在機(jī)器人科研的世界中，精確的動作捕捉系統(tǒng)猶如一雙雪亮的眼睛，而能在日光環(huán)境下工作的它們，正為未來智能機(jī)器帶來前所未有的可能性。
研究人員站在實(shí)驗(yàn)場邊，目光緊盯著在明媚陽光下靈活移動的輪足機(jī)器人。NOKOV度量動作捕捉 系統(tǒng)正在過濾強(qiáng)光干擾，準(zhǔn)確識別機(jī)器人表面的反光標(biāo)記點(diǎn)，實(shí)時獲取高精度運(yùn)動軌跡。
這標(biāo)志著動作捕捉技術(shù)已經(jīng)突破了傳統(tǒng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的限制，能夠在戶外日光環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，為機(jī)器人研究開辟了更廣闊的應(yīng)用場景。
一、日光挑戰(zhàn)，動作捕捉的技術(shù)瓶頸
在機(jī)器人技術(shù)日益精進(jìn)的今天，精確的室內(nèi)定位已成為科研突破的關(guān)鍵支撐。當(dāng)研究涉及高速飛行的無人機(jī)、精密操作的機(jī)械臂或復(fù)雜集群算法時，亞毫米級的精度和毫秒級的延遲往往決定了實(shí)驗(yàn)的成敗。
傳統(tǒng)光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)大多依賴于室內(nèi)受控的光線環(huán)境，避免自然光特別是日光的干擾。
日光中所含的近紅外光和強(qiáng)烈可見光會嚴(yán)重影響光學(xué)傳感器的正常工作，造成標(biāo)記點(diǎn)識別困難、數(shù)據(jù)丟失等問題，這一直是行業(yè)面臨的技術(shù)瓶頸。
隨著機(jī)器人研究從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用，對動作捕捉系統(tǒng)提出了更高要求。戶外環(huán)境測試、日光下的穩(wěn)定性驗(yàn)證，已成為機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化應(yīng)用的必經(jīng)之路。
二、技術(shù)領(lǐng)先，NOKOV度量的突破創(chuàng)新
在多種室內(nèi)定位技術(shù)中，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)以其卓越的性能，成為機(jī)器人科研領(lǐng)域的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
這套系統(tǒng)通過排布在空間中的多個動作捕捉鏡頭，對空間進(jìn)行覆蓋，并對捕捉目標(biāo)上放置的反光標(biāo)志點(diǎn)（Marker）進(jìn)行三維空間位置的精確捕捉。
經(jīng)過專業(yè)軟件算法的處理，系統(tǒng)能夠輸出高達(dá)亞毫米級別的定位精度，采樣頻率最高可達(dá)340Hz，為機(jī)器人研究提供了前所未有的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度和實(shí)時性。
NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)配備Mars系列紅外動作捕捉相機(jī)，分辨率涵蓋220萬至1200萬像素。其自主研發(fā)的算法可實(shí)時解算復(fù)雜動作數(shù)據(jù)，支持輸出六自由度位姿信息及骨骼數(shù)據(jù)。
微秒級時間同步技術(shù)確保了多個相機(jī)之間的時間戳誤差≤1μs，而UWB基站同步誤差達(dá)100μs。當(dāng)無人機(jī)以10m/s飛行時，前者位置計算誤差僅0.01mm，后者達(dá)1mm，這種差異對機(jī)器人控制算法驗(yàn)證至關(guān)重要。
三、實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證，日光環(huán)境下的卓越表現(xiàn)
NOKOV度量動作捕捉 系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢在實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用中得到了充分驗(yàn)證。
清華大學(xué)類腦計算中心使用度量動捕抗日光鏡頭過濾強(qiáng)光干擾，準(zhǔn)確識別平衡步兵（輪足機(jī)器人）表面的反光標(biāo)記點(diǎn)，實(shí)時獲取高精度運(yùn)動軌跡。
這一案例充分展示了該系統(tǒng)在戶外日光環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性，為足式機(jī)器人研究提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。
在上海交通大學(xué)智能行走作業(yè)機(jī)器人研究中心，研究團(tuán)隊通過NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)捕捉機(jī)器人“軀干”和“四肢”的關(guān)節(jié)上的反光標(biāo)志點(diǎn)，以60Hz的采樣頻率進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動過程中的動作采集，得到各反光標(biāo)志點(diǎn)三維空間坐標(biāo)。
北京理工大學(xué)則在NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，搭建了一套以無人機(jī)、地面移動機(jī)器人/無人車為控制對象的異構(gòu)多智能體協(xié)同/地空協(xié)同/無人機(jī)集群控制實(shí)驗(yàn)平臺。
