CN115876220A - 一种vr一体机的六自由度运动误差的测试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法和系统，其中，VR一体机的六自由度运动误差的测试方法中，VR一体机固定于六自由度机械臂；该测试方法包括：获取VR一体机的初始位置；根据预设轨迹控制指令，控制六自由度机械臂进行六自由度运动；根据VR一体机的初始位置，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置；比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹，计算得到VR一体机的六自由度运动误差。本发明的技术方案能解决现有技术中难以对VR一体机的运动参数进行准确校准，也难以准确模拟VR一体机的运动轨迹的问题。

Description

一种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法和系统

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法和系统。

背景技术

VR一体机是具备独立处理器并且同时支持HDMI输入的头戴式显示设备。具备了独立运算、输入和输出的功能。通常VR一体机包括VR头显和运动手柄组成；使用时，VR头显开启VR影像，运动手柄在VR影像中运动，以执行用户对VR影像的各种操作。

通常，为了完善VR一体机的显示效果，需要保证用户在佩戴VR头显或使用运动手柄时，准确模拟用户在VR场景中的运动，这样就需要校准VR一体机的运动误差，模拟用户在真实环境中的运动，获取VR影像与真实环境的运动误差，从而带给用户逼真的体验效果。

现有技术中，为了对VR一体机的运动误差进行测试，如图1所示，通常是设计专门的带有升降组件2的移动设备1，这样通过移动设备1的移动和升降组件2的升降，测量上述移动设备1的移动数据和升降组件2的升降数据；在需要移动设备1自身或升降组件2发生动作时，即模拟VR一体机3的动作时，测量VR一体机3的运动轨迹，这样根据上述测量得到的移动数据、升降数据和运动轨迹，对VR一体机3的运动参数进行校准。

然而，上述带有升降组件的移动设备，无论是自动的还是手动控制的，其移动设备自身的移动和升降组件的升降，其运动的时间间隔和单位移动距离都并不是完全一致的，并且时间间隔和单位移动距离都过大，导致上述移动设备自身运动就存在巨大的测量误差，从而难以对VR一体机的运动参数进行准确校准。另外，上述移动设备只能实现水平和上下的位移，即3自由度的距离测量，难以准确模拟用户佩戴该VR一体机的运动轨迹。

发明内容

本发明提供一种VR一体机的六自由度运动误差的测试方案，旨在解决现有技术提供的难以对VR一体机的运动参数进行准确校准，也难以准确模拟VR一体机的运动轨迹的问题。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提出了一种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法中，VR一体机固定于六自由度机械臂；该测试方法包括：

获取VR一体机的初始位置；

根据预设轨迹控制指令，控制六自由度机械臂进行六自由度运动；

根据VR一体机的初始位置，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置；

比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹，计算得到VR一体机的六自由度运动误差。

优选的，上述测试方法中，根据VR一体机的初始位置信息，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置的步骤，包括：

获取六自由度机械臂的末端基座的空间坐标，作为VR头显的初始位置；

以VR头显的初始位置为起点，计算六自由度机械臂运动过程中VR头显的实时运动位置；

比较VR头显的实时运动位置和末端基座的运动轨迹，得到VR头显的六自由度运动误差。

优选的，上述测试方法中，根据VR一体机的初始位置信息，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置的步骤，包括：

根据六自由度机械臂的末端基座的空间坐标以及VR头显的VR影像，得到运动手柄在VR影像中的初始位置；

以运动手柄在VR影像中的初始位置为起点，计算六自由度机械臂运动过程中运动手柄在VR影像的实时运动位置；

比较运动手柄在VR影像的实时运动位置和末端基座的运动轨迹，得到运动手柄的六自由度运动误差。

优选的，上述测试方法中，根据VR一体机的初始位置信息，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置的步骤，包括：

