中國(guó)TED——狂熱的機(jī)器人狂客

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狂熱的機(jī)器人愛(ài)好者，南京外國(guó)語(yǔ)學(xué)校“創(chuàng)新社”創(chuàng)始人,機(jī)器人“萬(wàn)向軸”的作者，并擁有多項(xiàng)國(guó)家創(chuàng)新大賽獎(jiǎng)項(xiàng)，2項(xiàng)國(guó)家專利。 谷逍馳高中畢業(yè)拿到劍橋的offer，拒之，開(kāi)始赴美漂學(xué)實(shí)踐，13年9月開(kāi)始手部動(dòng)作捕捉裝置的項(xiàng)目，今年三月正式組建團(tuán)隊(duì)，近期在美國(guó)Nevada注冊(cè)公司，10月份再次選擇赴笈劍橋。
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Dexta Robotics 的創(chuàng)始人谷逍馳（Aler Gu）以前就做過(guò)許多種機(jī)械手，時(shí)間一長(zhǎng)，他發(fā)現(xiàn)研究所里手部傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜的切造價(jià)高昂，距離消費(fèi)者遙遠(yuǎn)，商品化的方案非常有限，至少在市面上還見(jiàn)不到一套成熟美觀且價(jià)格低廉的手部動(dòng)作捕捉裝置，于是他和他的團(tuán)隊(duì)決定自己來(lái)做一套滿足上述條件的手部動(dòng)作捕捉傳感器，這就是Dexmo-HMI。

Dexmo可以捕捉控制者的手部動(dòng)作，進(jìn)行更精準(zhǔn)的機(jī)器人手部控制。以拆彈機(jī)器人為例子，目前的拆彈機(jī)器人搭載的一般只是夾取器，工作也只是轉(zhuǎn)移疑似爆炸物到遠(yuǎn)處進(jìn)行爆破，并不能進(jìn)行更精確的控制。而利用Dexmo，配合同時(shí)開(kāi)發(fā)中的力反饋功能，機(jī)械手握住物體的這種“握持感”可以遠(yuǎn)程傳遞到控制者手上，從而進(jìn)行靈巧機(jī)械手的精細(xì)控制。也就是說(shuō)，Dexmo不僅僅是一個(gè)輸入裝置，也可以成為一個(gè)雙向的輸出裝置。
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據(jù)谷逍馳描述，他做這套設(shè)備的初衷是為了控制機(jī)械手，但是當(dāng)這個(gè)項(xiàng)目發(fā)展到中期的時(shí)候，虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)突然火了起來(lái)，經(jīng)過(guò)一些調(diào)查后谷逍馳發(fā)現(xiàn)，不光是機(jī)器人行業(yè)的手部捕捉的方案有限，虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)同樣如此。

目前人們帶著頭戴式顯示器（例如Oculus Rift）的時(shí)候手上仍然要握著鼠標(biāo)和鍵盤，在谷逍馳看來(lái)這是一種相當(dāng)反人類的操作方式，因?yàn)轭^戴式顯示器的目的就是提供“浸入式體驗(yàn)”，為了看清楚鍵盤而挪開(kāi)顯示器十分有礙這種體驗(yàn)。Dexmo提供的交互方式可以讓虛擬現(xiàn)實(shí)玩家在帶上頭戴式顯示器后可以看清自己在游戲中的雙手，并且將現(xiàn)實(shí)中的手部動(dòng)作輸入進(jìn)虛擬世界中，增加了浸入感。力反饋功能將打開(kāi)讓用戶“抓取”虛擬物體的可能性。想象一在虛擬世空間中有一個(gè)虛擬水杯，配合上力反饋的Dexmo可以讓佩戴者在現(xiàn)實(shí)世界中“抓住”不存在的虛擬物體，以建立起虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界初步的觸感的聯(lián)系。

這款產(chǎn)品從去年9月開(kāi)始開(kāi)發(fā)，Dexta Robotics團(tuán)隊(duì)今年3月組建，并于近期在美國(guó)成立了公司。團(tuán)隊(duì)目前有五個(gè)人，谷逍馳（Aler Gu）、張逸飛（I.F.）、孫維澤（Sunny）、卞遠(yuǎn)哲（Rijn）以及馬安南（MAN）。

