрослый, а затем ребенок переходит к самостоятельному установлению их в новых условиях, при выполнении других задач. Овладение орудийными действиями связано с развитием мышления, первоначально наглядно-действенного, когда происходит решение задач путем внешних проб, а затем и наглядно-образного, когда решение задачи происходит во внутреннем плане, путем оперирования образами.
На втором и отчасти на третьем году жизни ребенок овладевает употреблением большинства окружающих бытовых предметов. Вначале он использует предмет строго по назначению, а затем знакомство с основными функциями предметов позволяет ребенку более свободно оперировать им. Он может выполнять действие без предмета или с другим предметом, придав ему несвойственную роль. Такое отделение действия от предмета характеризует зарождение знаковой функции сознания и определяет зарождение игры. На втором году жизни у ребенка формируется активный интерес к окружающим предметам, стремление к активному манипулированию предметами, как неспецифическому, так и специфическому. На основе подражания действиям взрослого с предметами плохослышащий ребенок овладевает некоторыми такими умениями, что способствует развитию восприятия. Практическое ориентирование на свойства предметов складывается в основном на третьем году жизни: дети начинают ориентироваться на величину, цвет, форму предметов, пространственные отношения между ними. В практической деятельности с предметами и игрушками происходит развитие соотносящих предметных действий.
Таким образом, практическая ориентировка на качества и свойства предметов складывается у большинства неслышащих детей на третьем году жизни, в то время как у нормально слышащих малышей она формируется в основном на втором году жизни. Несмотря на то, что в большинстве случаев у глухих и слабослышащих детей наблюдаются адекватные действия с предметами или игрушками, отмечается их однократность, неразвернутость, неполнота (ребенок только подносит ложечку ко рту куклы, расческой действует поверх волос, не касаясь их). По подражанию окружающим он переносит в свой опыт действия взрослых, однако воспринимает их не полностью, фрагментарно, недостаточно осмысляя их направленность и значение. Для большинства детей еще недоступны самостоятельный анализ ситуации, выделение существенных для данной деятельности свойств предметов.
По мнению Е. И. Исениной, более позднее появление предметных действий связано с отсутствием понимания речи взрослого и более замедленным формированием взгляда «ищет оценку», который способствует привлечению внимания к предмету и к действию взрослого с ним. Таким образом, одной из основных причин отставания в ориентировки в пространстве является отсутствие или резкое недоразвитие речевого общения и средств невербальной коммуникации (жестов, мимики и др.). Особенности в развитии восприятия у глухих детей по сравнению со слышащими становятся более выраженными на втором-третьем годах, так как слышащие дети в этот период овладевают речью, что существенно продвигает их сенсорное развитие. Его уровни у глухих и слабослышащих детей к трем годам чрезвычайно неоднородны, они зависят от состояния речи, участия взрослых в развитии малыша, способов общения с ним. [ 10 ]
Уже в раннем детстве ребенок достаточно хорошо овладевает умением учитывать пространственное расположение предметов. Однако он не отделяет направлений пространства и пространственных отношений между предметами от самих предметов. Представления о предметах и их свойствах образуются раньше, чем представления о пространстве, и служат их основой.
Первоначальные представления о направлениях пространства, которые усваивает трехлетний ребенок, связаны с его собственным телом. Оно является для него центром, точкой отсчета, по отношению к которой ребенок только и может определять направление. Под руководством взрослых дети начинают выделять и правильно называть свою правую руку. Она выступает как рука, выполняющая основные действия: «Этой рукой я кушаю, рисую, здороваюсь. Значит, она правая». Определить положение других частей тела в качестве правых или левых ребенку удается только по отношению к положению правой руки. Например, на предложение показать правый глаз младший дошкольник вначале отыскивает правую руку (сжимает ее, отводит в сторону и т.п.) и только после этого указывает на глаз. «Правое» и «левое» кажутся ребенку чем-то постоянным, и он не может понять, каким образом то, что для него находится справа, для другого может находиться слева.
Другие направления пространства (спереди, сзади) ребенок тоже относит только к себе. Дальнейшее развитие ориентировки в пространстве заключается в том, что дети начинают выделять отношения между предметами (один предмет за другим, перед другим, слева, справа от него, между другими и т. д.).
Ребенок учится моделировать не только формы, но и пространственные отношения. Он учится передавать их в рисунке, определенным образом располагая изображения людей и предметов на листе бумаги.
Образование представлений о пространственных отношениях тесно связано с усвоением их словесных обозначений, которые помогают ребенку выделять и фиксировать тот или иной вид отношений. При этом в каждом отношении («над-под», «за-перед» ребенок сначала усваивает представление об одном члене пары (например, «над», «перед» , а затем, опираясь на это представление, усваивает второе. Но, усваивая представления об отношениях между предметами, ребенок долго может оценивать эти отношения только со своей позиции, он оказывается не в состоянии изменить точку отсчета, понять, что отношения изменяются, если смотреть на предмет с другой стороны: то, что было спереди, окажется сзади, то, что было слева, будет справа и т.п.
Только к концу дошкольного возраста у детей (да и то далеко не у всех) появляется ориентировка в пространстве, независимая от собственной позиции, умение менять точки отсчета.
Восприятие пространства возникает уже тогда, когда ребенок в возрасте 4 5 недель начинает фиксировать глазами предмет на расстоянии 1 1,5 м. Перемещение взгляда за движущимися предметами наблюдается у детей 2 4 месяцев. На начальном этапе движения глаз являются точка образными, затем наступает вторая фаза скользящих непрерывных движений за движущимися в пространстве предметами, что наблюдается у разных детей в возрасте от 3 до 5 месяцев.
По мере развития механизма фиксации взгляда формируются дифференцированные движения головы, корпуса тела, изменяется само положение ребенка в пространстве. Как пишет об этом Д. Б. Эльконин, в этом возрасте движения предметов вызывают движения глаз.