控制六自由度机械臂按预定动作进行旋转，计算六自由度机械臂旋转过程中VR一体机的实时旋转角度；

实时比较VR一体机的实时旋转角度和六自由度机械臂的运动轨迹，得到VR一体机的抖动数据。

优选的，上述测试方法中，获取VR一体机的初始位置的步骤之前，方法还包括：

获取预定时间内六自由度机械臂静止状态下的坐标位置；

获取VR一体机的VR影像中定位目标点的坐标位置；

比较六自由度机械臂的坐标位置和VR一体机的坐标位置，判断VR一体机是否存在静止漂移；

若VR一体机存在静止漂移，则对VR一体机进行静止漂移校准；

以及，

控制六自由度机械臂执行预定动作后回到原有坐标位置；

获取VR一体机的VR影像中定位目标点的坐标位置；

比较六自由度机械臂的原有坐标位置和VR一体机的坐标位置，判断VR一体机是否存在动态漂移；

若VR一体机存在动态漂移，则对VR一体机进行动态漂移校准。

优选的，上述测试方法中，比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹的步骤，包括：

当六自由度机械臂运动时，使用与VR一体机同轴固定的激光发射器照射预制图卡；

实时采集预制图卡上的激光点坐标，得到六自由度机械臂的运动轨迹；

比较同一时刻VR一体机的实时运动位置和激光点坐标，得到VR一体机的六自由度运动误差。

优选的，上述测试方法中，计算得到VR一体机的六自由度运动误差的步骤，包括：

间隔预定时间提取得到VR一体机的实时运动位置的多个坐标数据；

计算同一时刻多个坐标数据与六自由度机械臂的轨迹坐标的差值，得到VR一体机的六自由度运动误差。

优选的，上述测试方法中，比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹的步骤之后，方法还包括：

根据VR一体机的六自由度运动误差，计算得到VR一体机的运动补偿参数；

使用运动补偿参数重新计算VR一体机的实时运动位置；

重新比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹，得到VR一体机的六自由度运动误差；

判断六自由度运动误差是否小于或等于预设误差阈值；

若六自由度运动误差大于预设误差阈值，则重新计算VR一体机的运动补偿参数。

根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种VR一体机的六自由度运动误差的测试系统，包括：

VR一体机、六自由度机械臂和VR测试面板；其中，VR一体机固定于六自由度机械臂，用于随六自由度机械臂共同运动；

VR测试面板，包括：

初始位置获取模块，用于获取VR一体机的初始位置；

机械臂运动控制模块，用于根据预设轨迹控制指令，控制六自由度机械臂进行六自由度运动；

运动位置计算模块，用于根据VR一体机的初始位置，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置；

运动误差计算模块，用于比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹，计算得到VR一体机的六自由度运动误差。

优选的，上述测试系统中，运动位置计算模块包括：

初始位置计算子模块，用于根据六自由度机械臂的末端基座的空间坐标以及VR头显的VR影像，得到运动手柄在VR影像中的初始位置；

实时运动计算子模块，用于以运动手柄在VR影像中的初始位置为起点，计算六自由度机械臂运动过程中运动手柄在VR影像的实时运动位置；

运动误差计算子模块，用于比较运动手柄在VR影像的实时运动位置和末端基座的运动轨迹，得到运动手柄的六自由度运动误差。

综上，本发明上述技术方案提供的VR一体机的六自由度运动误差的测试方案，通过将VR一体机固定在六自由度机械臂上，因为六自由度机械臂的距离误差较小，通常小于0.01毫米，因此使用六自由度机械臂能够校正VR一体机的运动误差；具体地，获取VR一体机的初始位置，根据预设轨迹控制指令控制六自由度机械臂进行六个自由度的运动，然后根据上述VR一体机的初始位置就能够计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置，然后比较VR一体机的实时运动位置与六自由度机械臂的运动轨迹的差值，就能够计算得到VR一体机的六自由度方向上的距离或角度误差，模拟VR一体机的准确的运动轨迹，对VR一体机的运动参数进行校准。通过上述方式，能够解决现有技术中带有升降组件的移动设备，其移动距离误差大，且只能实现水平和上下的运动，难以准确模拟VR一体机的运动轨迹，难以对VR一体机角度运动参数进行准确校准的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是现有技术提供的一种带有升降组件的移动设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第一种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法的流程示意图；