谷逍馳說(shuō)，因?yàn)楣�司小，所以幾乎每個(gè)人都需要身兼數(shù)職，他們分別有著機(jī)械工程師、結(jié)構(gòu)工程師、嵌入式工程師、算法工程師、軟件工程師、平面設(shè)計(jì)師、攝影師、視頻編輯、網(wǎng)站前端后端以及運(yùn)營(yíng)銷售等各種角色，非常辛苦，但每個(gè)人的干勁都很大。因?yàn)槭袌?chǎng)此前上沒(méi)有過(guò)外骨骼結(jié)構(gòu)的手部動(dòng)作檢測(cè)，所以產(chǎn)品的前期研發(fā)一直集中在硬件本身。

市面上的手部動(dòng)作捕捉手套主要有兩類，慣性檢測(cè)單元和彎曲傳感器類。利用慣性檢測(cè)單元方案的有IGS glove、control VR，比較有名的彎曲傳感器方案的有5DT、Cyberglove Systems。Dexmo采用的外骨骼結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行手部動(dòng)作捕捉是一種比較新穎的方式，設(shè)計(jì)中沒(méi)有用到昂貴的傳感器，而是將手部的彎曲動(dòng)作通過(guò)一組連桿分解并且映射到到造價(jià)低廉同時(shí)精準(zhǔn)度相對(duì)較高的旋轉(zhuǎn)傳感器上，連桿等機(jī)械部件可以通過(guò)開(kāi)模等方式進(jìn)行生產(chǎn)，從而進(jìn)一步降低成本。另外，在外骨骼上添加力反饋組件更加容易。

現(xiàn)在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)重心已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了軟件上，讀取手部的數(shù)據(jù)和通過(guò)軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來(lái)建立一個(gè)相對(duì)精準(zhǔn)的手部模型是兩大難點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)手指數(shù)據(jù)的進(jìn)行外骨骼的正運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，算出的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行手指的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，在長(zhǎng)時(shí)間嘗試之后開(kāi)發(fā)出了幾套相對(duì)完善的手部模型重建程序。相對(duì)于比較容易被復(fù)制的硬件，手部模型重建的算法和軟件是團(tuán)隊(duì)的主要競(jìng)爭(zhēng)力。目前機(jī)械手部動(dòng)作捕捉以及力反饋方案已經(jīng)在國(guó)內(nèi)和國(guó)外申請(qǐng)了三份專利。

Dexmo的低價(jià)版本將于近期登陸Kickstarter，谷逍馳表示自己和團(tuán)隊(duì)是真的很用心的在做這個(gè)項(xiàng)目，也想盡力把事情做好，在完善微型化力反饋裝置的開(kāi)發(fā)的同時(shí)，盡量將其價(jià)格定的更加親民，讓更多人能體驗(yàn)到機(jī)器人和虛擬現(xiàn)實(shí)的樂(lè)趣。谷逍馳并不想拋頭露面，也不想過(guò)早講述各種經(jīng)歷，而是希望大家更多把焦點(diǎn)放在Dexmo這款產(chǎn)品上，這倒是十分符合“技術(shù)男”低調(diào)的特點(diǎn)。

市面上的商用產(chǎn)品化的手部動(dòng)作捕捉手套（data gloves）使用的技術(shù)主要有幾類：IMU（inertia measuring unit）慣性檢測(cè)單元 方案、 彎曲傳感器類方案、光學(xué)式方案。不過(guò)，這幾類技術(shù)也有不足：一個(gè)是這類產(chǎn)品價(jià)格都非常昂貴，很難做到消費(fèi)者級(jí)別；一個(gè)是需要添加額外的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)力反饋。

因此，Dexta Robotics 采用了機(jī)械式的動(dòng)作捕捉方案，做了手部外骨骼形狀的 Dexmo，將手部的彎曲動(dòng)作通過(guò)一組連桿分解映射到旋轉(zhuǎn)傳感器上，計(jì)算出手部的位置和姿態(tài)，捕捉手部動(dòng)作。

Dexta Robotics 的創(chuàng)始人谷逍馳告訴36氪，之所以采用這種方案，主要是出于三個(gè)方面等考慮：

一是，機(jī)械式動(dòng)作捕捉，精度較高，可以做到開(kāi)機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量，不需要每次使用都校準(zhǔn)。