По-видимому, вначале пространство воспринимается ребенком как нерасчлененная непрерывность. Движение выделяет предмет из окружающего пространства. Сначала фиксация взгляда, затем поворот головы, движение рук и другое показывают, что движущаяся вещь становится объектом внимания ребенка, стимулируя и его собственные движения.
Слежение за движением предмета в пространстве постепенно развивается: сначала ребенок воспринимает предмет, движущийся в горизонтальном направлении, затем в результате длительных упражнений он приучается следить за движением предмета в вертикальном направлении и по кругу. Постепенно движение объекта и самого ребенка начинает совместно развивать сенсорные механизмы, лежащие в основе восприятия пространства. В процессе накопления сенсомоторного опыта возрастает способность различения объектов в пространстве, дифференцировки расстояний. Уже на первом году жизни ребенок начинает осваивать глубину пространства.
Длительное сохранение вертикального положения тела при самостоятельном передвижении (ходьбе) значительно расширяет практическое освоение пространства. Передвигаясь сам, малыш осваивает расстояние одного предмета до другого, делает попытки, напоминающие даже измерение расстояния. Например, держась за спинку кровати одной рукой и желая перейти к дивану, он многократно в разных точках своего движения протягивает руку к дивану, как бы измеряя расстояние, и, найдя наиболее короткое, отрывается от кроватки и начинает двигаться, опираясь на сиденье дивана. С ходьбой возникают и новые ощущения преодоления пространства ощущение равновесия, ускорение или замедление движения, которые сочетаются со зрительными ощущениями.
Такое практическое освоение ребенком пространства функционально преобразует всю структуру его пространственной ориентировки. Начинается новый период в развитии восприятия пространства, пространственных признаков и отношений предметов внешнего мира.
Накопление практического опыта освоения пространства позволяет постепенно овладевать и словом, обобщающим этот опыт. Однако ведущую роль в познании пространственных отношений в раннем и младшем дошкольном возрасте играет еще непосредственный жизненный опыт. Он накапливается у ребенка в разнообразных видах деятельности (подвижные и строительные игры, изобразительная деятельность, наблюдения во время прогулок и т. д.). По мере его накопления движущей силой в формировании системного механизма восприятия пространства все большую роль начинает приобретать слово.
С развитием пространственной ориентации изменяется, совершенствуется и характер отражения воспринимаемого пространства.
Восприятие внешнего мира пространственно расчленено. Такая расчлененность «навязана» нашему восприятию объективным свойством пространства его трехмерностью. Соотнося расположенные в пространстве предметы с различными сторонами собственного тела, человек как бы расчленяет его по основным направлениям, т. е. воспринимает окружающее пространство как местность, соответственно расчлененную на различные зоны: переднюю (правостороннюю, левостороннюю) и заднюю (тоже правостороннюю и левостороннюю). Но как же ребенок приходит к такому восприятию и пониманию? Каковы при этом возможности дошкольников?
Вначале объектами, расположенными впереди, сзади, справа или слева от себя, ребенок считает лишь те, что непосредственно примыкают к соответствующим сторонам его тела или максимально приближены к ним. Следовательно, площадь, на которой ориентируется ребенок, вначале крайне ограниченна. Сама ориентировка осуществляется в этом случае в контактной близости, т. е. в буквальном смысле слова на себе и от себя.
В 3 года у детей появляется возможность зрительной оценки расположения объектов относительно исходной точки отсчета. Границы отражаемого пространства как бы отодвигаются от самого ребенка, однако определение объектов, расположенных впереди, сзади, справа или слева, связывается с представлением о крайне узких участках пространства, непосредственно примыкающих к сагиттальной и фронтальной линиям. Это как бы прямые линии на местности, идущие перпендикулярно каждой из сторон субъекта, в котором зафиксирована точка отсчета. Положение объекта под углом 30 45 в передне-правой, например, зоне не определяется ребенком ни как впереди, ни как справа расположенным. «Это не впереди, а побочее», обычно говорят в таких случаях дети или: «Это не справа, а немножко кпереди» и т. п. Пространство, воспринимаемое вначале диффузно, теперь как бы делится на участки.
В 5 лет площадь выделенных ребенком участков: переднего, заднего, правого, левого постепенно увеличивается. Все более возрастает степень их удаленности по той или иной линии (фронтальной или сагиттальной). Теперь даже удаленные объекты определяются ребенком как расположенные впереди или сзади, справа или слева от него. Увеличивается постепенно и площадь выделенных участков от сагиттальной и фронтальной линий, происходит как бы их сближение. Постепенно местность начинает осознаваться ребенком как целое в ее непрерывном единстве. Каждый участок или зона -еще абсолютизируется и определяется как передний, задний, правый или левый, которые вначале строго изолированы друг от друга. Возможность взаимно переходов пока исключается.
Позднее ребенок выделяет преимущественно две зоны: или правую и левую, или переднюю и заднюю. В каждой из них выделяется еще два участка (или две стороны): в передней, например, зоне участок, расположенный впереди справа и впереди слева; в задней расположенный сзади справа и сзади слева. Если выделены правая и левая зоны, то участками в них будут: участок, расположенный справа впереди и справа сзади; тоже слева впереди и слева сзади. Промежуточные точки пространства теперь четко обозначаются ребенком: это впереди справа и впереди слева и т. д. Овладев словесным обозначением, ребенок точнее ориентируется в пространстве, лучше осмысливает расчлененность воспринимаемого единого пространства по основным направлениям. Дети выделяют различные зоны и участки внутри каждой из них, допуская при этом возможности взаимно перехода и некоторой подвижности их границ. Изучение развития детей дошкольного возраста до обучения показало, что самого высшего уровня достигают лишь отдельные дети 6 -7 лет. Но при условии обучения он становится доступным для всех детей 6 лет.
