HTC Vive 控制機械臂的演示
在考慮過現(xiàn)有的技術(shù)和他們用戶的需求后，決定開發(fā)出一個新的工具，可通過虛擬用戶界面來操縱現(xiàn)實世界的設備。而選擇了可以通過虛擬顯示技術(shù)VR技術(shù)的應用來直觀地進行操縱的機械臂，以作為目標的概念驗證。為了快速高效地打造出這個系統(tǒng)，快速原型開發(fā)工具和迭代開發(fā)形式的、靈活的、跨域的設計流程。數(shù)學建模、MATLAB仿真、計算機輔助設計、開源電子硬件、3D打印、以及快速的制作方法都是這個項目成功的關鍵。
開發(fā)虛擬控制
現(xiàn)在這個虛擬應用可以準確而直觀地控制機械手臂。這個應用不僅可以實時進行控制，而且還能輕松地錄制一個機械手臂的動作路徑。這樣用戶就能“教導”機械手臂進行定的動作，而無需任何高級的編程知識。錄制一個新的動作十分簡單：按下錄制按鈕，在VR中啟用機械手臂的末端執(zhí)行器，并將其拖入3D場景中就可以了。
潛在的應用
在這次概念驗證中機械手臂比較小，但這個方法同樣可以用于強大的工業(yè)機器之中。想象一下，整個工廠都可以在VR中進行設計和編程，包括所有的機械動作。不再需工業(yè)機器人域的專家，也不再需要花費大量的時間和經(jīng)歷來為低階的機械手臂進行編碼。通過這個架構(gòu)，任何人都可以輕松而快速地為機器的行為進行編程，或者重新編程。有些公司已經(jīng)開發(fā)出可輕松進行編程的機械手臂，但目前很少有公司會利用到VR的直觀性和沉浸感。
這個虛擬控制系統(tǒng)可讓用戶與遠程的機器系統(tǒng)進行交互，甚至是與危險的機器系統(tǒng)進行交互。例如，一名在外地的外科醫(yī)生可以直觀地對本地病人進行手術(shù)，而且不需要對機械控制進行高強度的訓練就可以輕松實現(xiàn)。
在開發(fā)中學習
盡管這個項目只是一個概念驗證，但在制作VR機械手臂系統(tǒng)的過程中，知道如何連接虛擬世界和現(xiàn)實世界。在設計這個創(chuàng)新性工具時所積累的經(jīng)驗對用戶是有幫助的，希望這個項目可以啟發(fā)其他的工程師來開發(fā)融合VR直觀性的控制系統(tǒng)。
技術(shù)要點
這個項目成功運用了3D模型的骨骼反向IK技術(shù)，通過HTC VIVE獲得模型手的空間位置，實時設定骨骼末端節(jié)點的空間位置， 通過反向IK驅(qū)動機械手臂的其他骨骼節(jié)點， 這個應用具有比較高的實用價值。WONGLOVE+系列手套可以與機械臂集成實現(xiàn)反向IK應用。
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