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--- ideas:kinect_arduino [2015/12/24 15:18]
gdw 创建
+++ ideas:kinect_arduino [2015/12/24 22:34] (当前版本)
gdw
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 结束
 {{:ideas:k6.jpg?200|}}
 电源，arduino uno，机械臂
 {{:ideas:k7.jpg?200|}}
+kinect for windows
+{{:ideas:k8.jpg|}}
+kinect演示界面
+一些简单的说明。
+关于Arduino：
+在这就不多做介绍了，各位肯定比我了解的要多，我买了这个板子前后加一起还不到10天。
+为什么要用Kinect：
+这真是一个很好玩的东西，功能很强大，如果有一定编程经验上手的话也不算很难。Kinect+Arduino是绝佳的交互组合。可以做出很多有意思的东西。
+这个项目是怎么产生的：
+现在网上已经由很多Kinect+Arduino的经验分享了，比如遥控车，遥控直升机等等。控制机械臂的我暂时还没有发现。灵感来源于前段时间看的一个日本机器人技术的视频，当然视频里的高度光凭我一个人和这些设备是无法达到的。Kinect+Arduino这个组合最核心的一个词就是--（体感）交互，单纯用Arduino是无法完成这个任务的。于是我翻出了以前买的机械臂，做出了这个简易的交互式控制机械臂。
+下面对各个部分而做出解释
+首先是硬件。
+.Kinect for Windows一台
+为了便于开发我没有选择Xbox版的Kinect，因为据说有些功能在Windows下是不支持的。
+.Arduino Uno一块
+没啥可说的，大家都懂。
+.码垛机
+网上买的，现成货，自己装起来就可以了。这个码垛机是4度的，也就是4个舵机，分别控制：
+腰部（底座左右旋转）
+大臂（大臂上下旋转）
+小臂（小臂上下旋转）
+腕部（腕部左右旋转）
+由于是码垛机，要保持腕部一直处于水平状态，所以它的自由度不像传统的机械臂那样高，小臂的活动范围受到大臂的角度限制。目前腕部的舵机还没有用上，可以忽略。
+接下来是软件。
+首先说明的是我暂无开源的打算，因为很多地方还需要优化和提高，但是一些概念性的问题我是可以回答的。软件一共分为2个部分，分别是Kinect端和Arduino端
+.Arduino端
+Arduino的主要目的是接收来自Kinect（通过串口通信实现，在后面说明）的数据，并向舵机发出信号旋转相应的角度。这个程序需要对接收到的数据进行分类判断，哪一条是控制大臂舵机的，哪一条是控制小臂舵机的。至于如何实现，Arduino的IDE提供了很多String的例子。我们要把接收到的每一条指令先进行预处理，在根据情况进行操作，下面是个简单的例子：
+<code c>
+Servo servoA; //舵机对象
+boolean readCompleted = false;//是否完成读取串口数据
+void setup()
+{
+Serial.begin(9600); //开启串口通信，比特率需要根据自己的硬件调整
+servoA.attach(10); //由PWM10控制该舵机
+}
+void loop()
+{
+if(readCompleted)//判断串口是否接收到数据并完成读取
+{
+servoA.write(serialString.toInt());//把角度发送给舵机控制其旋转
+}
+}
+//串口事件处理方法，参考:http://arduino.cc/en/Tutorial/SerialEvent
+//功能是读取串口数据，并改变readCompleted的值以示读取完成
+void serialEvent()
+{
+while(Serial.available())
+{
+char inChar = (char)Serial.read();
+if(inChar != '\n')
+{
+serialString += inChar;
+}
+else
+{
+readCompleted = true;
+}
+}
+}
+</code>
+这个例子演示了如何从串口接收数据并且控制舵机。当然还有很多因素需要考虑，比如舵机的旋转限制，数据与舵机编号的对应等等。对String进行预处理的方法可以参考IDE给出的例子，里面写的很详细，而且功能也完全够用。
+在上面那层有一些错误，应该是这样的
+<code c>
+if(readCompleted)//判断串口是否接收到数据并完成读取
+{
+servoA.write(serialString.toInt());//把角度发送给舵机控制其旋转
+serialString = "";//清空串口数据变量
+readCompleted = false;//标示读取未完成，以进行下一次读取
+}
+</code>
+.Kinect端
+Kinect端的程序用Kinect SDK for Windows的例子上加以修改的，其主要功能是取得骨骼关键点（也就是关节）的数据，并进行一系列计算，计算出每一个舵机需要旋转的角度，并通过串口发送给Arduino。
+开发环境是VS2010+Kinect SDK for Windows，为了演示方便用的是WPF程序。具体的代码这里就不写了，比较复杂，感兴趣的看看他们给的例子就可以了。
+在例子中，提取骨骼数据已经写好了，所以我们要做的是处理这些关节数据并进行计算。下面是控制各个舵机所用到的骨骼数据：
+腰部：
+由我的左小臂控制，提取到左手肘和左手腕的数据，并计算出角度。
+大臂：
+由我的右大臂控制，提取到右肩和右手肘的数据，并计算出角度。
+小臂：
+由我的右小臂控制，提取到右手腕和右手肘的数据，并计算出角度。
+腕部：
+暂不使用
+至于如何计算角度，因为我先把三维空间的点映射到二位空间内，所以可以用横纵坐标加上反三角函数计算出角度。当然，还是有很多其他因素需要考虑，比如人手臂的活动范围是很大的，如何对应到机械臂的活动范围上等等。
+计算好角度后，在通过串口发送给Arduino。在发送时可以根据不同舵机做出一些标示以便Arduino端的程序分类，比如
+servoA:50
+servoB:70
+servoC:80
+这样Arduino端的程序可以用startsWith()和subString()来处理这些数据了
+Kinect端界面。骨骼和关节的追踪（忽略我诡异的姿势）
+{{:ideas:k9.jpg?200 |}}
+一些补充：
+.可以添加一些控制整个机械臂启停的判断。在我的程序里，两手靠近则机械臂启动，两手自然下垂则机械臂返回默认姿态（最后一张动图的收起姿态）
+.Kinect SDK for Windows提供的功能是有限制的，而且并没有开源，有更高追求的玩家可以尝试用OpenNI。
+.下一步我准备加一个机械爪在腕部，通过手势识别可以控制抓握和松开。
+原文链接：http://tieba.baidu.com/p/2902331289?see_lz=1

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