Этапы пространственной ориентации «на себе», «от себя» и «от объектов» не сменяют друг друга, а сосуществуют, вступая в сложные диалектические взаимоотношения. Выше уже указывалось, что ориентировка «на себе» не только определенная ступень, но и непременное условие и при ориентировке в расположении предметов как «от себя», так и «от объектов». Определяя расположение предметов, человек постоянно соотносит окружающие предметы с собственными координатами. Это особенно отчетливо делает ребенок, чтобы определить правое и левое от человека, стоящего напротив: ребенок прежде всего определяет данные стороны «на себе», затем совершает мысленный поворот на 180 и, встав в позицию напротив стоящего человека, определяет его правую и левую сторону. Только после этого ребенок сможет определить пространственное расположение справа и слева от другого человека. Следовательно, ориентировка «на себе» является исходной.
Ориентировка «от себя» предполагает умение пользоваться системой, когда началом отсчета является сам субъект, а ориентировка «от объектов» требует, чтобы началом отсчета был тот объект, по отношению к которому определяется пространственное расположение других предметов. Для этого необходимо уметь вычленять различные стороны этого объекта: переднюю, заднюю, правую, левую, верхнюю, нижнюю.
Развитие пространственной ориентации в расположении предметов «на себе», «от себя», «от другого объекта» и происходит в период дошкольного возраста. Показателем ее развития у детей может служить постепенный переход от использования ребенком системы с фиксированной точкой отсчета («на себе» к системе со свободно перемещаемой точкой отсчета («на других объектах»).
Познание ребенком пространства и ориентировка в нем процесс сложный и длительный, а развитие у детей пространственных представлений требует специального обучения. Его основой должно быть прежде всего накопление знаний о предметах окружающего мира в их пространственных отношениях. Восприятие пространства не ограничивается лишь накоплением чувственного опыта.
С возрастом развивается стремление к более точному определению пространственных отношений, численному их выражению. Чисто сенсорный опыт восприятия пространства перестраивается в логическое его познание посредством измерения. Большое значение для формирования механизма вторично сигнальной регуляции пространственного различения имеет словарная работа и воспитание культуры речи как на специальных занятиях (по математике, по развитию речи, изобразительной деятельности, на физкультурных), так и в играх детей, в их повседневной жизни.
Ориентировка в пространстве. Пособие для детей 4-7 лет.
Русские народные аудиосказки
- Волшебные (62)
- Про животных (42)
- Бытовые (27)
- Русские народные аудиосказки (все) (131)
Русские аудиосказки
- Бианки В. В. (31)
- Козлов С.Г. (29)
- Абрамцева Н.К. (27)
- Сутеев В.Г. (23)
- Прокофьева С.Л. (22)
- Пляцковский М.С. (20)
- Усачёв А.А. (20)
- Бажов П.П. (17)
- Мамин-Сибиряк Д.Н. (14)
- Толстой А.Н. (13)
- Заходер Б.В. (12)
- Михалков С.В. (12)
- Салтыков-Щедрин М.Е. (12)
- Остер Г.Б. (12)
- Успенский Э.Н. (10)
- Иванов А.А. (9)
- Пермяк Е.А. (9)
- Пушкин А.С. (8)
- Цыферов Г. (7)
- Онисимова О. (7)
- Берестов В.Д. (6)
- Одоевский В.Ф. (6)
- Крюкова Т.Ш. (3)
- Огурцова Л.В. (3)
- Катаев В.П. (2)
- Телешов Н.Д. (2)
- Маркин Г. (1)
- Епифановы А. и А. (1)
- Волков А. (0)
- Русские аудиосказки (все) (338)
Зарубежные аудиосказки
- Ганс Христ. Андерсен (54)
- Братья Гримм (50)
- Дональд Биссет (25)
- Харрис Д.Ч. (24)
- Родари Дж. (12)
- Киплинг Р. (11)
- Хогарт Энн (11)
- Астрид Линдгрен (11)
- Шарль Перро (11)
- Уайльд О. (6)
- Стюарт П. (4)
- Вильгельм Гауф (4)
- Поттер Б. (1)
- Топелиус С. (1)
- Зарубежные аудиосказки (все) (225)
Сборник аудиосказок
- Сказки Диснея (47)
- Сказки-мультфильмы (40)
- Для малышей (10)
- Классические шедевры (9)
- Сборник аудиосказок (все) (106)
Аудиосказки народов мира
- Британские аудио-и (44)
- Белорусские аудио-и (32)
- Восточные аудио-и (31)
- Латышские аудио-и (22)
- Украинские аудио-и (19)
- Скандинавские аудио-и (17)
- Арабские аудио-и (3)
- Аудиосказки народов мира (все) (168)
Как ориентация в пространстве представлена углами Эйлера?
Если вы используете шестиосевую роботизированную руку, такую как Meca500 от Mecademic, которая используется в этом руководстве в качестве примера, вам, скорее всего, будет интересно расположить его инструмент (рабочий орган ) в различных ориентациях. Другими словами, вы должны иметь возможность запрограммировать своего робота так, чтобы его рабочий орган перемещался как в желаемое положение, так и в желаемую ориентацию (то есть в желаемую позу ). Конечно, вы всегда можете толкнуть рабочий орган своего робота или вручную привести его примерно в желаемую позу, но этот так называемый метод онлайн-программирования утомителен и очень неточен.Гораздо эффективнее рассчитать и определить желаемую позу в автономном режиме. Кроме того, для того, чтобы определить инструмента опорного кадра , связанный с конечным эффектором (как на рисунке показан ниже), вам нужно будет вычислить позу этого опорного инструмента кадра относительно фланца опорной рамы .
Вам необходимо знать углы Эйлера, чтобы определить опорную рамку инструмента.В трехмерном пространстве вам нужно как минимум шесть параметров для определения позы. Например, положение рабочего органа робота или, точнее, TCP ( центр инструмента ), обычно определяется как координаты x , y и z начала координат Система отсчета инструмента относительно мировой системы отсчета . Но как тогда определить ориентацию в пространстве?
«Изображение ориентации в пространстве — сложная проблема».
