CN106493732A - 一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法 - Google Patents

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CN106493732A CN201610910644.3A CN201610910644A CN106493732A CN 106493732 A CN106493732 A CN 106493732A CN 201610910644 A CN201610910644 A CN 201610910644A CN 106493732 A CN106493732 A CN 106493732A
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刘波
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明是一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法，包括的步骤有：第一步，使用动画编辑软件编辑手臂动画；第二步，解析动画；第三步，动画采样和数据传输；第四步，机械手臂控制单元计算欧拉角；第五步，机械手臂控制单元控制电机带动机械手臂。本发明所述的一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法，操作简单，可以使机械手臂得动作更加逼真。

Description

一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法
技术领域
本发明涉及动画控制领域，尤其涉及一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法。
背景技术
传统控制机械手臂时，会通过大量复杂的单片机嵌入式程序算法，使机械手臂运动平滑，手臂的运动轨道也是基于机械手臂的电机的旋转，具体运动轨迹转化到电机的运动特别抽象，使最终运动效果特别机械和死板。
发明内容
本发明提供一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法，包括的步骤有：
第一步，使用动画编辑软件编辑手臂动画：
遵循骨骼规律，设计游戏角色手臂关节，共设计五个关节，分别是腕关节、一号指关节、二号指关节、肘关节、肩关节；关节满足与机械手臂的同比尺寸，关节处可以通过动画编辑软件修改欧拉角来，形成整个手臂的不同姿态；导出fbx格式文件；
第二步，解析动画：
使用动画编辑软件解析fbx格式文件中动画的帧率和每帧的关节的四元数；
第三步，动画采样和数据传输：
设置60Hz帧率为动画采样频率，
采样方式，根据公式：
k＝(t-t1)/(t2-t1)
Q＝Q(t1)*(1-k)+k*Q(t2)
t：当前播放时间；
t1：当前播放位置左边最邻近关键帧时间；
t2：当前播放位置右边最邻近关键帧；
Q：关键帧的四元数；
Q(t1)：t1时刻关键帧的四元数；
Q(t2)：t2时刻关键帧的四元数；
将采样数据，包括当前帧的所有关节标识和所有关节的采样四元数，传输给机械手臂控制单元；
第四步，机械手臂控制单元计算欧拉角：
机械手臂控制单元接收到数据后，将根据数据和关节标识，将每个关节的四元数解算为欧拉角的翻滚角φ、俯仰角θ、航向角ψ；公式分别为：
θ＝arcsin[2(wy-zx)]；
w、x、y、z为四元数的四个分量；
第五步，机械手臂控制单元控制电机带动机械手臂：
机械手臂控制单元根据解得的欧拉角控制机械手臂的电机，电机带动机械手臂完成指定动作。
进一步，所述的动画编辑软件为3dmax或Maya。
进一步，所述的第三步的数据传输方式为串口、网络、蓝牙中的一种。
本发明的有益效果是：本发明所述的一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法，操作简单，可以使机械手臂得动作更加逼真。
附图说明
附图1为所述的游戏角色手臂关节设计图。
具体实施方式
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法，包括的步骤有：
第一步，使用动画编辑软件编辑手臂动画：
遵循骨骼规律，设计游戏角色手臂共设计五个关节，分别是腕关节1、一号指关节2、二号指关节3、肘关节4、肩关节5；关节满足与机械手臂的同比尺寸，关节处可以通过动画编辑软件修改欧拉角来，形成整个手臂的不同姿态；导出fbx格式文件；
第二步，解析动画：
使用动画编辑软件解析fbx格式文件中动画的帧率和每帧的关节的四元数；
第三步，动画采样和数据传输：
设置60Hz帧率为动画采样频率，
采样方式，根据公式：
k＝(t-t1)/(t2-t1)
Q＝Q(t1)*(1-k)+k*Q(t2)
t：当前播放时间；
t1：当前播放位置左边最邻近关键帧时间；
t2：当前播放位置右边最邻近关键帧；
Q：关键帧的四元数；
Q(t1)：t1时刻关键帧的四元数；
Q(t2)：t2时刻关键帧的四元数；
将采样数据，包括当前帧的所有关节标识和所有关节的采样四元数，传输给机械手臂控制单元；
第四步，机械手臂控制单元计算欧拉角：
机械手臂控制单元接收到数据后，将根据数据和关节标识，将每个关节的四元数解算为欧拉角的翻滚角φ、俯仰角θ、航向角ψ；公式分别为：
θ＝arcsin[2(wy-zx)]；
w、x、y、z为四元数的四个分量；
第五步，机械手臂控制单元控制电机带动机械手臂：
机械手臂控制单元根据解得的欧拉角控制机械手臂的电机，电机带动机械手臂完成指定动作。
进一步，所述的动画编辑软件为3dmax或Maya。
进一步，所述的第三步的数据传输方式为串口、网络、蓝牙中的一种。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法，其特征在于，包括的步骤有：
第一步，使用动画编辑软件编辑手臂动画：
遵循骨骼规律，设计游戏角色手臂共设计五个关节，分别是腕关节(1)、一号指关节(2)、二号指关节(3)、肘关节(4)、肩关节(5)；关节满足与机械手臂的同比尺寸，关节处可以通过动画编辑软件修改欧拉角来，形成整个手臂的不同姿态；导出fbx格式文件；
第二步，解析动画：
使用动画编辑软件解析fbx格式文件中动画的帧率和每帧的关节的四元数；
第三步，动画采样和数据传输：
设置60Hz帧率为动画采样频率，
采样方式，根据公式：
k＝(t-t1)/(t2-t1)
Q＝Q(t1)*(1-k)+k*Q(t2)
t：当前播放时间；
t1：当前播放位置左边最邻近关键帧时间；
t2：当前播放位置右边最邻近关键帧；
Q：关键帧的四元数；
Q(t1)：t1时刻关键帧的四元数；
Q(t2)：t2时刻关键帧的四元数；
将采样数据，包括当前帧的所有关节标识和所有关节的采样四元数，传输给机械手臂控制单元；
第四步，机械手臂控制单元计算欧拉角：
机械手臂控制单元接收到数据后，将根据数据和关节标识，将每个关节的四元数解算为欧拉角的翻滚角φ、俯仰角θ、航向角ψ；公式分别为：
θ＝arcsin[2(wy-zx)]；
ψ = a r c t a n ( 2 ( w x + y z ) 1 - 2 ( y 2 + z 2 ) ) ;
w、x、y、z为四元数的四个分量；
第五步，机械手臂控制单元控制电机带动机械手臂：
机械手臂控制单元根据解得的欧拉角控制机械手臂的电机，电机带动机械手臂完成指定动作。
2.根据权利要求1所述的一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法，其特征在于，所述的动画编辑软件为3dmax或Maya。
3.根据权利要求1或2所述的一种使用虚拟三维动画控制游戏机械手臂的方法，其特征在于，所述的第三步的数据传输方式为串口、网络、蓝牙中的一种。
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