インバースキネマティクスに関する文献:関節の限界とその先


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最近、私はインバースキネマティクスで遊んでいて、その結果にかなり感銘を受けました。当然、さらに詳しく説明したいと思いますが、どこから始めればよいかわかりません。特に、関節制限を導入したいと思います(つまり、プリズムジョイントの場合は、どれだけ移動できるか、ヒンジジョイントはどの角度にする必要があるかなど)。

現在、さまざまな関節タイプのヤコビ行列を作成する方法を理解しています。共同制限を実装するためのさまざまな方法について、特に(できれば無料で、できれば理解しやすい)文献を探しています。また、インバースキネマティクスの使用方法に関するさまざまなアイデアを見つけたいと思います。

回答:


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これはおそらく私が今できる最良の答えではありませんが、非可逆ヤコビ行列で機能する巡回座標降下(CCD)を検討してください。ここに短いビデオ。

CCDをカバーする最良の情報源は、Chris Wellman自身の修士論文です。 最小限/短いレビューのために、そこにほとんどの方法を言及しているこのソースを読むことができます。

より数学的な論文(あなたの研究者のための:D)は、これですhttp://math.ucsd.edu/~sbuss/ResearchWeb/ikmethods/iksurvey.pd f。

筋金入りの研究者向け:http : //matwbn.icm.edu.pl/ksiazki/amc/amc19/amc1941.pdf

これはハイブリッド方式のように見えますが、ほとんどおなじみの概念を持つスライドです :http: //cmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresEn/55IntelligentRobotics/KjchoInverseKinematics.pdfもう1つ読む価値があります:http:// www .cns.atr.jp / erato / DB / PDF / tevatia-icra2000.pdf

無料の情報源が欲しいとおっしゃっていたので、Amazonからこの問題に取り組むために購入できる数冊の本には触れません。個人的には、CCDに満足しています。超高精度の場合、私は逆ヤコビアン(ロボットリグの6 DOFによりシステムが可逆行列を生成することがわかっている場合)を好みます。

IKはどのように使用できますか?主に、特定の手足のエンドエフェクタの位置と方向のみを指定して、キャラクターをアニメートする場合。(YouTubeの例)。ロボット工学のキャリアを始めたい場合、多関節ロボットを扱っているならIKは必須です。ゲームの世界では、カメラを介した人間のジェスチャーの動き検出を採用する場合は必須です(例:http : //www.youtube.com/watch? v=HSradQVj26E-wiimoteインターフェースとccd仮想ロボットの簡単な例)腕)。


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元の記事:インバースキネマティクスの概要

インバースキネマティクスの概要については、上記のリンクを強くお勧めします。これは、IK専門用語、IKの使用法/アプリケーション、およびフォワードキネマティクスとインバースキネマティクスの高レベルの説明を網羅しています。

IKの用途は何ですか?

これまで見てきたように、IKは、人型の腕がオブジェクト/ターゲットに到達するために使用できます。足踏みにもIKを使用できます。足を踏む場所を足に指示し、IKが脚のジョイントの構成方法を決定します。IKは通常、アニメーション自体(オブジェクトへの到達)として使用されるのではなく、アニメーションツールとして使用されます。したがって、歩行サイクルを実装している場合は、IKツールを使用してキーフレームのいくつかを配置できます。

IKのもう1つの重要な点は、目標/ターゲットが位置のみに限定されず、目標を回転として定義できることです。たとえば、起伏のある地形に基づいて足を回転させる必要がある場合は、床の法線に基づいてIK回転の目標を定義できます。このようにして、たとえば上り坂を歩いているときなど、足が床に沿って傾斜します。IKを使用して、頭(または目)を特定の方向に向けることもできます。頭をオブジェクトに追従させたい場合は、IKを使用して頭をオブジェクトに追従させることができます。

共同制限を実装するにはどうすればよいですか?

私は通常、単純なifステートメントで共同制限を実装します。たとえば、これは回転ジョイントで機能します。

if (limb.rotation >  45.0f) limb.rotation =  45.0f;
if (limb.rotation < -45.0f) limb.rotation = -45.0f;

ヤコビアンよりも数学的にははるかに簡単で、ヤコビアンが機能するようになれば、実装は非常に簡単です。

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