机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具 的自动操作装置。观摩了前面几届pld 设计竞赛的作品，我们选择了对的体感六轴机械手进 行进一步的研究制作，设计了一种可全身体感，手臂、所有手指、头部、机器人移动都能灵 活远程控制，并带有视觉系统的机器人。 本作品采用全身体感控制，远程操控机器人完成一系列仿生动作，在工业生产中可用于 在危险环境下工作，提高人的安全性。也可用于家用，通过体感可在原地控制机器人去指定 位置完成相应操作，从而可作为行动不便人士的日常辅助机器人。

| 国内部分地区局域网可能无法正常显示github插图，请跳转语雀同步文档 C4-2020中国大学生计算机设计大赛 历史作品博物馆 C4中国大学生计算机设计大赛 :scroll:历史作品博物馆:scroll: 收集 | 展示 | 赏析 | 学习 | 输出 :crossed_swords: 写在最前 :1st_place_medal:：本人大二狗，有幸作为项目负责人参加2020中国大学生计算机设计大赛，并拿下了大数据赛道全国一等奖。 :face_blowing_a_kiss:：做这个程序的初衷垂直~ 无意中看到了某个设计方向的作品，感触很深:hundred_points:；本科生能独立完成这样的作品，真是太震撼了！嗯我说的就是“红楼梦信息交互设计”的华科小姐姐团队，真正的面向薪资编程！ :badminton:：于是便有了一个收藏并展示该类比赛优秀作品的想法，于是本人点开官网后发现最新的作品展示还要追溯到2015年-……行吧那就撸起袖子自己写了一个自动化采集程序，该程序会自动化采集作品数据，并生成永久访问链接，展示的信息会经过数据脱敏，仅放出项目idea以及作品申报信

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VR第一视角远程牵引控制机械臂项目概述: 项目方案:VR+动捕+机械臂。 项目完成情况: 把CC3220开发板的TCP Server弄出来了，可以远程控制机械臂了，最终还是没有时间搭建HTTP Server，摄像头共享就只能作罢了。 不采用传统的输入设备（如:键盘、鼠标、手柄等）来做控制，也不是简单的让机械臂和操作者的手臂同步。具体实现步骤如下。 1. 制作一个机械臂 某宝上直接买了一个几十块现成的，虽然很糙，但是足够用了。 2. 安装机械臂的第一视角 配合两个舵机实现上下左右的转动。 这里本来应该是用JPEG摄像头连到CC3220开发板来做远程的， 开发板上搭建HTTP Server最终还是没搞定。 测试的时候用了一台手机代替开发板（手机上倒是做了完整的测试界面，包括控制、摄像头画面、信息窗口）。 3. 机械臂的远程控制及第一视角的远程共享 这里先说说之前的测试方案: 机械臂和控制第一视角的舵机都用Arduino驱动，把Arduino和手机用OTG线连接。手机上搭建一个HTTP服务器，负责接收远程指令和手机摄像头画面（作为机械臂的第一视角）的远程共享。机械臂的控制指令通过手机USB发送给Arduino。 结合CC3220的方案: 摄像头画面共享没实现，没有搞定开发板上的HTTP Server。在官方Demo里的“network_terminal”的基础上修改的TCP Server，从Socket里面获得控制指令，转换成PWM信号控制机械臂的舵机。这次只控制机械臂的舵机，没有远程摄像头舵机的控制。 4. 在3D开发环境下的开发 首先重构一个虚拟的机械臂，只要保证重要的机械结构一致就可以了，其它的细节不需要（参考下图）。 然后为用户构建一个虚拟的半透明屏幕，绑定在视角前方，用来显示机械臂第一视角的画面。（U nity下面获取远程画面不是很方变，这里没有做视频流，而是通过刷新的方式一帧一帧获取摄像头画面，用base64Binary格式压缩到HTTP服务器的响应中） 导入一个单手臂的模型，并握有配套的手柄模型。 因为要用到VR，这里选择了Unity3D。远程通信要实现: 让操作者用头部转动去控制机械臂第一视角的转动 分析虚拟机械臂的运动从而计算出相应的控制指令来实现现实的机械臂和虚拟机械臂的同步。 结合CC3220的方案: 上面展示的是测试时候的方案，手机VR的SDK用的是Cardboard。结合CC3220开发板的时候，更换了Google Daydream的SDK，手柄也直接替换成了Daydream的手柄。没有搞定远程视频共享，所以删掉了虚拟的半透明屏幕，重新制作了虚拟工作环境:包括多视角观察窗口（左测和上方两个视角）、传感器监控（数据、模型）、舵机转角计算结果的监控、虚拟键盘（用于设置TCP Server的IP地址和端口）。Daydream下面不能像Cardboard一样设计屏幕输入界面，所以才设计了一个虚拟键盘。 5. 引入动捕设备 用三颗MPU6050实现手臂动捕，这样在虚拟环境下就有了完全同步的虚拟手臂了。测试的时候用了一个自制的手柄不带任何运动传感器。 结合CC3220开发板做测试的时候，采用Daydream，可以用Daydream的遥控器代替自己做的手柄。虽然Daydream的遥控器是九轴的，但校准方面还是纯主观性的，说白了跟六轴的效果是一样。在Daydream下面蓝牙插件做的有点问题，不够顺畅。如果不压缩数据，会出现明显的延时和卡顿，目前还是依靠牺牲传感器计算结果的精度来解决。感兴趣可以看看后面的一个演示视频，遥控器可以不用死死捏在手上，可以变换握姿。操作上也更加丰富了。另外，Daydream的遥控器有触摸板，配合触摸板下的按键，可以实现多种操作的组合。 6. 控制流程 测试方案: （动捕设备） （运动分析得到控制指令） 操作者的手臂 ------> 同步的虚拟手臂 ------> 牵引虚拟的机械臂 ------> 远程让机械臂同步 （头部转动分析得到控制指令） 操作者的头部 ---------------------------------> 远程让机械臂同步 （远程图传） 虚拟环境下的虚拟屏幕<-------------机械臂第一视角 CC3220方案: （敲击输入） 虚拟键盘 -----------------> 设置TCP Server的IP和端口 （动捕设备） （运动分析得到控制指令） 操作者的手臂 ------> 同步的虚拟手臂 ------> 牵引虚拟的机械臂 ------> 远程让机械臂同步 项目开发环境: 硬件清单: 测试方案: 机械臂 x 1（四个舵机） 舵机 x 2（用于转动手机） Arduino x 1 安卓手机 x 2 动捕设备 x

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