Изображение ориентации в пространстве — сложная проблема. Теорема Эйлера о вращении утверждает, что в (3D) пространстве любое перемещение твердого тела таким образом, что точка на твердом теле остается неподвижной, эквивалентно одиночному вращению вокруг оси, проходящей через неподвижную точку. Соответственно, такое вращение можно описать тремя независимыми параметрами: двумя для описания оси и одним для угла поворота.Однако ориентацию в пространстве можно представить несколькими другими способами, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Некоторые из этих представлений используют более трех параметров, чем необходимо.
Наиболее распространенный способ преобразования координат позиции от одной декартовой (3D) опорного кадра, F , к другому, Р», является матрицей вращения. Таким образом, эта матрица 3 × 3 может быть использована для представления ориентации опорного кадра F» по отношению к системе отсчета F . Однако это представление, которое часто необходимо, как мы обнаружим позже, не является компактным и интуитивно понятным способом определения ориентации.
Еще один гораздо более компактный способ определения ориентации — кватернион. Эта форма представления состоит из нормализованного вектора из четырех скаляров. Кватернион обычно используется в контроллерах роботов, поскольку он не только более компактен, чем матрица вращения, но и менее подвержен ошибкам аппроксимации. Более того, во время интерполяции между двумя разными ориентациями элементы кватерниона непрерывно изменяются, избегая разрывов, присущих трехмерным параметризациям, таким как углы Эйлера.Тем не менее кватернион редко используется в качестве средства связи между пользователем и контроллером робота, поскольку он не интуитивно понятен.
Подробное определение углов Эйлера
Безусловно, наиболее распространенным способом сообщить пользователю ориентацию в пространстве или позволить пользователю определить ориентацию в программном обеспечении САПР или в контроллере робота является использование углов Эйлера . Поскольку термин «углы Эйлера» часто используется неправильно, мы подготовили это интерактивное руководство.
«[…] термин углы Эйлера часто используется неправильно […]»
Углы Эйлера представляют собой набор (или, скорее, последовательность) трех углов, которые могут быть обозначены, например, как α , β и γ . (Часто углы Эйлера обозначаются как крен , шаг и рысканье ). Углы Эйлера определяются следующим образом: Рассмотрим две декартовых правосторонних трехмерных системы отсчета, одна из которых будет условно называться фиксированной рамкой, а другой будет называться мобильным фреймом.Две системы отсчета изначально совпадают. Чтобы определить ориентацию третьего кадра (все три кадра имеют одно и то же начало), мобильный кадр приводится в указанном ниже порядке, чтобы он совпал с третьим кадром, путем поворота мобильного кадра
- относительно оси x , y или z фиксированной рамки или x ‘, y’ или z ‘ подвижной рамки, на α градуса,
- , затем вокруг оси x , y или z фиксированной рамки или x ‘, y’ или z ‘ подвижной рамки, на β градусов,
- и, наконец, о оси x , y или z фиксированной рамки или x ‘, y’ или z ‘ подвижной рамки на γ градуса.
Порядок, в котором выполняются три поворота, важен. Таким образом, всего у нас есть 216 (6 3 ) возможных последовательностей: x → y → z , y → y → z , z → y → z , x ‘ → y → z , y’ → y → z , z ‘ → y → z и т. д. Однако последовательность из трех вращений, в которой два последовательных вращения происходят вокруг одной и той же оси (например,g., y → y → z ) не может описать общую ориентацию. Кроме того, до первого вращения x совпадает с x ‘, y совпадает с y’ , а z совпадает с z ‘. Следовательно, из всех этих 216 комбинаций существует только двенадцать уникальных значимых упорядоченных последовательностей вращений или двенадцать соглашений об углах Эйлера: XYX, XYZ, XZX, XZY, YXY, YXZ, YZX, YZY, ZXY, ZXZ, ZYX, ZYZ.
При этом каждая из двенадцати комбинаций эквивалентна трем другим последовательностям.Другими словами, каждое соглашение об углах Эйлера можно описать четырьмя различными способами. Например, соглашение ZYX эквивалентно последовательностям z → y → x , x ‘ → y’ → z ‘, y → z’ → x и y → x → z ‘. К счастью, никто не описывает углы Эйлера последовательностями, в которых одни вращения относятся к осям подвижной рамы, а другие — к фиксированным осям (например,g., последовательности вроде y → z ‘ → x и y → x → z’ ).
Таким образом, хотя существует двенадцать различных соглашений об углах Эйлера, каждое из них обычно описывается двумя разными способами: либо как последовательность вращений вокруг осей фиксированной рамы, либо как последовательность поворотов вокруг осей подвижной рамы. Следовательно, может быть удобно говорить о фиксированных и мобильных условных обозначениях, хотя они эквивалентны. Например, фиксированное соглашение об угле Эйлера XYZ описывается последовательностью x → y → z , в то время как мобильное соглашение об угле Эйлера ZYX описывается как z ‘ → y’ → x ‘ , но оба они эквивалентны, как мы увидим позже.
В робототехнике FANUC и KUKA используют фиксированное соглашение об угле Эйлера XYZ, а ABB — мобильное соглашение об угле Эйлера ZYX. Кроме того, Kawasaki, Omron Adept Technologies и Stäubli используют мобильное соглашение об угле Эйлера ZYZ. Наконец, углы Эйлера, используемые в CATIA и SolidWorks, описываются мобильным соглашением об углах Эйлера ZYZ.
«В Mecademic мы используем мобильное соглашение об угле Эйлера XYZ».
В Mecademic мы используем мобильное соглашение об углах Эйлера XYZ и поэтому описываем углы Эйлера как последовательность x ‘ → y’ → z ‘.Почему быть другим? Причина в том, что раньше мы предлагали механический захват для обработки осесимметричных заготовок (см. Видео), который приводился в действие двигателем соединения 6. Шестиосевой робот, оснащенный таким захватом, может управлять только двумя степенями свободы вращения, или более конкретно, направление оси шарнира 6, то есть направление оси симметрии заготовки. В выбранном соглашении об углах Эйлера углы α и β определяют это направление, тогда как угол γ игнорируется, поскольку он соответствует неконтролируемому паразитному вращению.
