Pull to refresh

Инверсная кинематика: простой и быстрый алгоритм

Game development *Algorithms *
Recovery mode
Translation
Что такое «Инверсная кинематика»?

Задачей инверсной кинематики является поиск такого набора конфигураций сочленений, который обеспечил бы максимально мягкое, быстрое и точное движение к заданным точкам. Однако, множество существующих ныне методов страдают от таких недостатков как высокая вычислительная сложность и неестественность результирующих поз. В этой статье описан новый (вероятно, на момент написания статьи — 2010 г.) эвристический метод под названием «Метод прямого и обратного следования» ( Forward and Backward Reaching Inverse Kinematics, далее просто FABRIK),
FABRIK избегает использования вращений и матриц в пользу непосредственного получения точки на прямой. Благораря этому, дело обходится всего несколькими итерациями, имеет низкую стоимость вычислений и визуально естественную позу в результате. FABRIK так-же без проблем справляется с наложением ограничений а так-же использованием нескольких цепей и/или конечных точек. Именно об этом методе этот пост.
Читать дальше →
Total votes 56: ↑56 and ↓0 +56
Views 48K
Comments 16

Введение в процедурную анимацию

Game development *Mathematics *Unity3D *
Translation
image

В этой серии статей мы познакомимся с инверсной кинематикой в видеоиграх. Перед началом нашего путешествия я расскажу о нескольких играх, в которых используются процедурные анимации, и о том, чем они отличаются от традиционных, основанных на ресурсах, анимаций.

GIF

Серия будет состоять из следующих частей:

Total votes 48: ↑46 and ↓2 +44
Views 44K
Comments 3

Введение в процедурную анимацию: инверсная кинематика

Game development *Mathematics *Unity3D *
Translation

Часть 4. Введение в градиентный спуск


Эта часть представляет собой теоретическое введение в инверсную кинематику и содержит программное решение, основанное на градиентном спуске (gradient descent). Эта статья не будет всеобъемлющим руководством по этой теме, это всего лишь общее введение. В следующей части мы покажем настоящую реализацию этого алгоритма на C# в Unity.

Серия состоит из следующих частей (части 1-3 представлены в предыдущем посте):

Читать дальше →
Total votes 54: ↑54 and ↓0 +54
Views 26K
Comments 5

Инверсная кинематика в двухмерном пространстве

Game development *Algorithms *Mathematics *
Translation

Часть 1. Математика



Введение


Мы так привыкли к взаимодействию с окружающим нас миром, что не задумываемся о том, насколько сложно двигаются наши руки и ноги. В академической литературе задача управления манипулятором робота называется инверсной кинематикой. Кинематика обозначает "движения", а понятие "инверсная" связано с тем, что обычно мы не управляем самой рукой. Мы управляем «двигателями», поворачивающими каждую отдельную часть. Инверсная кинематика — это задача определения того, как перемещать эти двигатели, чтобы сдвинуть руку в конкретную точку. И в своём общем виде эта задача чрезвычайно сложна. Чтобы вы понимали, насколько она сложна, то можете вспомнить о таких играх, как QWOP, GIRP или даже Lunar Lander, в которой вы выбираете не куда двигаться, а какие мускулы (или ускорители) приводить в действие.

Задача управления подвижными приводами распостраняется даже на область робототехники. Вас не должно удивлять то, что на протяжении веков математики и инженеры смогли разработать множество решений. В большинстве 3D-редакторов и игровых движков (в том числе и в Unity) есть наборы инструментов, позволяющих выполнять риггинг человекоподобных и звероподобных существ. Для различных схем (манипуляторов роботов, хвостов, щупалец, крыльев и т.д.) встроенных решений обычно не существует.
Читать дальше →
Total votes 36: ↑36 and ↓0 +36
Views 15K
Comments 3

Четвероногий робот-паук на Arduino

Robotics development *Developing for Arduino *Robotics DIY
Translation


Майлз – это робот-паук на базе Arduino Nano, использующий 4 ноги для ходьбы и маневрирования. В качестве приводов для ног используются 8 сервомоторов SG90 / MG90. Специально сделанная плата позволяет управлять моторами и подавать питание на них и Arduino Nano. В плате есть специальные слоты для модулей IMU, Bluetooth и инфракрасного датчика, придающего роботу автономности. Тело собирается из нарезанного на лазерном резаке плексигласа толщиной 2 мм, но его можно и распечатать на 3D-принтере. Отличный проект для энтузиастов, изучающих тему с инверсной кинематики в робототехнике.

Вдохновлён проектом mePed (www.meped.io), и использует код на его базе.
Читать дальше →
Total votes 15: ↑12 and ↓3 +9
Views 7.2K
Comments 19

Инверсная кинематика в 3D

Working with 3D-graphics *Game development *Mathematics *
Translation
В этом туториале я расскажу о том, как освоить инверсную кинематику в 3D: методику, позволяющую решить задачу перемещения манипулятора робота к определённой цели.

Об инверсной кинематике в 2D можно прочитать здесь:



Ссылка на скачивание всего пакета Unity находится в конце туториала.

Введение


В моём блоге часто повторяются некоторые темы: одной из них, без всяких сомнений, является инверсная кинематика. Я работал с этой восхитительной темой уже в двух сериях туториалов, в сумме составляющих 8 статей. Тем не менее, ещё многое можно написать об инверсной кинематике в контексте видеоигр.

Почему инверсная кинематика настолько интересна и сложна, что требует такого количества постов? Дело в том, что инверсная кинематика часто встречается не только в видеоиграх, но и в инженерном проектировании, а также в науке в целом. От проектирования манипуляторов роботов до понимания управления моторикой в человеческом мозге — во всём этом важную роль в том или ином виде играет инверсная кинематика.
Читать дальше →
Total votes 14: ↑14 and ↓0 +14
Views 5.8K
Comments 0