如何用leap motion 3d控制器去控制机械臂

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-05-20 12:19 标签： leap motion
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基于Leap Motion的机械臂交互控制研究
针对多旋转自由度机械臂的便捷控制问题，建立了一种联接体感设备Leap Motion与六自由度机械臂的交互控制系统。在体感输入和机械臂运动响应模型中，利用基于几何方法的机械臂运动学逆解，提出一种增加求解约束，二分搜索末端抓取器最优空间位姿的解法。这种解法运行效率高，求解过程直观，能够在对数级时间内求解。经过仿真和实物实验验证，该解法具备处理大量体感输入数据，实现机械臂实时响应的能力，为非触控式的体感机械臂控制提供了一种可行方案。
Abstract：
Aiming at problem of degree of freedom( DOFs ) convenient control of multiple rotating DOFs mechanical arm,an interactive control system connecting somatosensory device,Leap Motion with six DOFs mechanical arm is built. In model for somatosensory input and manipulator motion response,mechanical arm kinematics inverse solution based on geometry is used,propose a solution that add solving constraints and binary search solution of the optimal spatial pose of terminal grabber. This method has high operating efficiency and has intuitive solving process and can solve in logarithmic degree time . The simulation and physical experiment prove that the solution is capable to process large amount of data of somatosensory and implement function of manipulator reaction in realtime,which provides a feasible scheme for untouched somatosensory manipulator control.
KANG Yang-yu-xuan
LI Song-lin
YU Xiao-ping
CAI Hou-xiang
作者单位：
成都理工大学 信息科学与技术学院,四川 成都,610059
年，卷(期)：
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万方数据电子出版社Leap Motion体感控制器工作原理详解
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Leap Motion体感控制器工作原理详解
Leap Motion体感控制器工作原理详解
2012年全球最炙手可热的科技公司毫无疑问当属美国的Leap Motion（以下简称LM）。他们带来了新一代的桌面体感设备，工作精度可达到0.01mm，官方声称是目前任何设备的200倍（应该是指实时体感设备），但是价格却只有大约70$。 您还没有安装flash播放器,请点击安装 Leap Motion的控制器演示一出，网上关于该设备工作原理的各路技术讨论异常热烈，我们也在第一时间对其原理进行过剖析和预测。对于网上关于Leap Motion控制器原理及应用的曲解，我们非常希望能够之纠正，但是由于缺乏必要的论据支持，我们也无法使大家信服。随着最近工作的进展，我们也对Leap Motion控制器的追踪性能进行了模拟，从而证明理论的可行性。但是因为从事相关的专业工作，请允许我们无法如数倾囊，但是我们会在允许的范围内，尽可能为大家详细解读Leap Motion控制器的工作原理。以下为我们通过普通摄像头所模拟的LM控制器工作原理及目标追踪性能。 您还没有安装flash播放器,请点击安装 Leap Motion控制器采用立体视觉原理，配备双摄像头的控制器如同人眼一样，能够对空间物体进行坐标定位。为了方便理解，大家可以试着快速轮流闭合左右眼，可以看到物体的位置会发生平移，这就是视差。一旦出现视差，就可以在人脑中产生空间纵深的感觉，这就是3D电影的基本工作原理。电影在制作的时候分别拍摄给左右眼看的画面，人为制造视差，所以在观看平面画面时会产生三维空间错觉。当然这个视差是不能随意定义的，必须和人眼瞳孔的间距匹配起来，我们称之为基线长度。不同年龄、性别、种族的人群的视觉基线长度都略有差别，所以3D电影不一定适合所有人群观看。这种应用于立体视觉的测量方法，我们称之为三角测量法。三角测量法是用于定位目标空间位置最常用和最基本的方法，应用场合小到我们常见的Kinect、激光反求等，大到飞机装配等高精度作业环境。在Leap Motion控制器的双摄像头基线距离固定后，就可以进行设备校准。校准后的控制器可以精确计算出目标相对于摄像头的空间坐标。在了解Leap Motion控制器的基本工作原理后，下面我们讲讲控制器的工作过程。当我们把手伸到控制器的工作区时，两个摄像头需要同时捕捉目标，并且实时计算目标的视差，就可以得到它的空间信息。这里我们所说的目标是指已经过滤后的目标信息，如指尖和掌心，所以大家不要再想着可以通过控制器来做三维扫描，这是办不到的。控制器的工作区域必须是双摄像头的公共视场区域，所以过于复杂的多点姿势操作控制器是无法识别的。照明部分。为了更加方便地识别目标，控制器上的LED灯需要对目标进行照明，加强目标与背景的亮度对比，使之更容易识别，同时使设备在光线较暗的环境中也可以使用。相反，如果在室外有太阳或者红外光较充分的地方，会影响控制器的正常使用。计算效率。Leap Motion在算法上主要采用了TBD技术。该技术的一大优点就是能够准确跟踪目标，但是缺点是对于内存有一定压力，而且也会需要一定的计算量，况且还采用了高帧率的双摄像头。根据官方的动态来看，未来LM会通过数学模型的优化再来降低CPU的占用资源。（关于TBD的简称。该简称来自官方的技术说明，有看官指出仅仅是To-Be-Done/Defined/Determined的缩写，而不是所谓的Tracking-After-Detect。无从考证，我们特此作出说明。因我们不够严谨的研究态度，给各位看官带来的误导，在此表示抱歉；对各位的指正表示感谢。）
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