Наш апплет, представленный ниже, поможет вам понять углы Эйлера. Вы можете выбрать одно из двенадцати возможных соглашений об углах Эйлера, щелкнув поля x , y и z первого, второго и третьего поворота. (Последовательность углов Эйлера по умолчанию — это та, которую использует Mecademic.) Чтобы переключаться между поворотами вокруг осей фиксированных или подвижных рамок, вам нужно дважды щелкнуть по любому из этих девяти полей. Оси неподвижной рамы показаны серым цветом, а оси подвижной рамы — черным. Оси x и x ‘ нарисованы красным, y и y’ — зеленым, а z и z ‘ — синим. Проведение мышью по любой из трех синих горизонтальных стрелок изменяет соответствующий угол Эйлера. Кроме того, вы можете напрямую установить значение угла Эйлера (в градусах) в соответствующем текстовом поле под стрелкой. Наконец, вы можете перетащить указатель мыши на опорный кадр, чтобы изменить точку обзора.
R = R x (0 °) R x (0 °) R x (0 °) = |
|
Вычисление углов Эйлера с помощью матриц вращения
С помощью приведенного выше апплета вы увидите ориентацию мобильного кадра относительно фиксированного кадра для данного набора углов Эйлера на крайнем правом подфигуре. К сожалению, однако на практике ситуация обычно обратная. У вас часто есть две системы отсчета, и вы хотите найти углы Эйлера, описывающие ориентацию одного кадра по отношению к другому.
Для ориентации, в которой по крайней мере две оси параллельны, вы можете попытаться угадать углы Эйлера методом проб и ошибок. Например, посмотрите на изображение, в начале этого урока и попытаться найти углы Эйлера, используемый Mecademic, которые определяют ориентацию опорного инструмента отсчета, связанной с захватом, относительно опорного фланца рамы.Ответ: α = −90 °, β = 0 °, γ = −90 °. Не так-то просто получить, правда? Таким образом, чтобы быть более эффективным, вы должны все-таки изучить матрицы вращения.
Как мы уже упоминали, любую ориентацию в пространстве можно представить с помощью матрицы вращения 3 × 3. Например, поворот на α вокруг оси x , поворот на β вокруг оси y и поворот на γ вокруг оси z , соответственно, соответствуют следующим трем поворотам. матрицы:
R x ( α ) = |
|
R y ( β ) = |
|
R z ( γ ) = |
|
Мы будем называть вышеуказанные матрицы базовыми матрицами вращения . Чтобы получить продукт основных матриц вращения, который соответствует последовательности вращений, начните с записи основной матрицы вращения, соответствующей первому вращению. Например, если первое вращение происходит вокруг оси x (или x ‘), то напишите R x ( ψ ), где ψ — угол поворота.Для каждого последующего вращения, после умножения (справа умножить) текущий результат со следующей матрицей вращения, если вращение вокруг оси подвижного опорного кадра, или предварительно умножить (слева умножить) текущий результат со следующей матрицей вращения , если вращение происходит вокруг оси фиксированной системы отсчета. Воспользуйтесь нашим апплетом, чтобы увидеть результат основных матриц вращения. Например, последовательность вращения x ‘ → y’ → z ‘ соответствует произведению R = R x ( α ) R y ( β ) R z ( γ ). Таким образом, матрица вращения, которая соответствует углам Эйлера, используемым Mecademic, равна:
R ( α , β , γ ) = |
|
Следовательно, для данной ориентации вам нужно будет сделать две вещи: Во-первых, вам нужно найти матрицу вращения, которая соответствует вашей ориентации. Во-вторых, вам нужно извлечь углы Эйлера с помощью пары простых уравнений. Давайте сначала покажем вам два способа найти матрицу вращения.
Рассмотрим пример, показанный на рисунке ниже, где нам нужно найти матрицу поворота, представляющую ориентацию кадра F ‘ по отношению к кадру F .(Напомним, что мы всегда представляем ось x красным, ось y зеленым, а ось z синим.)
Пример, представляющая ориентацию одной системы отсчета относительно другойЗдесь, легко видеть, что если мы выравниваем третий опорный кадр с F , который будет действовать в качестве подвижной рамы, затем повернуть этот кадр о его г ‘ось θ — 90 °, а затем повернуть ее вокруг оси y ‘ на φ градуса, мы получим ориентацию F ‘. Таким образом, матрица вращения, которую мы ищем:
R желаемый = R z ( θ — 90 °) R y ( φ ) = |
|
В качестве альтернативы мы можем получить указанную выше матрицу вращения напрямую. Его первый, второй и третий столбцы представляют координаты единичных векторов по оси x , y и z соответственно кадра F ‘ по отношению к кадру F .
Теперь, когда у вас есть матрица вращения, которая представляет желаемую ориентацию, вам просто нужно решить систему из девяти скалярных тригонометрических уравнений R желаемое = R ( α , β , γ ), для α , β и γ .К счастью, у этой проблемы есть общее решение, и мы просто дадим вам уравнения для использования.
Пусть желаемая ориентация кадра F ‘ относительно кадра F представлена следующей матрицей поворота:
R желаемый = |
|
Углы Эйлера (в градусах) в соответствии с соглашением о мобильных XYZ, используемым Mecademic, затем получаются в соответствии со следующими двумя случаями:
Случай 1: r 1,3 ≠ ± 1 (т.е. ось z ‘ рамы F’ не параллельна оси x рамы F ).
β = asin ( r 1,3 ), γ = atan2 (- r 1,2 , r 1,1 ), α = atan2 (- r 2,3 , r 3,3 ).
Случай 2: r 1,3 = ± 1 (т.е. ось z ‘ кадра F’ параллельна оси x кадра F ).
β = r 1,3 90 °, γ = atan2 ( r 2,1 , r 2,2 ), α = 0.