图3是图2所示实施例提供的第一种VR一体机的实时运动位置的计算方法的流程示意图；

图4是图2所示实施例提供的第二种VR一体机的实时运动位置的计算方法的流程示意图；

图5是图2所示实施例提供的第三种VR一体机的实时运动位置的计算方法的流程示意图；

图6是本发明实施例提供的第二种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法的流程示意图；

图7是本发明实施例提供的第三种VR一体机的六自由度运动误差的测试的流程示意图；

图8是图2所示实施例提供的一种VR一体机的运动轨迹的比较方法的流程示意图；

图9是图2所示实施例提供的一种V一体机的六自由度运动误差的计算方法的流程示意图；

图10是本发明实施例提供的第三种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法的流程示意图；

图11是本发明实施例提供的第四种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法的流程示意图；

图12是本发明实施例提供的第六种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法的流程示意图；

图13是图12所示实施例提供的一种旋转抖动数据的折线图；

图14是本发明实施例提供的一种VR一体机的六自由度运动误差的测试系统的结构示意图；

图15是图14所示实施例提供的一种VR测试面板的结构示意图；

图16是图15所示实施例提供的一种运动位置计算模块的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的主要解决的技术问题是：

现有的带有升降组件的移动设备，无论是自动的还是手动控制的，其移动设备自身的移动和升降组件的升降，其运动的时间间隔和单位移动距离都并不是完全一致的，并且时间间隔和单位移动距离都过大，导致上述移动设备自身运动就存在巨大的测量误差，从而难以对VR一体机的运动参数进行准确校准。另外，上述移动设备只能实现水平和上下的位移，即3自由度的距离测量，难以准确模拟用户佩戴该VR一体机的运动轨迹。

为了解决上述问题，本申请下述实施例提供的VR一体机的六自由度运动误差测试方案，通过将VR一体机固定在六自由度机械臂上，通过六自由度机械臂沿六个自由度进行移动，从而准确模拟VR一体机的真实运动轨迹；并且六自由度机械臂的距离误差小于0.01毫米，这样使用六自由度机械臂的运动轨迹对VR一体机的运动轨迹进行同步校正，能够达到对VR一体机的运动参数进行准确校准，能够准确模拟VR一体机的运动轨迹的目的。

为实现上述目的，具体参见图2，图2是本发明实施例提供的一种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法的流程示意图，该VR一体机固定于六自由度机械臂。如图2所示，该VR一体机的六自由度运动误差的测试方法包括：

S110：获取VR一体机的初始位置。通过获取VR一体机的初始位置，能够根据该初始位置获取六自由度机械臂运动过程中VR一体机的运动轨迹，该运动轨迹上的实时运动位置，方便对VR一体机进行定位。其中，可以通过安装安卓调试桥ADB的方法，在该ADB中设置应用程序demo，用于获取VR一体机实时发送的位置信息。

S120：根据预设轨迹控制指令，控制六自由度机械臂进行六自由度运动。因为该六自由度机械臂能够进行上下、左右、前后的移动和旋转，因此能够完成六个自由度的运动，因此按照预设轨迹控制指令控制六自由度机械臂进行六自由度运动，能够带动机械臂上的VR一体机一起进行六自由度运动。其中，VR一体机的移动误差小于0.01mm，角度误差在0.1度之内，因此使用六自由度机械臂能够在多个角度和方向上校正VR一体机的运动误差。

S130：根据VR一体机的初始位置，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置。因为已经获取到VR一体机的初始位置，因此通过该初始位置，随着六自由度机械臂运动VR一体机的运动轨迹上各坐标点的位置能够实时计算得到，从而实时获取VR一体机的实时运动位置。

S140：比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹，计算得到VR一体机的六自由度运动误差。因为VR一体机是固定在六自由度机械臂上的，具体固定于六自由度机械臂的末端磨具上，这样VR一体机的运动轨迹就与六自由度机械臂的运动轨迹重合；另外六自由度机械臂的移动误差在0.01mm之内，角度误差在0.1度之内，因此使用六自由度机械臂的运动轨迹校正VR一体机的实时运动位置，能够精确校正VR一体机的的距离误差或角度误差，并且六自由度机械臂能够进行六个自由度的运动，这样就能够准确模拟VR一体机的真实运动轨迹，相较于背景技术提到的使用带有升降组件的移动设备进行模拟，具有更加真实和显著的误差校准能力。

