世界首臺基于5G的遠(yuǎn)程紋身機(jī)。

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編者按：本文來自微信公眾號“大數(shù)據(jù)文摘”（ID:bigDataDigest），作者：Caleb，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

疫情之下，5G的發(fā)展讓遠(yuǎn)程工作變得逐漸成熟。

比如說，有人在遠(yuǎn)程辦公，有人在遠(yuǎn)程理發(fā)，還有人在遠(yuǎn)程…紋身？？

是的，你沒有看錯，現(xiàn)在紋身也能遠(yuǎn)程了，真是沒有做不到只有想不到啊。

根據(jù)報(bào)道，這個(gè)項(xiàng)目是由荷蘭紋身藝術(shù)家Wes Thomas和倫敦技術(shù)專家Noel Drew聯(lián)合進(jìn)行的，這臺配備有微型針5G動力機(jī)械臂的遠(yuǎn)程紋身機(jī)也是世界首臺！

最近荷蘭女演員Stijn Fransen也是十分熱心地參與到了整個(gè)項(xiàng)目中，率先體驗(yàn)了一把效果。

可以看到，一邊是Stijn和機(jī)器臂，一邊是Wes和假人手臂。

經(jīng)過了短暫的幾分鐘，Stijn不禁大聲尖叫，nice！！

Drew在接受采訪時(shí)表示：“建造的每個(gè)部分都經(jīng)過了仔細(xì)的考慮，或是直接購買，或是完全從頭開始設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造的?！?/p>

是不是對這個(gè)項(xiàng)目充滿了好奇，那就趕快來和文摘菌看看吧~

要讓機(jī)器臂無限接近于畫家的手

首先，讓我們從這個(gè)紋身機(jī)器人這個(gè)概念的背景開始說起。

最初的創(chuàng)意其實(shí)是來自創(chuàng)意機(jī)構(gòu)Anomaly Amsterdam，旨在通過遠(yuǎn)程紋身來測試T-Mobile的5G技術(shù)。

對于項(xiàng)目的主導(dǎo)者之一Drew來說，這應(yīng)該算不上太難，畢竟此前他就有了與機(jī)器人技術(shù)共同工作的經(jīng)驗(yàn)了。不過要將其與紋身相結(jié)合，他還是頭回聽到。

一旦決定了要往這個(gè)方向努力，Drew表示，他們就開始仔細(xì)考慮如何構(gòu)建機(jī)器人的每個(gè)部分，有時(shí)需要專門購買一些零件，有些則需要從頭開始，在內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造。

理想效果下，這個(gè)機(jī)器臂在四肢關(guān)節(jié)方面，最好可以無限接近于畫家的手。也正是考慮到這點(diǎn)，他們經(jīng)過多方比較，最終選擇了Universal Robots UR3e作為基礎(chǔ)，開發(fā)了末端執(zhí)行器，并在內(nèi)部安裝。

UR平臺非常直觀和靈活，使用者可以立即進(jìn)行安裝、運(yùn)行和校準(zhǔn)，很好上手，不過挑戰(zhàn)還在于如何使其與藝術(shù)家同步實(shí)時(shí)運(yùn)行。

在長達(dá)六周的開發(fā)過程中，Drew表示，他需要橫跨軟件和硬件實(shí)現(xiàn)多條開發(fā)軌道，不斷迭代設(shè)計(jì)和原型制作，3D打印機(jī)也是幾乎“007”一樣地工作著。

現(xiàn)在回想起來，每天都有一點(diǎn)進(jìn)步，當(dāng)然有時(shí)也會倒退。在這個(gè)過程中，他們會先進(jìn)行測試，再進(jìn)行更多測試，然后進(jìn)行更多更多測試。在測試周期中，提前準(zhǔn)備好的胡桃南瓜都被破壞得體無完膚。

用C++和光學(xué)跟蹤，完成校準(zhǔn)等復(fù)雜工作

校準(zhǔn)機(jī)器人手臂是一個(gè)麻煩復(fù)雜的工作。

Drew表示，此前的工作經(jīng)驗(yàn)讓他以一種公平的方式去了解機(jī)器方面的東西，但在與紋身藝術(shù)家Wes的合作過程中，他感到這些東西在令人著迷的同時(shí)也相當(dāng)令人恐懼。

從簡單解決方案的小事，到出現(xiàn)更大問題的紋身基本方面，還有更多需要考慮的方面。例如，我的假設(shè)，紋身機(jī)會像鋼筆一樣，有墨的儲存庫，它們需要像舊羽毛筆一樣浸入到墨中，那么就不得不為機(jī)器人開發(fā)某種輸送系統(tǒng)，好讓其能夠更自如地工作。

另一個(gè)挑戰(zhàn)是，紋身師在根據(jù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)部分使用針之前，需要在不同方向拉伸皮膚。