該平臺可實(shí)現(xiàn)對多種異構(gòu)智能體控制算法進(jìn)行驗(yàn)證，并模擬出空地協(xié)同巡邏、無人車圍捕和探測圍捕等多種軍事場景。
四、技術(shù)支撐，多重優(yōu)勢助力機(jī)器人科研
NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)在機(jī)器人研究中展現(xiàn)出多重技術(shù)優(yōu)勢，使其成為科研人員的首選工具。
該系統(tǒng)支持與多種機(jī)器人開發(fā)框架無縫集成。在機(jī)器人研究中，這種高精度數(shù)據(jù)可以通過VRPN形式傳輸，或通過SDK（C++語言）端口廣播與ROS、Labview、Matlab（包含Simulink）等軟件通信進(jìn)行二次開發(fā)，無縫接入現(xiàn)有的機(jī)器人研究流程。
多剛體識別與追蹤能力讓研究者能夠同時分析機(jī)器人多個部件的運(yùn)動關(guān)系。系統(tǒng)軟件具有一鍵建立剛體功能，大幅提高工作效率。
大范圍覆蓋能力支持20m×20m空間覆蓋，多機(jī)同步誤差在±0.03mm內(nèi)，為群體機(jī)器人研究提供了理想平臺。
無論是單個機(jī)械臂的精細(xì)操作，還是數(shù)十架無人機(jī)的集群飛行，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)都能提供全場景的精準(zhǔn)定位支持。
五、應(yīng)用拓展，多元科研場景的精準(zhǔn)捕捉
beyond 機(jī)器人研究，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)的應(yīng)用場景正在不斷擴(kuò)展，展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。
江蘇科技大學(xué)群體機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室采用Crazyflie無人機(jī)，演示無人機(jī)編隊飛出“8”字形態(tài)效果，同時使用光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)精準(zhǔn)定位，捕捉無人機(jī)集群編隊的運(yùn)動軌跡。
西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院彭星光老師團(tuán)隊使用動作捕捉系統(tǒng)實(shí)時獲取機(jī)器人的絕對坐標(biāo)和方向，通過數(shù)據(jù)傳輸和解碼，使機(jī)器人具有局部感知能力，從而通過算法觀察和驗(yàn)證機(jī)器人集群系統(tǒng)中集體裂變行為。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）使用NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)進(jìn)行裝配機(jī)器人（機(jī)械臂）組裝技能學(xué)習(xí)。
通過系統(tǒng)提取人的操作動作數(shù)據(jù)，獲取人手在組裝過程中的六自由度信息，該信息包括了手部的位置和方向信息。
六、行業(yè)革新，動作捕捉技術(shù)的未來展望
隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，精準(zhǔn)室內(nèi)外定位的需求將愈發(fā)重要。動作捕捉技術(shù)正在從室內(nèi)環(huán)境走向戶外復(fù)雜條件，從單一對象追蹤發(fā)展到群體協(xié)同分析。
NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)憑借其在日光環(huán)境下的穩(wěn)定表現(xiàn)，為機(jī)器人研究提供了前所未有的數(shù)據(jù)支持，讓曾經(jīng)只存在于理論中的算法走向現(xiàn)實(shí)。
研究人員不再受限于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，可以在更接近真實(shí)應(yīng)用的條件下進(jìn)行測試和驗(yàn)證。
在虛擬現(xiàn)實(shí)與物理世界融合的大趨勢下，動作捕捉系統(tǒng)作為連接數(shù)字與現(xiàn)實(shí)的橋梁，其重要性將愈發(fā)凸顯。
NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)正在這一進(jìn)程中扮演關(guān)鍵角色，為機(jī)器人技術(shù)的突破性發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。
陽光下的實(shí)驗(yàn)場，輪足機(jī)器人已經(jīng)完成了預(yù)設(shè)的動作測試。研究人員圍在計算機(jī)前，查看NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)記錄下的高精度運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)，這些在日光環(huán)境下獲取的寶貴數(shù)據(jù)，將直接用于下一輪的算法優(yōu)化。
從室內(nèi)到戶外，從受控環(huán)境到日光直射，動作捕捉技術(shù)的這一突破，正悄然推動著機(jī)器人技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的進(jìn)程。