综上，本发明实施例提供的VR一体机的六自由度运动误差的测试方法，通过将VR一体机固定在六自由度机械臂上，因为六自由度机械臂的距离误差较小，通常移动小于0.01毫米，角度误差在0.1度以内，因此使用六自由度机械臂能够校正VR一体机的运动误差；具体地，获取VR一体机的初始位置，根据预设轨迹控制指令控制六自由度机械臂进行六个自由度的运动，然后根据上述VR一体机的初始位置就能够计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置，然后比较VR一体机的实时运动位置与六自由度机械臂的运动轨迹的差值，就能够计算得到VR一体机的六自由度方向上的距离或角度误差，模拟VR一体机的准确的运动轨迹，对VR一体机的运动参数进行校准。通过上述方式，能够解决现有技术中带有升降组件的移动设备，其移动距离误差大，且只能实现水平和上下的运动，难以准确模拟VR一体机的运动轨迹，难以对VR一体机角度运动参数进行准确校准的问题。

其中，本申请实施例中的VR一体机通常包括VR头显和运动手柄。在用户实际使用时，会佩戴VR头显进入VR虚拟场景中，或者同时使用VR头显和运动手柄协调配合操作虚拟场景中的事物。这样就需要分别获取VR头显和运动手柄的距离或角度误差，对该距离或角度误差进行校准。具体作为一种优选的实施例，如图3所示，上述步骤S130：根据VR一体机的初始位置信息，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置的步骤，包括：

S131：获取六自由度机械臂的末端基座的空间坐标，作为VR头显的初始位置。因为本申请实施例中VR头显设置在六自由度机械臂的末端基座上，

S132：以VR头显的初始位置为起点，计算六自由度机械臂运动过程中VR头显的实时运动位置。因为VR头显设置在六自由度机械臂的末端基座上，这样VR头显的运动轨迹与六自由度机械臂相同，因此在获得VR头显的初始位置时，就能够根据六自由度机械臂的运动轨迹得到VR头显的实时运动位置。

S133：比较VR头显的实时运动位置和末端基座的运动轨迹，得到VR头显的六自由度运动误差。

本申请实施例提供的技术方案中，通过将VR头显设置在六自由度机械臂的末端基座上，这样VR头显的初始位置就能够确定，进而随着六自由度机械臂的运动能够得到VR头显的实时运动位置，然后比较VR头显的实时运动位置和末端基座的运动位置，就能够根据末端基座的运动轨迹校正VR头显的实时运动位置，准确得到VR头显的六自由度运动误差。

其中，为了校正运动手柄的运动误差，作为一种优选的实施例，如图4所示，上述测试方法中，步骤S130：根据VR一体机的初始位置信息，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置的步骤，包括：

S134：根据六自由度机械臂的末端基座的空间坐标以及VR头显的VR影像，得到运动手柄在VR影像中的初始位置；本申请实施例中，运动手柄设置在六自由度机械臂的末端基座上，并且VR头显设置在该六自由度机械臂(即运动手柄)的前端，保持运动手柄始终处于VR头显的VR影像内，从而得到运动手柄在VR影像中的初始位置。

S135：以运动手柄在VR影像中的初始位置为起点，计算六自由度机械臂运动过程中运动手柄在VR影像的实时运动位置。因为运动手柄是设置在六自由度机械臂的末端基座上的，因此运动手柄的运动轨迹是与六自由度机械臂的运动轨迹重合的，这样以运动手柄的初始位置为起点，就能够计算得到运动手柄的实时运动位置，并且运动手柄始终处于VR影像中，这样也就能得到运动手柄在VR影像的实时运动位置。

S136：比较运动手柄在VR影像的实时运动位置和末端基座的运动轨迹，得到运动手柄的六自由度运动误差。

本申请实施例提供的技术方案中，通过比较运动手柄在VR影像中的实时运动位置和末端基座的运动轨迹，能够使用上述末端基座的运动轨迹准确校正运动手柄的运动误差，并且因为六自由度机械臂是能够进行六个自由度的运动，这样就能够模拟运动手柄的真实运动轨迹，得到运动手柄的六自由度运动误差。

另外，本申请实施例提供的测试方法，具体能够检测VR一体机的距离移动误差、角度误差、静飘、动飘和转动抖动等方面的误差。具体地，作为一种优选的实施例，如图5所示，上述测试方法中，步骤S130：根据VR一体机的初始位置信息，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置的步骤，包括：

