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2019 Hackadayprize 中國區(qū)賽事正在火熱報名 ing，我們將為大家介紹在過去幾屆 Hackadayprize 中獲獎的作品，希望能給你帶來啟發(fā)！快點(diǎn)來報名參賽，12.5 萬美元的終極大獎在等你認(rèn)領(lǐng)：https://www.cirmall.com/hackadayprize_2019
動作捕捉(英文：Motion capture，以下簡稱動捕)是利用外部設(shè)備來對人或者其他物體的位移或者活動進(jìn)行處理和記錄的技術(shù)。由于采集的信息可以廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲、人體工程學(xué)研究、模擬訓(xùn)練、生物力學(xué)研究等諸多領(lǐng)域。由于價格問題，雖然這項(xiàng)技術(shù)擁有比較廣泛的市場，但還只有專業(yè)公司才能購買。
今天為大家介紹一個自制的動作捕捉系統(tǒng) Chordata，這是一個你可以自己構(gòu)建的動作捕捉系統(tǒng)。 我們的目標(biāo)是通過開放硬件方法將動作捕捉世界帶入 DIY 技術(shù)領(lǐng)域。任何人都可以輕松組裝。 此外，它是一個開放的硬件 - 軟件框架，可以自由調(diào)整，增強(qiáng)或作為其他項(xiàng)目使用（目前但動作捕捉都有限定的用途）。
您可以通過下面的信息圖了解 Chordata 的所有內(nèi)容
該項(xiàng)目包括三個部分：
硬件（K-Ceptor）：
動作捕捉是指盡可能準(zhǔn)確地實(shí)時檢查每個肢體或部位的方向。 一個簡單的 MEMS IMU 設(shè)備*和免費(fèi)提供的傳感器融合算法足以獲得不錯的結(jié)果。 當(dāng)您想要獲取多個設(shè)備的數(shù)據(jù)時，問題就開始了。 大多數(shù)這些設(shè)備都帶有 i2c 接口，但它們的地址在硬件中是固定的。 因此，Chordata 的構(gòu)建模塊之一是能夠與同一總線上的幾個“兄弟姐妹”共存的傳感單元：“K-Ceptor”它由 LSM9DS1 IMU 和 LTC4316 i2c 地址轉(zhuǎn)換器組成。
器件清單：
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軟件（Notochord）：
實(shí)時獲取大量傳感器的數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行處理，并以易于閱讀的格式將其發(fā)送給某個客戶端并不是一項(xiàng)簡單的工作，因此我正在從頭開發(fā)一個軟件來處理它。
它負(fù)責(zé)：
- 構(gòu)建傳感器物理層次的數(shù)字模型。 初始化集線器上的 i2c 通信，并在每個傳感器上運(yùn)行配置例程。
- 以指定的刷新率對每個傳感器執(zhí)行讀數(shù)。
- 使用先前校準(zhǔn)過程獲得的偏差校正每個傳感器讀數(shù)。
- 在校正的傳感器讀數(shù)上執(zhí)行傳感器融合，以四元數(shù)的形式獲得絕對方向信息。
- 使用開放協(xié)議（例如 OSC）將方向數(shù)據(jù)與 sensor_id 和時間戳一起發(fā)送到客戶端
經(jīng)過多次測試后，我發(fā)現(xiàn)使用運(yùn)行 linux 的單板計(jì)算機(jī)是托管這樣一個程序的最佳選擇，所以這部分軟件的所有開發(fā)都是在 C ++上完成的，使用 Raspberry Pi 3 作為集線器。 與更簡單的微控制器相比，這種類型的集線器的一些優(yōu)點(diǎn)是：
- 它不是一個昂貴的組件。
- 編程和調(diào)試極大地簡化了。
- 其中一些產(chǎn)品，如 rPi3，開箱即用，具有執(zhí)行舒適捕獲所需的所有通信外設(shè)。
在集線器內(nèi)執(zhí)行傳感器融合的選擇基于：
- 能夠在芯片上執(zhí)行傳感器融合的 IMU 單元的成本
- 在通過先前完成的校準(zhǔn)校正原始數(shù)據(jù)之后執(zhí)行傳感器融合的準(zhǔn)確度。
軟件（客戶）：
由于傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議是清楚的，因此客戶端可以是能夠顯示 3D 骨架的任何東西。
大多數(shù)時候我使用在 Blender 中運(yùn)行的 python 腳本從 OSC 獲取四元數(shù)據(jù)，并旋轉(zhuǎn) 3D 骨架的骨骼。
這個想法是以 Blender 插件的形式發(fā)布一個基本客戶端，負(fù)責(zé)：
- 與集線器建立一些握手通信，檢查兼容性和狀態(tài)。
- 將狀態(tài)傳達(dá)給用戶（計(jì)算機(jī)前面的人）。
- 充當(dāng) GUI 來運(yùn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)程序并開始捕獲。
- 實(shí)時顯示捕獲的預(yù)覽，并允許用戶注冊其中的一部分。
- 允許具有 Blender 基本經(jīng)驗(yàn)的用戶在人體的虛擬模型上創(chuàng)建傳感器的自定義分布，將其導(dǎo)出為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)格式（如 xml）并將其發(fā)送到集線器。
*為了簡單起見，這里我指的是 IMU 設(shè)備，但為了正確我應(yīng)該說 IMU（陀螺儀和加速度計(jì)）+磁力計(jì)
如果你對這個項(xiàng)目感興趣，想獲取完整信息請?jiān)L問：
https://hackaday.io/project/27519-motion-capture-system-that-you-can-build-yourself
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與非網(wǎng)編譯內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載！
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有人說硬件技術(shù)將很快達(dá)到極限，而在我們看來，硬件創(chuàng)新，尤其是中國硬件工程師的創(chuàng)新，還遠(yuǎn)未走到盡頭，而只是剛剛開始。作為致力于為全球硬件開發(fā)者提供技術(shù)共享服務(wù)的平臺，與非網(wǎng)母公司 SupplyFrame 旗下最大的全球硬件開發(fā)者社區(qū) Hackaday.com 已連續(xù)五年舉辦全球硬件開發(fā)者大賽 Hackadayprize，有超過 3000 多個硬件團(tuán)隊(duì)在這個賽事中互動交流、切磋技藝。
這個《硬件改變世界》系列，我們挑選在前幾屆 Hackadayprize 大賽中獲獎的優(yōu)秀作品加以展示，硬件技術(shù)可以多有意思，硬件開發(fā)者可以多有創(chuàng)意，從這些作品中你可以看到。
2019 年 3 月，Hackadayprize 中國區(qū)賽事將隆重開啟，我們很期待看到國內(nèi)的硬件開發(fā)者大開腦洞、大展技藝。你準(zhǔn)備好了沒，與來自全球的硬件開發(fā)者同臺 PK？