В общем случае 1 мы фактически имеем два набора решений, в которых все углы находятся в полуоткрытом диапазоне (-180 °, 180 °). Однако вычислять оба набора решений бесполезно, поэтому представлен только первый, в котором -90 ° < β <90 °. Также обратите внимание, что в нашем решении мы используем функцию atan2 (y, x). Помните, что в некоторых языках программирования, в некоторых научных калькуляторах и в большинстве программ для работы с электронными таблицами аргументы этой функции инвертированы.
Наконец, отметим, что случай 2 соответствует так называемой особенности представления . Эта особенность присутствует в любом трехпараметрическом представлении ориентации в трехмерном пространстве (не только в выборе углов Эйлера Mecademic).Это похоже на задачу представления точек на сфере только двумя параметрами. Например, долгота на Земле не определяется на Южном и Северном полюсах Земли. Другими словами, эта особенность не имеет ничего общего с особенностями механизмов (например, так называемого карданного замка ), которые соответствуют реальным физическим проблемам (например, потеря степени свободы).
Упражнение
Рассмотрим следующую реальную ситуацию, которая произошла с нами. Мы хотели прикрепить дозирующий клапан FISNAR к рабочему органу нашей роботизированной руки Meca500.Естественно, инженер, который проектировал и обрабатывал адаптер, не заботился об углах Эйлера, а интересовался только обрабатываемостью и достижимостью. В его конструкции было по существу два поворота на 45 °. Во-первых, он использовал два диаметрально противоположных резьбовых отверстия на фланце робота для крепления адаптера, что привело к первому повороту на 45 °. Во-вторых, угол между плоскостью сопряжения фланца и осью дозатора составлял 45 °.
Пример трудности определения углов ЭйлераНа рисунке выше показана фактическая установка (слева) и рамка инструмента (справа), которые необходимо определить.Обратите внимание, что при использовании акси-симметричных инструментов, как правило, инструмент z совмещают с осью инструмента. Это особенно полезно с мобильным соглашением об углах Эйлера XYZ, поскольку редутантное вращение вокруг акси-симметричного инструмента соответствует третьему углу Эйлера, γ . Таким образом, первые два угла Эйлера определяют ось инструмента, а третий можно использовать для выбора оптимальной конфигурации робота (т.е. вдали от сингулярностей).
«При использовании акси-симметричных инструментов обычной практикой является выравнивание оси z инструмента с осью инструмента.«
Возвращаясь к нашему примеру, мы покажем теперь, что невозможно вычислить углы Эйлера в соответствии с мобильным соглашением XYZ методом проб и ошибок. Действительно, для этого выбора системы отсчета инструмента мы можем представить окончательную ориентацию как последовательность следующих двух вращений: R = R z (45 °) R y (45 °). Отсюда мы можем извлечь углы Эйлера в соответствии с мобильным соглашением XYZ, используя ранее описанные уравнения, и получить: α = −35.264 °, β = 30,000 °, γ = 54,735 °. Убеждены ли вы теперь, что для подобных ситуаций вам действительно нужно овладеть углами Эйлера?
Особенности представления и ошибки ориентации
В случае мобильного соглашения об угле Эйлера XYZ, если ось z ‘ кадра F’ параллельна оси x кадра F , имеется бесконечное количество пар α и γ , который будет определять ту же ориентацию. Очевидно, что вам нужен только один, чтобы определить желаемую ориентацию, поэтому мы произвольно установили α равным нулю. Более конкретно, если β = 90 °, то любая комбинация α и γ , например α + γ = φ , где φ — любое значение, будет соответствовать тому же самому ориентации и выводится контроллером Mecademic как {0, 90 °, φ }. Аналогично, если β = −90 °, то любая комбинация α и γ , такая, что α — γ = φ , где φ — любое значение, будет соответствовать одному и тому же ориентации, и выводится контроллером Mecademic как {0, −90 °, — φ }.Обратите внимание, однако, что если вы попытаетесь представить ориентацию кадра F ‘ относительно кадра F и оси z’ кадра F ‘ будет почти параллельна оси x кадр F (т.е. β очень близко к ± 90 °), углы Эйлера будут очень чувствительны к числовым ошибкам. В таком случае вам следует ввести как можно больше цифр после десятичной точки при определении ориентации с использованием углов Эйлера.
Рассмотрим следующую ситуацию, которая вызвала беспокойство у нескольких пользователей нашего Meca500.Вы устанавливаете ориентацию системы координат инструмента по отношению к мировой системе координат на {0 °, 90 °, 0 °}, что является сингулярностью представления. Затем вы сохраняете эту ориентацию и перемещаете рабочий орган в пространстве в несколько положений. В некоторых положениях из-за числового шума контроллер не обнаруживает условие r 1,3 = ± 1 (случай 2, как упомянуто выше) и вычисляет углы Эйлера, как если бы ориентация не соответствовала сингулярности представления. Таким образом, контроллер возвращает что-то вроде {41.345 °, 90,001 °, -41,345 °}, что кажется совершенно неправильным и очень далеким от {0 °, 90 °, 0 °}. Ну это не так.
В отличие от ошибок положения, которые измеряются как √ (Δ x 2 + Δ y 2 + Δ z 2 ), ошибки ориентации не связаны напрямую с вариациями углов Эйлера, особенно близко к особенностям представления. Чтобы лучше понять эту так называемую неевклидову природу углов Эйлера, рассмотрим сферические координаты, используемые для представления местоположения на Земле.На Северном полюсе широта составляет 90 ° (северная широта), но какая долгота? Долгота на Северном полюсе не определена или может иметь любое значение. Теперь представьте, что мы движемся всего на 1 мм от Северного полюса в направлении Гринвича. В этом случае широта будет 89,99999999 °, но теперь долгота будет иметь значение 0 °. Еще раз представьте, что вы возвращаетесь к Северному полюсу и перемещаетесь на 1 мм в направлении Токио. Новая долгота будет примерно 140 °. Между двумя вашими местоположениями погрешность по долготе составляет 140 °! Однако реальная угловая погрешность будет примерно равна 0.00000002 °.