S137：控制六自由度机械臂按预定动作进行旋转，计算六自由度机械臂旋转过程中VR一体机的实时旋转角度。

S138：实时比较VR一体机的实时旋转角度和六自由度机械臂的运动轨迹，得到VR一体机的抖动数据。

本申请实施例提供的技术方案，通过控制六自由度机械臂按预定动作进行旋转，就能够计算得到六自由度机械臂旋转过程中VR一体机的实时旋转角度；这样就能够通过该VR一体机的实时旋转角度与上述六自由度机械臂的运动轨迹进行比较，得到VR一体机的抖动数据，获取VR一体机在旋转过程中出现的旋转抖动。

另外，VR一体机还可能存在静止漂移，即六自由度机械臂静止状态下VR一体机的坐标位置不准确，存在误差。为了对VR一体机进行静止漂移的校准，作为一种优选的实施例，如图6所示，本申请实施例提供的测试方法中，上述步骤S110：获取VR一体机的初始位置的步骤之前，方法还包括：

S210：获取预定时间内六自由度机械臂静止状态下的坐标位置。

S220：获取VR一体机的VR影像中定位目标点的坐标位置。

S230：比较六自由度机械臂的坐标位置和VR一体机的坐标位置，判断VR一体机是否存在静止漂移。

S240：若VR一体机存在静止漂移，则对VR一体机进行静止漂移校准。

本申请实施例提供的技术方案中，通过获取预定时间内六自由度机械臂静止状态下的坐标位置，并且定位VR一体机中定位目标点的坐标位置，这样比较该预定时间段内六自由度机械臂的坐标位置和VR一体机的坐标位置，从而判断VR一体机是否存在静止漂移，若VR一体机存在静止漂移则对VR一体机进行静止漂移的校准，避免出现VR一体机初始位置不准确的问题。

另外，VR一体机还可能存在动态漂移，即六自由度机械臂动作后回到六自由度机械臂静止状态后，VR一体机的坐标位置与原有静止状态下的坐标位置不一致。为了解决该问题，作为一种优选的实施例，如图7所示，本申请实施例提供的技术方案，还包括：

S250：控制六自由度机械臂执行预定动作后回到原有坐标位置。

S260：获取VR一体机的VR影像中定位目标点的坐标位置。

S270：比较六自由度机械臂的原有坐标位置和VR一体机的坐标位置，判断VR一体机是否存在动态漂移。

S280：若VR一体机存在动态漂移，则对VR一体机进行动态漂移校准。

本申请实施例提供的技术方案中，控制六自由度机械臂执行预定动作后回到原有坐标，然后比较六自由度机械臂的原有坐标位置和VR一体机的坐标位置，从而判断VR一体机是否存在动态漂移，能够对VR一体机进行准确地动态漂移校准。

另外，为了获取六自由度机械臂的准确运动轨迹，可以采用激光标定的方式精确获得六自由度机械臂的运动位置。具体地，作为一种优选的实施例，如图8所示，本申请实施例提供的测试方法中，上述步骤S140：比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹的步骤，包括：

S141：当六自由度机械臂运动时，使用与VR一体机同轴固定的激光发射器照射预制图卡。该预制图卡上形成有坐标轴和坐标标记。

S142：实时采集预制图卡上的激光点坐标，得到六自由度机械臂的运动轨迹。

S143：比较同一时刻VR一体机的实时运动位置和激光点坐标，得到VR一体机的六自由度运动误差。

本申请实施例提供的技术方案中，当六自由度机械臂运动时，使用与VR一体机同轴固定的激光发射器照射预制图卡，从而采集得到预制图卡上的激光点坐标，从而得到六自由度机械臂运动轨迹上的各个坐标点的坐标。这样比较同一时刻VR一体机的实时运动位置和激光点坐标，就能够准确得到VR一体机的六自由度运动误差。

另外，作为一种优选的实施例，为了准确得到VR一体机的六自由度运动误差，如图9所示，本申请实施例提供的测试方法中，上述步骤S140：计算得到VR一体机的六自由度运动误差具体包括：

S144：间隔预定时间提取得到VR一体机的实时运动位置的多个坐标数据。

S145：计算同一时刻多个坐标数据与六自由度机械臂的轨迹坐标的差值，得到VR一体机的六自由度运动误差。

本申请实施例提供的技术方案中，通过间隔预定时间提取VR一体机的实时运动位置的多个坐标数据，能够计算同一时刻多个坐标数据与六自由度机械臂的轨迹坐标的差值，进而比较每一时刻的坐标差值，得到准确的VR一体机的六自由度运动误差。