二是，在外骨骼上添加力反饋更加容易，其他的方案幾乎都是手套式的，從動(dòng)的只是手套表層的布料，很難在不加入其他裝置的情況下做到力反饋。

三是，這套方案下，Dexmo 的設(shè)計(jì)中可以不用昂貴的傳感器，使用造價(jià)相對(duì)低廉但是精準(zhǔn)度相對(duì)較高的旋轉(zhuǎn)傳感器上。同時(shí)，連桿等機(jī)械部件可以通過(guò)開(kāi)模等方式進(jìn)行生產(chǎn)，量大的情況下造價(jià)可以做到很低。
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要保證動(dòng)作捕捉的精準(zhǔn)度和流暢性，硬件只是其中的一部分，算法與模型也很重要。手部模型的構(gòu)建就是其中一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。軟件對(duì)讀取到等手部數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來(lái)建立一個(gè)相對(duì)精準(zhǔn)的手部模型。Dexta Robotics 通過(guò)對(duì)手指數(shù)據(jù)的進(jìn)行外骨骼的正運(yùn)動(dòng)學(xué)建模，利用算出的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行手指的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。經(jīng)過(guò)多次嘗試，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了相對(duì)完善的手部模型重建程序。谷逍馳也認(rèn)為，手部模型重建的算法和軟件也是他們的主要競(jìng)爭(zhēng)力之一。目前，他們已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)了包括結(jié)構(gòu)、算法在內(nèi)的三個(gè)專利。

要做到商品化，使用的方便性也挺關(guān)鍵。Dexmo 僅僅需要佩戴者在第一次佩戴的時(shí)候進(jìn)行一次個(gè)人信息（手部大小）錄入的校準(zhǔn)，之后佩戴可以直接生成手部模型，比較方便快捷。
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動(dòng)作捕捉的精度與造價(jià)其實(shí)關(guān)聯(lián)性很大，比如要將 Dexmo 的精度做得更高，就需要使用更高造價(jià)的傳感器。而谷逍馳他們想做一套價(jià)格低廉、算法成熟穩(wěn)定的消費(fèi)級(jí)動(dòng)作捕捉產(chǎn)品，所以在價(jià)格和精度之間也需要有一個(gè)平衡。谷逍馳認(rèn)為，消費(fèi)者級(jí)別的手部動(dòng)作捕捉對(duì)精準(zhǔn)程度的要求可能并沒(méi)有那么高，研究用或者精密的機(jī)械控制可能需要相對(duì)高的精度，所以他們的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)的框架不變的情況下其實(shí)會(huì)有高端和低端的不同配置。高配采用金屬結(jié)構(gòu)，剛性高，間隙小，同時(shí)采用非接觸式角度傳感器，成本相對(duì)高些但是使用壽命非常長(zhǎng)。低配則采用注塑件做結(jié)構(gòu)，相對(duì)普通的角度傳感器，可以實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者級(jí)別的手部捕捉，造價(jià)會(huì)比現(xiàn)有的手部捕捉方案都低。

關(guān)于 Dexmo 的價(jià)格，谷逍馳表示這個(gè)暫時(shí)還不方便透露，但是會(huì)比現(xiàn)有的同類產(chǎn)品價(jià)格要低。從我個(gè)人的角度來(lái)看，像 Noitom 的挪騰現(xiàn)在正在 Kickstarter 眾籌，最低等支出價(jià)格也是在 200 美元。Dexmo 未來(lái)登陸 Kickstarter 時(shí)的價(jià)格如果在 200 美元以上，競(jìng)爭(zhēng)力很可能會(huì)受到影響。
& }  u/ \+ k# K  L0 G" ODexta Robotics 團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷，其實(shí)很有意思。不過(guò)，他們并不愿意過(guò)多的提起，谷 逍馳說(shuō)，“我們是很認(rèn)真的在做這個(gè)公司，希望能先把事情做好，其他還是等以后 kickstarter 項(xiàng)目成功之后再說(shuō)吧。”對(duì)此，我們也表示理解。所以，暫時(shí)也只把我們聊到的一些有關(guān)產(chǎn)品和項(xiàng)目的內(nèi)容整理出來(lái)。
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http://www.tudou.com/v/ur_FUJ55IYo/&resourceId=0_04_05_99/v.swf

東海fyh126

差距，，，，，，，，，，

ahway

未來(lái)是他們的!

shimgmg

不錯(cuò)

機(jī)械——菜鳥(niǎo)

膩害，雖然這種想法不算新奇，不過(guò)有這個(gè)條件能力去做已經(jīng)非常厲害了。農(nóng)民工的孩子羨慕之。