Ситуация, описанная выше, аналогична всем другим соглашениям об углах Эйлера. В зависимости от соглашения об углах Эйлера, соответствующая особенность представления возникает, когда конкретная ось кадра F ‘ параллельна другой конкретной оси кадра F. В такой сингулярности представления первый и третий поворот становятся зависимыми.
В заключение, если вы не освоите углы Эйлера (или не используете сложное программное обеспечение для автономного программирования), и, в частности, соглашение, используемое для программирования вашего робота, вы вряд ли сможете программировать что-либо, кроме простых операций захвата и размещения.Поскольку робототехника — это непросто, мы делаем все возможное, чтобы помочь вам понять основы.
© Mecademic Полное или частичное воспроизведение данного руководства строго запрещено.
Ориентация в пространстве и времени — Art Planet
Здравствуйте, друзья. В этом посте я представлю наш глобальный контекст, которым является Ориентация в пространстве и времени . По сути, это относится к развитию и вовлечению того, как оно развивалось до сегодняшнего дня.Он подразделяется на множество различных категорий, включая указанные выше:
- цивилизации и социальные истории, наследие; паломничество, миграция, перемещение и обмен
- эпохи, эпохи, поворотные моменты и «большая история»
- Масштаб, продолжительность, частота и изменчивость
- народы, границы, обмен и взаимодействие
- природные и антропогенные ландшафты и ресурсы
- эволюция, ограничения и адаптация
В дополнение к этому, я могу сделать вывод, что ориентация в пространстве и времени имеет большое отношение к обществу и жизни, поскольку в основном ведет к их вовлечению. Например, на планете искусства это относится к тому, как оно менялось с течением времени и развивалось в окружающей среде и на элементах. Например, как человек эволюционировал, не научившись ходить, говорить или даже писать, в отличие от сегодняшнего дня. Или даже автомобили, начиная от пешеходов и велосипедов и заканчивая потрясающими автомобилями, которые есть у нас сегодня; или даже как естественная среда стала более современной и технологии, существующие сегодня. Мы устанавливаем границы и создаем неожиданный новый старт. Помимо этого, это также может относиться к личной истории, когда мы, люди, открываем новые науки или исследования.Точно так же, как Эдисон открыл свою теорию лампочки, которая развила мир до того, что мы имеем сегодня. Изучив больше об ориентации в пространстве и времени, я понял концепцию, что она имеет какое-то отношение к сегодняшнему обществу и как оно изменилось с течением времени. Таким образом, мой фотомонтаж будет основан на развитии зданий и на том, как они менялись во времени и пространстве, оказывая при этом эффект эволюции и изменений в природном окружении и ландшафтах в жизни.
Артикул:
- Разработка, программа Myp.(н.о.): н. стр. Интернет.
Нравится:
Нравится Загрузка …
Связанные
Как изобразить их ориентацию в пространстве на двухмерном листе бумаги?
Чтобы представить плоскости и линии, а также поиграть с ними, мы используем диаграммы ориентации, также называемые стереосетями. Сама диаграмма представляет собой экваториальную плоскость нижней полусферы (единичного радиуса).
Любая линия D, независимо от ее ориентации и положения в пространстве, должна проходить через центр (O).Эта линия пересекает нижнее полушарие в точке M (рисунок).
Для представления плоскости мы используем нормаль (прямую, перпендикулярную плоскости), которая затем становится линией D. В этом случае M называется полюсом плоскости. Поэтому ориентация в пространстве любого структурного объекта (линии или плоскости) представлена точкой в нижней полусфере.
M проецируется в m в экваториальной плоскости полушария в соответствии с проекцией Ламбертса (используемой в структурной геологии), проекцией, которая немного отличается от стереографической проекции (ранее использовавшейся минералогами).Следовательно, строго говоря, стереосеть не обязательно стереографическая!
Экваториальная плоскость теперь содержит точки данных, соответствующие плоскостям и линиям, имеющим любую ориентацию в пространстве. Стереографическая проекция также называется равноугловой, а проекция Ламберта также называется равноугольной проекцией.
Сравните оба типа проекций на следующем рисунке. Поскольку мы используем проекцию равных площадей, мы часто ссылаемся на диаграммы ориентации, а не на стереосети.
Равноплощадочная проекция не изменяет площади: S / s = постоянный независимо от ориентации S в пространстве.
Стереографическая проекция не изменяет углы между линиями, независимо от их положения в пространстве. Структурным геологам, которые составляют статистику ориентации (диаграммы плотности), необходимо использовать проекцию равных площадей.
Равноплощадочная проекция (проекция Ламберта).Чтобы упростить графическое использование диаграммы ориентации, диаграмма построена с использованием меридианов и параллелей с 2 (тонкие линии) и 1 шагом (жирные линии).
При обычном использовании стереосистемы PP вертикальный. Поэтому диаграмма представляет собой горизонтальную плоскость (карту) и ориентирована по северу. Меридианы соответствуют пересечению плоскостей, содержащих ось PP, их еще называют большими окружностями. Параллели соответствуют плоскостям, перпендикулярным ПП, их называют кружками.Самый большой маленький круг, который содержит центр сферы, является большим кругом (экватором сети). Сетка выполняет только одну функцию: упрощает графическое отображение углов (ориентации плоскостей или линий).
Например, если нужно измерить угол между двумя линиями в пространстве (две точки на диаграмме), необходимо выровнять их по одному и тому же большому кругу (поместить их в одну плоскость, меридиан). Вот почему необходимо работать с прозрачным листом (помещенным на диаграмму ориентации и который можно вращать вокруг булавки), чтобы выровнять точки данных по меридиану.
В определенных обстоятельствах может потребоваться повернуть точки данных вокруг оси. Оси простого вращения — это линия Север-Юг (следуйте маленьким кружкам) и вертикальная ось (вращение прозрачного листа вокруг булавки). Любое другое вращение выполняется посредством комбинации этих двух осей вращения (север-юг и вертикальная).