另外，在获取上述运动误差后还需要对上述运动误差进行校准，作为一种优选的实施例，如图10所示，上述步骤S140：比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹之后，本申请实施例提供的测试方法还包括：

S310：根据VR一体机的六自由度运动误差，计算得到VR一体机的运动补偿参数。因为VR一体机的六自由度运动的坐标是通过VR一体机内陀螺仪的运动算法计算得到的，该运动算法内置有相应的运动补偿参数，这样使用上述六自由度运动误差计算运动补偿参数补偿运动算法，就能够纠正VR一体机的运动误差。

S320：使用运动补偿参数重新计算VR一体机的实时运动位置。

S330：重新比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹，得到VR一体机的六自由度运动误差。

S340：判断六自由度运动误差是否小于或等于预设误差阈值。

S350：若六自由度运动误差大于预设误差阈值，则重新计算VR一体机的运动补偿参数。

本申请实施例提供技术方案中，通过根据VR一体机的六自由度运动误差，计算得到VR一体机的运动补偿参数，使用该运动补偿参数补偿VR一体机内陀螺仪的运动算法，重新计算得到VR一体机的实时运动位置，然后比较该实时运动位置与六自由度机械臂的运动轨迹，得到VR一体机的六自由度运动误差，就能够在判定该六自由度运动误差小于或等于预设误差阈值时，使用上述补充后的VR一体机的运动算法得到准确的校准后的运动位置数据。若该六自由度运动误差大于预设误差阈值则重新计算VR一体机的运动补偿参数，直至消除该VR一体机的六自由度运动误差。

另外，作为一种优选的实施例，如图11所示，本发明还提供了一种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法的流程示意图。本申请实施例中，在测试软件Demo中实时显示VR一体机的VR头显和运动手柄的位置数据、旋转数据和欧拉角数据。将VR一体机放置在六自由度机械臂上，输入一条ADB(安卓调试桥)命令获取VR一体机的初始位置信息，选择移动方式后输入另一条命令获取移动后的位置信息。其中，由于每秒打印的数据过大，将移动后300个数据的平均值减去移动前300个数据的平均值，从而得到移动后的精度误差。

如图11所示，具体实现步骤包括：

S401：ADB安装demo并且运行启动。

S402：将VR一体机放置在六自由度机械臂的磨具上，选择机械臂动作；包括不限于距离直线运动、角度旋转、动飘测试和完全静止测试。(测试头部6DOF精度)。

S403：输入命令adbshellinputkeyeventA获取VR一体机的VR头显初始位置数据。

S404：运行六自由度机械臂。

S405：运行完成后输入命令adbshellinputkeyeventB获取VR一体机的VR头显移动后的位置数据并自动算出误差结果。

S406：将VR一体机的运动手柄放置在六自由度机械臂的末端磨具上，将VR一体机的VR头显放置机械臂前方选择机械臂动作。

S407：输入命令adbshellinputkeyeventE获取VR一体机的运动手柄的初始位置数据。

S408：运行六自由度机械臂。

S409：运行完成后输入命令adbshellinputkeyeventF获取VR一体机的运动手柄移动后的位置数据并自动算出误差结果。

另外，关于防旋转抖动的测试如图12所示，具体步骤包括：

S501：将VR一体机或者运动手柄放置在六自由度机械臂上，选择动作。

S502：输入命令adbshellinputkeyeventA或adbshellinputkeyeventE，此时后台会自动抓取log。

S503：运行六自由度机械臂。

S504：运行完成后输入命令adbshellinputkeyeventA或adbshellinputkeyeventE将rotation数据取出。

S505：处理rotation数据后得出表格，根据表格曲线变化查看转动过程中是否有抖动现象。具体的表格曲线如图13所示。

具体的，将上述命令得到的rotation数据在Excel表格中进行处理，公式为：ACOS(ABS(本行w*第一个w的值+本行x*第一个x的值+本行y*第一个y的值+本行z*第一个z的值))*360/π；然后将处理后的数据以折线图呈现(旋转抖动的折线图如图13所示)。其中，w为空间坐标，x、y和z分别为横坐标、纵坐标和高度坐标；上述w*、x*、y*和z*分别为本实施例表格中w、x、y和z的对应的坐标集合。

