Dexmo：要做成熟且低价的手部动作捕捉装置

创客

Dexta Robotics 的创始人谷逍驰（Aler Gu）以前就做过许多种机械手，时间一长，他发现研究所里手部传感器结构复杂的切造价高昂，距离消费者遥远，商品化的方案非常有限，至少在市面上还见不到一套成熟美观且价格低廉的手部动作捕捉装置，于是他和他的团队决定自己来做一套满足上述条件的手部动作捕捉传感器，这就是Dexmo-HMI。

Dexmo可以捕捉控制者的手部动作，进行更精准的机器人手部控制。以拆弹机器人为例子，目前的拆弹机器人搭载的一般只是夹取器，工作也只是转移疑似爆炸物到远处进行爆破，并不能进行更精确的控制。而利用Dexmo，配合同时开发中的力反馈功能，机械手握住物体的这种“握持感”可以远程传递到控制者手上，从而进行灵巧机械手的精细控制。也就是说，Dexmo不仅仅是一个输入装置，也可以成为一个双向的输出装置。



据谷逍驰描述，他做这套设备的初衷是为了控制机械手，但是当这个项目发展到中期的时候，虚拟现实行业突然火了起来，经过一些调查后谷逍驰发现，不光是机器人行业的手部捕捉的方案有限，虚拟现实行业同样如此。

目前人们带着头戴式显示器（例如Oculus Rift）的时候手上仍然要握着鼠标和键盘，在谷逍驰看来这是一种相当反人类的操作方式，因为头戴式显示器的目的就是提供“浸入式体验”，为了看清楚键盘而挪开显示器十分有碍这种体验。Dexmo提供的交互方式可以让虚拟现实玩家在带上头戴式显示器后可以看清自己在游戏中的双手，并且将现实中的手部动作输入进虚拟世界中，增加了浸入感。力反馈功能将打开让用户“抓取”虚拟物体的可能性。想象一在虚拟世空间中有一个虚拟水杯，配合上力反馈的Dexmo可以让佩戴者在现实世界中“抓住”不存在的虚拟物体，以建立起虚拟世界和现实世界初步的触感的联系。

这款产品从去年9月开始开发，Dexta Robotics团队今年3月组建，并于近期在美国成立了公司。团队目前有五个人，谷逍驰（Aler Gu）、张逸飞（I.F.）、孙维泽（Sunny）、卞远哲（Rijn）以及马安南（MAN）。

谷逍驰说，因为公司小，所以几乎每个人都需要身兼数职，他们分别有着机械工程师、结构工程师、嵌入式工程师、算法工程师、软件工程师、平面设计师、摄影师、视频编辑、网站前端后端以及运营销售等各种角色，非常辛苦，但每个人的干劲都很大。因为市场此前上没有过外骨骼结构的手部动作检测，所以产品的前期研发一直集中在硬件本身（下图为今年二月份第二个版本的草图）。



市面上的手部动作捕捉手套主要有两类，惯性检测单元和弯曲传感器类。利用惯性检测单元方案的有IGS glove、control VR，比较有名的弯曲传感器方案的有5DT、Cyberglove Systems。Dexmo采用的外骨骼结构来进行手部动作捕捉是一种比较新颖的方式，设计中没有用到昂贵的传感器，而是将手部的弯曲动作通过一组连杆分解并且映射到到造价低廉同时精准度相对较高的旋转传感器上，连杆等机械部件可以通过开模等方式进行生产，从而进一步降低成本。另外，在外骨骼上添加力反馈组件更加容易。

现在产品的开发重心已经转移到了软件上，读取手部的数据和通过软件对这些数据进行分析来建立一个相对精准的手部模型是两大难点。团队通过对手指数据的进行外骨骼的正运动学建模，算出的坐标点进行手指的逆运动学分析，在长时间尝试之后开发出了几套相对完善的手部模型重建程序。相对于比较容易被复制的硬件，手部模型重建的算法和软件是团队的主要竞争力。目前机械手部动作捕捉以及力反馈方案已经在国内和国外申请了三份专利。

Dexmo的低价版本将于近期登陆Kickstarter，谷逍驰表示自己和团队是真的很用心的在做这个项目，也想尽力把事情做好，在完善微型化力反馈装置的开发的同时，尽量将其价格定的更加亲民，让更多人能体验到机器人和虚拟现实的乐趣。谷逍驰并不想抛头露面，也不想过早讲述各种经历，而是希望大家更多把焦点放在Dexmo这款产品上，这倒是十分符合“技术男”低调的特点。如果大家对这个项目或者这项技术感兴趣，可以发送邮件至dexta@dextarobotics.com和他进行交流。