在考慮過現有（yǒu）的技術和他們用（yòng）戶的需求後，決定開發出一個新的工具，可通過虛擬用（yòng）戶界麵來操縱現（xiàn）實世界的設備。而選擇了可以通過（guò）虛擬顯示技術VR技術的應用（yòng）來直觀地進行操縱的機械臂，以作為目標的概念驗證（zhèng）。為了快速高效地打（dǎ）造出這個係統，快速原型開發工具和迭代開發形（xíng）式的、靈活的、跨域的設計流程。數學建模（mó）、MATLAB仿真、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的關鍵。

開發虛擬控（kòng）製

現在這個虛擬應用可以（yǐ）準確而直（zhí）觀地控製機械手臂。這個應用（yòng）不僅可以實時進（jìn）行控（kòng）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（de）動作，而無需任何高級的（de）編程知識。錄製一個新的動作十分簡單：按（àn）下錄製（zhì）按鈕，在VR中啟用（yòng）機械手臂的末端執行器，並將其拖入3D場景（jǐng）中就可以了。

潛（qián）在的應用

在這次概念驗證中機械手（shǒu）臂比較小，但這個方法同樣可以用於強大的工業（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（xū）工業（yè）機器人域的專家，也不再需要花費大量的時間和經曆來為（wéi）低階的機械手臂進行編碼。通過這個架構，任何人都可（kě）以輕鬆而快速地為機器的行為進行編程，或者重新編程（chéng）。有（yǒu）些公司已經（jīng）開發（fā）出可輕鬆進行編（biān）程的（de）機械手臂，但（dàn）目前很少有公司會利用到（dào）VR的直觀性和沉浸感。

這個虛擬控製係（xì）統可（kě）讓用戶與遠程的機器係統進行交互，甚至（zhì）是與危險的機器係統（tǒng）進行交互。例如，一名在外地的外科醫生可以直觀（guān）地對本地（dì）病人（rén）進行手術，而且不需要對（duì）機械控製（zhì）進行高強度的訓練就可以輕鬆實現。

在開發中學習

盡管這個項目隻是（shì）一個概念驗證，但在製作VR機械手臂係統的過程中，知道如（rú）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助的，希望（wàng）這個項目可以啟發其他（tā）的工程師來開發融合VR直觀性的控製係統。

技術要點

這個項目成功運用了3D模型的（de）骨（gǔ）骼反向IK技術，通過HTC VIVE獲得模型手的空間位（wèi）置，實時設定骨骼（gé）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（jù）有比較高（gāo）的實用價值（zhí）。WONGLOVE+係列手套可以與機械（xiè）臂集成實現反向IK應用（yòng）。