基于上述方法实施例的同一构思，本发明实施例还提供了VR一体机的六自由度运动误差的测试系统，用于实现本发明的上述方法，由于该系统实施例解决问题的原理与方法相似，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

具体参见图14，图14为本发明实施例提供的一种VR一体机的六自由度运动误差的测试系统的结构示意图。如图14所示，该VR一体机的六自由度运动误差的测试系统包括：

VR一体机4、六自由度机械臂5和VR测试面板6；其中，VR一体机4固定于六自由度机械臂5，随六自由度机械臂5共同运动。

如图15所示，VR测试面板6，包括：

初始位置获取模块601，用于获取VR一体机的初始位置；

机械臂运动控制模块602，用于根据预设轨迹控制指令，控制六自由度机械臂进行六自由度运动；

运动位置计算模块603，用于根据VR一体机的初始位置，计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置；

运动误差计算模块604，用于比较VR一体机的实时运动位置和六自由度机械臂的运动轨迹，计算得到VR一体机的六自由度运动误差。

作为一种优选的实施例，如图16所示，上述测试系统中，运动位置计算模块603包括：

初始位置计算子模块6031，用于根据六自由度机械臂的末端基座的空间坐标以及VR头显的VR影像，得到运动手柄在VR影像中的初始位置；

实时运动计算子模块6032，用于以运动手柄在VR影像中的初始位置为起点，计算六自由度机械臂运动过程中运动手柄在VR影像的实时运动位置；

运动误差计算子模块6033，用于比较运动手柄在VR影像的实时运动位置和末端基座的运动轨迹，得到运动手柄的六自由度运动误差。

综上，本发明实施例提供的VR一体机的六自由度运动误差的测试系统，通过将VR一体机固定在六自由度机械臂上，因为六自由度机械臂的距离误差较小，通常移动小于0.01毫米，角度误差在0.1度以内，因此使用六自由度机械臂能够校正VR一体机的运动误差；具体地，获取VR一体机的初始位置，根据预设轨迹控制指令控制六自由度机械臂进行六个自由度的运动，然后根据上述VR一体机的初始位置就能够计算六自由度机械臂运动过程中VR一体机的实时运动位置，然后比较VR一体机的实时运动位置与六自由度机械臂的运动轨迹的差值，就能够计算得到VR一体机的六自由度方向上的距离或角度误差，模拟VR一体机的准确的运动轨迹，对VR一体机的运动参数进行校准。通过上述方式，能够解决现有技术中带有升降组件的移动设备，其移动距离误差大，且只能实现水平和上下的运动，难以准确模拟VR一体机的运动轨迹，难以对VR一体机角度运动参数进行准确校准的问题。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种VR一体机的六自由度运动误差的测试方法，其特征在于，所述VR一体机固定于六自由度机械臂；所述测试方法包括：

获取所述VR一体机的初始位置；

根据预设轨迹控制指令，控制所述六自由度机械臂进行六自由度运动；

根据所述VR一体机的初始位置，计算所述六自由度机械臂运动过程中所述VR一体机的实时运动位置；

比较所述VR一体机的实时运动位置和所述六自由度机械臂的运动轨迹，得到所述VR一体机的六自由度运动误差。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述根据所述VR一体机的初始位置信息，计算所述六自由度机械臂运动过程中所述VR一体机的实时运动位置的步骤，包括：

获取所述六自由度机械臂的末端基座的空间坐标，作为VR头显的初始位置；

以所述VR头显的初始位置为起点，计算所述六自由度机械臂运动过程中所述VR头显的实时运动位置；

比较所述VR头显的实时运动位置和所述末端基座的运动轨迹，得到所述VR头显的六自由度运动误差。

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述根据所述VR一体机的初始位置信息，计算所述六自由度机械臂运动过程中所述VR一体机的实时运动位置的步骤，包括：