從技術(shù)上要跟蹤Wes的手部運(yùn)動，并檢測Wes何時(shí)與假練習(xí)手臂表面接觸并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸此數(shù)據(jù)，第一個(gè)挑戰(zhàn)就是繪制幾何圖形。

為此，他們使用了Azure Kinect DK開發(fā)套件，將一個(gè)傳感器安裝在Wes上方的框架上，另一個(gè)傳感器安裝在機(jī)械手臂的末端執(zhí)行器上。

首先，在沒有手臂時(shí)，對工作區(qū)域進(jìn)行濾波掃描，其次將手臂放置在工作區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行第二次掃描。通過兩次掃描得到的數(shù)據(jù)，相互減去一個(gè)點(diǎn)云（point cloud），就得到代表假人和人類手臂的上表面。

下一步是將這些點(diǎn)云轉(zhuǎn)換為碰撞檢測所需的表面幾何形狀。同時(shí)，他們對算法進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，以識別圓柱形狀，這使他們能夠生成光滑的表面，并且還可以檢測到XY平面中的大致方向，因?yàn)閮啥说膬蓚€(gè)系統(tǒng)的XYZ空間未對齊。

在具體對機(jī)器臂的跟蹤上，他們使用了一種基于3D手寫筆的光學(xué)跟蹤方法，并開發(fā)了一個(gè)支架，可以將紋身機(jī)安裝在手寫筆上。

如此一來，只要確定了手寫筆筆尖位置，以及矢量到針尖的偏移量和方向，就能實(shí)現(xiàn)對機(jī)器的跟蹤。同時(shí)一旦鎖定了針的位置，也就能獲取碰撞點(diǎn)，將幾何圖形展開成平面，并通過5G將這個(gè)新的2D平面位置圖發(fā)送給機(jī)器人，然后機(jī)器人再將這些點(diǎn)重新進(jìn)行3D包裝。

根據(jù)Drew透露，所有工作都是用C++編寫完成的，他還用其處理了Kinect傳感器的掃描，以及引入的偏移量等數(shù)據(jù)。

安全同樣得到了保證

在安全性的保障上，從軟件觸發(fā)器到手動緊急停止按鈕，整個(gè)項(xiàng)目都有故障保險(xiǎn)，一個(gè)在Drew手中，一個(gè)在機(jī)器人手中。安全是一個(gè)非常重要的考慮因素，很多人為檢查也是不可或缺的。

從技術(shù)上講，他們還推出了一種高精度的工業(yè)線性電位計(jì)，以檢測被紋身者手臂的表面并保持所需的針深度。萬一針刺得太深，這將起到故障保護(hù)的作用。

回想起項(xiàng)目初始，Drew表示，和Wes碰頭時(shí)，他既感到懷疑又相當(dāng)好奇。誠然，他對這個(gè)項(xiàng)目充滿深刻理解，尤其是想要機(jī)器紋身的難度以及所需要的復(fù)雜的技術(shù)和流程?！凹词棺畛跤X得這是不可能的，但我仍愿意努力嘗試解決問題”。

荷蘭演員Stijn Fransen對這個(gè)項(xiàng)目也十分好奇，不僅從一開始就全身參與其中，還在機(jī)器人的啟動和校準(zhǔn)等方面幫了很多忙，甚至還愿意充當(dāng)這個(gè)項(xiàng)目的“小白鼠”。但同時(shí)她又是那么冷靜，這是不可思議的。

我們都知道，許多紋身藝術(shù)家都是用直覺來感受皮膚表面和油墨之間的關(guān)系。這也讓Drew對人的皮膚有了更為深刻的了解，在項(xiàng)目中，他們要做到的，就是盡可能不以任何方式去阻礙或干涉這種系統(tǒng)。

其實(shí)，Drew一直都以極客著稱。在采訪中他也透露到，他們家第一臺家用計(jì)算機(jī)是Amstrad CpC6128，他用bASIC編寫了一些任務(wù)控制“應(yīng)用程序”，這些程序可以驅(qū)動故事情節(jié)，并讓他們知道何時(shí)受到外星人的攻擊。

長大后，在作為高級開發(fā)人員工作時(shí)，他第一次接觸到Arduino平臺時(shí)，想到了《愛麗絲夢游仙境》，“我在電子兔子洞里，沒有回頭”。

“現(xiàn)在，我所做的很多事情都是關(guān)于某種形式的與身體的感覺互動。”

相關(guān)報(bào)道：

https://sea.pcmag.com/news/42477/are-you-brave-enough-to-get-a-tattoo-from-a-robot

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-9363939/Worlds-remote-tattoo-commissioned-real-time-using-5G-powered-robotic-arm.html

本文題目：全球首臺，基于5G的遠(yuǎn)程紋身機(jī)問世，光學(xué)跟蹤結(jié)合C++，英國極客耗時(shí)6周打造
標(biāo)題來源：http://jinyejixie.com/article30/scsjso.html

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