1.位姿传感器的要求 机器人、生物学、建筑、CAD、教育等应用领域,都要求知道运动物体实时的位置和方向。虚拟现实系统则要求知道人体各部分实时的位置和方向。 (1)3-D空间中的运动的刚体具有三个平移(沿着X、Y和Z轴)和三个转动(偏航、俯仰和滚动)。 (2)在物体以高速运动时,应该足够快地测出这六个数值。 (3)3-D测量不应妨碍物体运动。非接触式测量(低频磁场、超声、雷达、红外摄像和LED等)已经代替机械臂等接触式测量。 (4)3-D传感器都具有一些共同的参数。 例如,采样率是每秒测量次数。执行时间是在行为和结果之间的时间延迟。传感器的精度,即实际位置与所测出位置的差。分辨率是传感器检测的"粒度",即检测的最小的位置变化。 位姿跟踪常用的性能参数有:精度,分辨率,采样率,执行时间,范围,工作空间,价格,障碍,方便,对模糊的敏感,容易校准,同时测量的数目,方向相对位置跟踪。 (5)人体并非刚体。上述六个数值只能描述人体整体的运动,人体各部分之间的相对运动也应该测量。 (6)位姿跟踪和映射是VE系统的基本要求。常用的要求包括: (a)视觉显示对头和眼的跟踪; (b)触觉接口对手和臂的跟踪; (c)视觉显示对身体的跟踪; (d)面部表情识别、虚拟衣服和医用遥控机器人的映射; (e)建立数字化几何模型的环境映射。 (7)一种工作方式("流动"方式)中,传感器数据连续送给主计算机。这最适于快速运动的物体。但是这加重了通信线路的负担。如果要求以30个画面/秒的速率重复计算,则每33毫秒要画出一个画面。9600波特率的串行口要花费12毫秒传送6个数的一组数据(每个数有16 bit)。因此,仅仅通信就要花费33毫秒的36%。 另一种工作方式("请求"方式)中,当主计算机请求时,才传送一组的6个数。其它时间不读传感器数据,于是总体画面更新时间中的通信时间部分就下降了。 (8) 用于位姿跟踪和映射的基本传感系统有: 机械链接,磁传感器,光传感器,声传感器和惯性传感器。 |