根据所述六自由度机械臂的末端基座的空间坐标以及VR头显的VR影像，得到运动手柄在VR影像中的初始位置；

以所述运动手柄在VR影像中的初始位置为起点，计算所述六自由度机械臂运动过程中所述运动手柄在VR影像的实时运动位置；

比较所述运动手柄在VR影像的实时运动位置和所述末端基座的运动轨迹，得到所述运动手柄的六自由度运动误差。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述根据所述VR一体机的初始位置信息，计算所述六自由度机械臂运动过程中所述VR一体机的实时运动位置的步骤，包括：

控制所述六自由度机械臂按预定动作进行旋转，计算所述六自由度机械臂旋转过程中所述VR一体机的实时旋转角度；

实时比较所述VR一体机的实时旋转角度和所述六自由度机械臂的运动轨迹，得到所述VR一体机的抖动数据。

5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述获取所述VR一体机的初始位置的步骤之前，所述方法还包括：

获取预定时间内所述六自由度机械臂静止状态下的坐标位置；

获取所述VR一体机的VR影像中定位目标点的坐标位置；

比较所述六自由度机械臂的坐标位置和所述VR一体机的坐标位置，判断所述VR一体机是否存在静止漂移；

若所述VR一体机存在静止漂移，则对所述VR一体机进行静止漂移校准；

以及，

控制所述六自由度机械臂执行预定动作后回到原有坐标位置；

获取所述VR一体机的VR影像中定位目标点的坐标位置；

比较所述六自由度机械臂的原有坐标位置和所述VR一体机的坐标位置，判断所述VR一体机是否存在动态漂移；

若所述VR一体机存在动态漂移，则对所述VR一体机进行动态漂移校准。

6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述比较所述VR一体机的实时运动位置和所述六自由度机械臂的运动轨迹的步骤，包括：

当所述六自由度机械臂运动时，使用与所述VR一体机同轴固定的激光发射器照射预制图卡；

实时采集所述预制图卡上的激光点坐标，得到所述六自由度机械臂的运动轨迹；

比较同一时刻所述VR一体机的实时运动位置和所述激光点坐标，得到所述VR一体机的六自由度运动误差。

7.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述计算得到所述VR一体机的六自由度运动误差的步骤，包括：

间隔预定时间提取得到所述VR一体机的实时运动位置的多个坐标数据；

计算同一时刻所述多个坐标数据与所述六自由度机械臂的轨迹坐标的差值，得到所述VR一体机的六自由度运动误差。

8.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述比较所述VR一体机的实时运动位置和所述六自由度机械臂的运动轨迹的步骤之后，所述方法还包括：

根据所述所述VR一体机的六自由度运动误差，计算得到所述VR一体机的运动补偿参数；

使用所述运动补偿参数重新计算所述VR一体机的实时运动位置；

重新比较所述VR一体机的实时运动位置和所述六自由度机械臂的运动轨迹，得到所述VR一体机的六自由度运动误差；

判断所述六自由度运动误差是否小于或等于预设误差阈值；

若所述六自由度运动误差大于所述预设误差阈值，则重新计算所述VR一体机的运动补偿参数。

9.一种VR一体机的六自由度运动误差的测试系统，其特征在于，包括：

VR一体机、六自由度机械臂和VR测试面板；其中，所述VR一体机固定于所述六自由度机械臂；

所述VR测试面板，包括：

初始位置获取模块，用于获取所述VR一体机的初始位置；

机械臂运动控制模块，用于根据预设轨迹控制指令，控制所述六自由度机械臂进行六自由度运动；

运动位置计算模块，用于根据所述VR一体机的初始位置，计算所述六自由度机械臂运动过程中所述VR一体机的实时运动位置；

运动误差计算模块，用于比较所述VR一体机的实时运动位置和所述六自由度机械臂的运动轨迹，计算得到所述VR一体机的六自由度运动误差。

10.根据权利要求9所述的测试系统，其特征在于，所述运动位置计算模块，包括：

初始位置计算子模块，用于根据所述六自由度机械臂的末端基座的空间坐标以及VR头显的VR影像，得到运动手柄在VR影像中的初始位置；

实时运动计算子模块，用于以所述运动手柄在VR影像中的初始位置为起点，计算所述六自由度机械臂运动过程中所述运动手柄在VR影像的实时运动位置；

运动误差计算子模块，用于比较所述运动手柄在VR影像的实时运动位置和所述末端基座的运动轨迹，得到所述运动手柄的六自由度运动误差。

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