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PHAIN科普系列

数采手套怎样把手的动作变成数据?

手指弯一下,数采手套怎么知道弯了多少?EP04用IMU的一般原理,解释从运动信号到手部动作记录的过程。

IMU是惯性测量单元。固定在手指上的IMU随手指转动,感知旋转和加速度等信息;算法据此估计朝向。但传感器朝向并不直接等于所有关节的角度。先确认传感器与手指节段的对应,用已知姿态建立校准基准,再结合不同位置的朝向和关节模型,才能解释手指怎样弯。

建立对应后,仍需换一组参照动作检查。如果计算动作与实际动作存在偏差,指尖接近杯壁的描述也可能受到影响。查找原因、调整和再次核验,是让记录具有明确含义的必要环节。

关节角与指尖位姿描述不同信息:前者回答手指弯了多少,后者描述指尖的位置与朝向。借助手指长度等模型可以推算相关信息,具体能恢复什么取决于测量范围和模型。仅有读数,不能自动补全整只手的所有动作。

位置还需要参照。手形不变而整只手移动时,指尖相对手腕的位置可以保持不变,相对桌子的位置却会改变。IMU的姿态估计不等于可靠的全局位置;描述整只手在外部空间的位置和朝向,需要相应的整体跟踪方案。

按时间保存相关信息,可以描述张开、合拢的过程;具备合适的整体跟踪信息后,才能进一步描述整手移动。动作记录不自动包含力测量。

本集图形为一般原理示意,不展示PHAIN具体产品、结构或性能。视频结合拿杯子的动作,依次演示这些关系。下一集继续解释头部与腕部摄像头各能补充哪些任务信息。