前言

在前幾期中，我們實(shí)現(xiàn)了PIPER機(jī)械臂的點(diǎn)位控制、軌跡錄制與視覺(jué)識(shí)別。本期，我們‘腦洞大開(kāi)’——用一部普通手機(jī)的陀螺儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂的實(shí)時(shí)姿態(tài)遙操作。無(wú)需專(zhuān)用設(shè)備，只需一個(gè)App和一段Python腳本，就能讓機(jī)械臂‘模仿’你的手勢(shì)動(dòng)作。這不僅是技術(shù)的融合，更是人機(jī)交互方式的一次有趣探索。

更重要的是——所有代碼已開(kāi)源，歡迎動(dòng)手實(shí)踐！

開(kāi)源鏈接鏈接：https://github.com/agilexrobotics/Agilex-College/tree/master/piper/mobilePhoneCtl

摘要

本文實(shí)現(xiàn)了通過(guò)手機(jī)傳感器數(shù)據(jù)（加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)）控制機(jī)械臂的功能。數(shù)據(jù)通過(guò) WebSocket 從手機(jī)實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖镜豍ython腳本，腳本經(jīng)姿態(tài)解算后控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。

標(biāo)簽

手機(jī)傳感器、姿態(tài)遙操、陀螺儀、姿態(tài)解算、EKF

功能演示

一、環(huán)境配置

? 操作系統(tǒng)：Ubuntu（推薦Ubuntu 18.04或更高版本）

? Python環(huán)境：Python 3.6或更高版本

? 克隆項(xiàng)目：

git clonehttps://github.com/agilexrobotics/Agilex-College.gitcdAgilex-College/piper/mobilePhoneCtl/

? 安裝依賴(lài)庫(kù)：

pip install -r requirements.txt --upgrade

? 確保已正確安裝并配置 piper_sdk 及其硬件依賴(lài)。

二、手機(jī) App 安裝

本項(xiàng)目推薦使用 Sensor Stream IMU+（付費(fèi) App）進(jìn)行手機(jī)端數(shù)據(jù)采集與推送。

? 前往官網(wǎng)或應(yīng)用商店（https://www.sensorstream.app/）購(gòu)買(mǎi)并安裝 Sensor Stream IMU+。

? 該 App 支持 iOS 和 Android。

三、App 使用方法

1. 打開(kāi) Sensor Stream IMU+ App。

2. 在“Set IP Address”處輸入運(yùn)行本腳本的電腦 IP 地址和端口（默認(rèn) 5000），如 192.168.1.100:5000。

3. 選擇要推送的傳感器（Accelerometer、Gyroscope、Magnetometer）。

4. 設(shè)置合適的 update interval（如 20ms）。

5. 點(diǎn)擊“Start Streaming”開(kāi)始推送數(shù)據(jù)。

四、Python 腳本使用

1. 連接機(jī)械臂并激活CAN模塊。

sudo ip link set can0 up type can bitrate 1000000

2. 運(yùn)行本目錄下的 main.py：

python3 main.py

3. 腳本啟動(dòng)后會(huì)顯示本機(jī) IP 地址和端口，請(qǐng)?jiān)?App 中填寫(xiě)一致。

4. 當(dāng) App 開(kāi)始推送數(shù)據(jù)后，腳本會(huì)自動(dòng)進(jìn)行姿態(tài)解算，并通過(guò) piper_sdk 控制機(jī)械臂末端姿態(tài)。

五、數(shù)據(jù)傳輸與機(jī)械臂控制說(shuō)明

? 手機(jī)端通過(guò) WebSocket 實(shí)時(shí)推送三軸加速度、陀螺儀和磁力計(jì)數(shù)據(jù)到 Python 腳本。

? 腳本使用擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）算法進(jìn)行姿態(tài)解算，獲得歐拉角（roll, pitch, yaw）。

? 解算結(jié)果實(shí)時(shí)通過(guò) piper_sdk 的 EndPoseCtrl 接口發(fā)送給機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制。

六、注意事項(xiàng)

? 請(qǐng)確保手機(jī)和電腦處于同一局域網(wǎng)內(nèi)，且防火墻允許 5000 端口通信。

? 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)前請(qǐng)確保安全，避免碰撞。

? 若需修改端口或初始位置，請(qǐng)編輯 main.py中相關(guān)參數(shù)。

七、參考文獻(xiàn)

https://zhuanlan.zhihu.com/p/103617763

結(jié)語(yǔ)

最后，不知道大家學(xué)‘廢’了嗎，控制機(jī)械臂不需要復(fù)雜的編程，有時(shí)候，只需要一部手機(jī)和一個(gè)好點(diǎn)子。下一期將更進(jìn)一步：脫離手機(jī)，直接通過(guò)手勢(shì)識(shí)別控制機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)“手在哪，臂就到哪”的自然交互。敬請(qǐng)期待：《松靈PIPER機(jī)械臂手勢(shì)識(shí)別與位置映射》！

松靈機(jī)器人成立于2016年，是全球領(lǐng)先的機(jī)器人底盤(pán)制造商和移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)解決方案服務(wù)商。目前，松靈機(jī)器人已經(jīng)擁有多款適用于不同地形的室內(nèi)外移動(dòng)機(jī)器人底盤(pán)，在載重、續(xù)航、速度、運(yùn)動(dòng)模式等不同需求場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)全矩陣覆蓋。同時(shí)，松靈機(jī)器人還推出了自動(dòng)駕駛解決方案，平行駕駛解決方案，機(jī)器人科研教育套件等移動(dòng)機(jī)器人底盤(pán)配套產(chǎn)品，幫助客戶(hù)在自動(dòng)駕駛、機(jī)械控制、計(jì)算機(jī)、車(chē)輛等領(lǐng)域完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

憑借領(lǐng)先的研發(fā)技術(shù)，松靈機(jī)器人已經(jīng)與包括阿里巴巴、華為、本田、中建三局在內(nèi)的30多家行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，以及中科院、清華大學(xué)、南方科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、新加坡國(guó)立大學(xué)、紐約大學(xué)等國(guó)內(nèi)外50多所頂尖學(xué)府開(kāi)展了深度合作。