Обучение
I- Измерение самолета: простирание и падение.
Обведите полюса и циклографические проекции следующих плоскостей:
115 с.ш. 30 (простирание 115: с севера на восток или по часовой стрелке; 30: падение к северу); 155 SW 30; 80 S 70; 25 Вт 10.
II- Измерение линии: тренд и падение.
Разместите репрезентативные точки следующих линий:
105 W 45 (тренд 105: простирание вертикальной плоскости, проходящей через линию, направление по часовой стрелке с севера; погружение: падение W45 к западу); 130 E 15; 05 N 80; 90 Вт 50 и т. Д.
III- Определите пересечение двух плоскостей (два метода).
IV- Графическое представление элементов складки (рисунок).
Дата: 29.01.2015; вид: 3578
Ориентационное пространство — Большая химическая энциклопедия
Как мы упоминали в последнем абзаце, для большинства экспериментов с образцами растворов существует гораздо меньшая неопределенность в параметре k2, чем это часто предполагается или подозревается. Даже для хромофоров с твердо фиксированной ориентацией большая часть пространства относительной ориентации моментов перехода хромофоров такова, что K2 часто находится недалеко от 2/3 [6, 10, 89]. Маловероятно, что донор и акцептор молекулы будут ориентированы таким образом, что применяются крайние значения k2, потому что конфигурационное пространство ориентации для значений, близких к этим крайним значениям, относительно невелико [6]. Однако это не делает скидку, особенно для фиксированных ориентаций и расстояний между молекулами D и A, что k2 может принимать конкретное значение, сильно отличающееся от 2/3, и тогда это должно быть известно, чтобы сделать разумную оценку rDA. [Pg.30]Следует отметить, что критическое значение, данное уравнением. (2.5.11) ровно вдвое меньше, чем для двух квадрупольных ориентаций на квадратной решетке (ср. Уравнение (2.5.7)). Это подтверждение вывода о том, что уменьшение критической температуры вдвое является результатом соответствующего изменения размерности ориентационного пространства. Таким образом, можно с полным основанием ожидать, что критическая температура для треугольной решетки четверок с произвольной плоской ориентацией также должна быть примерно вдвое меньше… [Pg.50]
Таким образом, мы предполагаем, что барьер высок и поток вероятности Q связывает два компактных пятна в ориентационном пространстве, которые локализованы на полюсах единичной сферы. Соответственно, на полный поток накладывается требование бездивергентности, то есть предполагается, что во всем интервале координат, за исключением окрестностей [0, f>] и [If2,71] полюсов, величина B sin, если Qn постоянно. Применяя это условие к определенному соотношением (4. 37), получаем уравнение, которое связывает градиенты энергии и функции распределения… [Pg.435]
Хотя было доказано, что combiBUILD может быть полезен, когда известна ориентация привязки каркаса, это не всегда так. Комбинаторный алгоритм DOCK был разработан как более общий инструмент для исследования виртуальных библиотек [52]. Комбинаторный DOCK уделяет больше внимания поиску ориентационного пространства, то есть тому, как возможные комбинаторные соединения ориентированы в активном сайте, и меньше внимания поиску конформационного пространства. . [Стр.168]
Рисунок 3.Карта ориентационного пространства для молекулы с основными группами A, B и C. Каждая ось представляет собой расстояние между двумя точками. |
Здесь Vp используется для обозначения того, что градиент действует по отношению к пространству ориентации p, 32 и D — коэффициент диффузии для вращательного броуновского движения. [Pg.62]
Твердотельные фотореакции характеризуются своей хемо-, регио- и стереоселективностью, которые часто сильно отличаются от таковых в растворе (1).Эти особенности происходят из кристаллической структуры исходной молекулы, которая упорядочена относительно упаковки, расстояния, взаимной ориентации, пространственной симметрии и конформации молекулы. Реакции в кристаллах обычно протекают с минимальным движением атомов и молекул в результате физических ограничений кристаллической решетки (топохимический принцип) (2). Предсказание и управление кристаллической структурой и реакционной способностью путем разработки химической структуры (инженерия кристаллов) является одной из наиболее привлекательных задач современной твердотельной фотохимии (3).[Pg.469]
Если предположить, что все ориентации частиц равновероятны, то при интегрировании по пространству ориентации можно обнаружить, что применяется обычная форма закона Пика в физическом пространстве … [Pg.420]
Форма полости и Гостевой дом Qroup P3 21 … [Pg.77]
Организация пространств Выделение и сохранение открытых функциональных и ориентированных на процессы пространств в приложениях DMU. Основная проблема заключается в учете одновременных требований к пространствам.[Pg.2858]
В жидкости в результате межмолекулярных взаимодействий молекулы непрерывно вращаются и перемещаются. Таким образом, если бы мы могли пометить молекулу и изучить ее детальное движение, мы бы обнаружили, что она выполняет случайное броуновское движение не только в трехмерном позиционном пространстве, но также и подобное движение в трехмерном ориентационном пространстве. Для простоты давайте сначала рассмотрим движение меченой молекулы вытянутой формы в растворителе из сферических молекул, как показано на рисунке 3.А.1 ниже. [Pg.43]
Множество всех возможных вращений g называется пространством ориентации или пространством Эйлера, причем такое представление каждого конкретного вращения является точкой в этом трехмерном пространстве. [Стр.178]
Сначала предположим, что пространство ориентации разделено на маленькие квадраты Agi. Чтобы охарактеризовать ориентацию зерен данного образца, в каждой ячейке ищут относительный объем зерен, ориентация которых попадает в эту ячейку. Когда размер Agi стремится к нулю, получается определение ODF, / (), то есть ,… [Стр.179]
Эти два первых примера ODF особенно просты. Обычно промышленные процессы, связанные с изготовлением материалов (отверждение, термообработка, фазовые превращения, деформация и т. Д.), Приводят к гораздо более сложным кристаллографическим текстурам. Это проиллюстрировано на рис.