机器人解决方案——助一臂之力

机器人正在众多行业中被快速采用。曾经被认为难以攻克的行业难题，如今借助机器人技术已迎刃而通过机器人技术，如今那些曾经难以解决的重大挑战正在逐渐成为现实。早在行业发展初期，一家企业便怀揣宏大愿景与坚定决心投身其中——它就是Shadow Robot。凭借十余年的行业经验，公司为全球客户提供定制化的机器人解决方案。

产品：Shadow灵巧手机器人

Shadow灵巧手是该公司屡获殊荣的产品之一，它是一套仿人手臂系统，可在远程操控（即“遥操作”）状态下实现与人手相当的灵活度。该系统可跟踪操作者手指相对于手掌的位置与朝向，凭借这一新一代机械手系统，实现了灵活、精确的操控体验。

该遥操作机器人系统适用于多种特殊工作环境，尤其适用于不安全、不便实施、成本高昂或人们不愿从事的工作环境。Shadow Robot将这类应用场景归纳为六大类别（英文首字母均为“D”），即枯燥（Dull）、脏污（Dirty）、危险（Dangerous）、精细（Delicate）、远程（Distant）与高难度（Difficult）作业。

符合上述六大类别的典型作业场景包括：装配线上的重复性工作、采矿、清洁作业、精密装配、远程维护、核设施退役处理、拆弹作业，以及位于难以到达区域的各类作业。

寻找合适的运动跟踪解决方案

着眼于广泛的潜在应用场景，并秉持“以机器人向善”的理念，Shadow Robot着手寻找合适的跟踪解决方案。要将产品提升至新一代水准，需要实现的关键功能包括：实时跟踪、手指旋转、手指滑动与手指步态跟踪，以及独立的手指侧向运动。在评估可集成的运动跟踪技术时，Shadow Robot主要面临以下三大挑战：

1. 需要兼具高保真度与低延迟的跟踪能力
2. 视线遮挡问题
3. 传感器尺寸限制

挑战一：高保真跟踪能力与低延迟

人手是一个高度灵活的身体部位，机械手需要真正复现人手的快速灵活性。因此，高保真跟踪、高精度以及趋近于零的延迟至关重要。然而，多数跟踪系统都存在延迟问题，这一局限往往制约了其在机器人、虚拟现实（VR）与增强现实（AR）领域的应用。

挑战二：视线遮挡问题

在跟踪应用中，物体、人员或设备很容易遮挡视线，从而导致跟踪数据出现延迟。以手部与手指跟踪为例，一旦手部转动角度不当或移出跟踪范围，便存在跟踪中断的风险。视线遮挡是光学跟踪技术（即基于摄像头的跟踪方式）的常见问题，这对部分应用场景而言是一大挑战。

挑战三：传感器尺寸

找到足够小巧、可置入手套内且不妨碍手指活动的传感器是关键所在。运动跟踪传感器必须做到微型化、柔性化，同时保证结果的可靠性与可重复性。

解决方案——Polhemus交流电磁运动跟踪技术

Shadow Robot对多种运动跟踪技术进行了测试，逐一评估其优劣。经过反复验证，最终选择集成运动跟踪专家（Experts in Motion Tracking™）Polhemus的交流电磁跟踪技术。借助Polhemus VIPER™系统及配套微型传感器，上述三大挑战均得到有效解决。据Shadow Robot工程团队反馈，传感器体积小巧、更新速率高，且无需依赖视线覆盖，这正是Polhemus技术脱颖而出的关键所在。

VIPER是什么？

VIPER™是Polhemus推出的最新一代运动跟踪系统，具备高速、高保真的性能特点，更新速率最高可达960Hz，足以满足高保真机器人手部与手指的快速跟踪需求。VIPER的延迟低至1毫秒，最多可支持16个传感器同时跟踪。(具体性能以产品技术规格书为准。)

得益于Polhemus磁性跟踪技术的独特原理，视线遮挡问题被消除。Polhemus技术具备穿透手套、墙壁、衣物乃至人体进行跟踪的独特能力，这在行业中十分罕见。

Polhemus微型传感器佩戴与拆卸十分便捷，并可选配微型支架（Micro Mounts），备受从事手部与手指跟踪的专业人士青睐。这类传感器可轻松嵌入硬件、服装或其他结构形态中，并提供标准硬质线缆与柔性线缆两种选择，非常适合手部与手指跟踪应用——在本案例中，则用于机器人手部与手指跟踪。

“这款仿人五指机械手具备多自由度精细抓取能力，适配跨地域远程遥操作；借助小巧却强大的Polhemus传感器，无需依赖视线覆盖即可跟踪用户指尖的位置与朝向。”
——Rich Walker，Shadow Robot董事总经理

“凭借这款仿人五指机械手，我们实现了出色的灵活操控性能；而借助小巧，性能可靠的Polhemus传感器，无需依赖视线覆盖即可跟踪用户指尖的位置与朝向。”——Rich Walker，Shadow Robot董事总经理

Polhemus运动跟踪技术与Shadow灵巧手的结合具有开创性意义，为机器人领域更多复杂应用场景开辟了道路。Shadow Robot董事总经理Rich Walker表示：“Polhemus传感器的精密运动跟踪能力，与Shadow Robot久负盛名的Shadow灵巧手相结合，在我们的遥操作系统中真正革新了远程作业模式。两项领先技术的融合，堪称机器人领域科研人员的理想之选。”

关于Shadow Robot

Shadow Robot致力于运用机器人技术解决现实世界中的实际问题。该公司以设计与制造先进的仿人机械手而闻名，代表产品包括Shadow灵巧手系列——号称“广受认可的高灵巧度仿人机器人手”。Shadow Robot专注于定制化机器人解决方案，在设计、研发与生产方面经验丰富。除了自主设计与制造最新产品外，公司还借助市场上先进的机器人系统，协助客户攻克各类技术难题。Shadow Robot始终以创新为引领，同时恪守严格的企业伦理准则，坚持“机器人向善”的核心理念。

关于Polhemus

Polhemus深耕高保真运动测量领域50余年。一直以来，公司凭借成熟的六自由度电磁跟踪（6DOF）电磁跟踪与数字化系统，持续助力客户实现技术突破。Polhemus的产品已广泛应用于医疗、高校科研、机器人（包括机器人手术）、培训与仿真、计算机辅助设计、虚拟现实与增强现实等诸多领域

了解更多机器人运动跟踪的应用场景，请参阅：机器人应用场景与实时三维运动跟踪的必要性。如需进一步探讨您的机器人运动跟踪需求，欢迎联系我们的专家团队。