在考慮過現有的技術（shù）和他們（men）用戶的需求後，決定開發出一個新的工具，可通過虛擬用戶界麵來操縱現實世界的設備。而選擇（zé）了可以通過虛擬顯示技術VR技術（shù）的應用來直觀地進行操縱的機（jī）械臂，以（yǐ）作為目標的概念驗（yàn）證。為了快速（sù）高效地打造出（chū）這（zhè）個係統，快速原（yuán）型開發（fā）工具和（hé）迭代開發形式的、靈活的、跨域的設計流程。數學建模、MATLAB仿（fǎng）真、計算機輔助設計、開源電子硬件、3D打印、以及快速的製作方法都是這個項目成功（gōng）的關鍵。

開發虛擬控製

現在這個虛擬應用可以準確而直觀地（dì）控（kòng）製機械手（shǒu）臂。這個應用不僅可以實時進行控製，而且還能輕鬆（sōng）地錄製一個（gè）機械手臂的動作路徑。這樣（yàng）用戶就能“教導”機械手臂（bì）進行定的動作，而無需任何（hé）高級的編程知識。錄（lù）製一個新的動作十分簡單：按（àn）下錄製按鈕（niǔ），在VR中啟用機械手臂的末（mò）端執行器，並將其拖入3D場景中就可（kě）以了。

潛在（zài）的應用

在這次概（gài）念驗證中機械（xiè）手臂比較（jiào）小，但這個方（fāng）法同（tóng）樣可以用（yòng）於強大的工業機（jī）器之中。想象一下，整個工廠都可以在VR中進行（háng）設計和編程，包括所有的機械動作（zuò）。不再需工業機器人（rén）域的專家，也不再需要（yào）花（huā）費大（dà）量的時間和經曆來為低（dī）階的機械手臂進行編碼。通過（guò）這個（gè）架構，任何人都可以輕鬆而快速地為機器的行為進行編程，或者重新編（biān）程。有些（xiē）公司已經開發（fā）出可輕鬆進行編程的機械手臂，但目前很少有公司（sī）會利用到VR的直觀性和沉（chén）浸感。

這個虛擬控製係統可讓用戶與遠程的（de）機器係統進行交互，甚（shèn）至是與危險的機（jī）器係統進行（háng）交互。例如，一（yī）名在外地的外科醫生可以直觀（guān）地對本（běn）地病人進行手術，而且不需要（yào）對機械控（kòng）製進行高強度的（de）訓練就可以輕鬆（sōng）實（shí）現。

在開發中學習

盡管這個項（xiàng）目隻是一個概念驗證，但在製作VR機械手臂係統的（de）過程中，知道如何連接虛擬世界和現實世界。在設計這個創新性工具時所積累的經驗對用戶是有幫（bāng）助的，希（xī）望（wàng）這個項目可以啟發其他的工程師來開發融合VR直觀性的控製係統。

技術要點

這（zhè）個項目成（chéng）功運用了3D模型的骨（gǔ）骼（gé）反向IK技術（shù），通過HTC VIVE獲得模型手的空（kōng）間位置，實時（shí）設定骨骼末端節點的空間位置， 通過反向IK驅動機械手臂的其他骨骼節點， 這個應用具有（yǒu）比較高的實用價值。WONGLOVE+係列手套可以與機械臂集成（chéng）實現（xiàn）反（fǎn）向IK應用。