在（zài）考慮過現有的技術（shù）和他們用戶的需求（qiú）後，決定開發出一個新的工具（jù），可通過虛擬用戶界麵來（lái）操縱現（xiàn）實世界（jiè）的設備。而（ér）選擇了可以（yǐ）通過虛擬顯（xiǎn）示技術VR技術的應用來直觀地進行操縱（zòng）的機械臂，以作為（wéi）目標的概念驗（yàn）證。為（wéi）了快速高效地打造出這個係（xì）統，快速原（yuán）型開發工具和迭代開發形式的、靈活的、跨域的設計流程。數學建模、MATLAB仿真、計算機輔助設計、開（kāi）源電子硬件、3D打印、以（yǐ）及快速（sù）的製作（zuò）方法都是這個項（xiàng）目成功的關（guān）鍵。

開發虛擬（nǐ）控製

現（xiàn）在這個虛擬應用可以準確而直觀地控製機械手臂。這（zhè）個應用不僅可以實時（shí）進行控製，而且還能輕鬆地錄製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。錄製一個新的（de）動作十分簡單：按下錄製按鈕，在VR中啟用機械（xiè）手臂的末端執行器，並將其拖入3D場景中就可（kě）以了。

潛在的應用

在這次概念（niàn）驗證中機械手臂比較小（xiǎo），但這個方法同樣可以用於強大的工業機器之中。想象一下（xià），整個工廠（chǎng）都（dōu）可以在VR中進（jìn）行設計和編程，包括所有的機械動作。不再（zài）需工（gōng）業機器人域的專家，也不再需（xū）要花費大量的時間和經曆（lì）來為低階（jiē）的機械（xiè）手臂（bì）進行編碼。通過這個架構，任何人都可以輕鬆而快速地為機器的行為（wéi）進行編程，或者重新編程。有些公（gōng）司已經開發出可輕鬆進行編（biān）程的機械手臂，但目前很少有公（gōng）司（sī）會利用到VR的直觀性和沉浸感。

這個虛（xū）擬控製係統可讓用戶與遠程的機器係統進行交互，甚至是與危險的機器（qì）係統進行交互。例如，一名在（zài）外地的外科醫生可以直觀地對本地病人進行手（shǒu）術，而且不需要對機械控製進行高（gāo）強度的訓練（liàn）就可以輕鬆實現。

在開發中學習

盡管這個（gè）項目隻（zhī）是（shì）一個概念驗證，但在製作VR機械手（shǒu）臂係統的過程中，知道如何連接虛擬世界和現實世（shì）界。在設計這個創新性工具時所（suǒ）積累的經（jīng）驗對用戶是有幫助的，希望這個（gè）項目可以啟發其他的工程師來開發融（róng）合VR直觀性的控製係統。

技術要點

這個項（xiàng）目成功運用了3D模型的骨骼反向IK技（jì）術，通過HTC VIVE獲得模型（xíng）手的空間位置，實時設定骨骼末端節點的空間位置， 通過反向IK驅動（dòng）機械手（shǒu）臂的其他骨骼節點， 這（zhè）個應用具有比較高的實用價值。WONGLOVE+係列手套可以與（yǔ）機械臂（bì）集成實現反向IK應用。