一種用于三維建模的節(jié)點硬件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于三維建模的節(jié)點硬件，應用于非剛性界面，該節(jié)點硬件包括：第一端結構、第二端結構以及萬向接頭；所述萬向接頭連接所述第一端結構和所述第二端結構；所述第一端結構設置有第一連接器件；所述第二端結構設置有第二連接器件以及第三連接器件；所述第三連接器件，用于與其他節(jié)點硬件的第一連接器件或第二連接器件連接，以實現(xiàn)三維建模。本發(fā)明通過萬向接頭，使得節(jié)點硬件的兩個端結構能轉向往任何方向，并通過兩個端結構設置的三個連接器件實現(xiàn)與其他節(jié)點硬件的連接，從而實現(xiàn)三維建模，可應用于非剛性界面NRI，屬于使用可變形結構的NRI，在不使用柔性材料的條件下，也可以進行變形。
【專利說明】
一種用于三維建模的節(jié)點硬件
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及三維建模技術領域，具體涉及一種用于三維建模的節(jié)點硬件。
【背景技術】
[0002]物理空間與賽博空間正在慢慢融合而成為一個新的超空間，而作為這種融合的接口技術:界面技術，將在很大程度上決定未來的超空間的形態(tài)。界面技術包括:虛擬現(xiàn)實技術與增強現(xiàn)實技術。這兩種界面技術極大地促進了賽博空間與物理空間在視覺通道上的融合。然而從整體的用戶體驗上來講，“木桶效應”卻十分的嚴重:數(shù)字信息的視覺屬性幾乎可以被完美地呈現(xiàn)，然而其他的屬性(比如觸感、重量等)卻幾乎毫無表達。用戶作為觀察者的時候能夠獲得很好的體驗，一旦要與數(shù)字信息進行交互，沉浸感就立刻被割裂了。
[0003]現(xiàn)有用戶界面的形式限制了數(shù)字信息的多元化，使其他通道的信息成為了冗余。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于上述問題，本發(fā)明提出了克服上述問題的一種用于三維建模的節(jié)點硬件。
[0005]本發(fā)明提出的用于三維建模的節(jié)點硬件，包括:
[0006]第一端結構、第二端結構以及萬向接頭；
[0007]所述萬向接頭連接所述第一端結構和所述第二端結構；
[0008]所述第一端結構設置有第一連接器件；
[0009]所述第二端結構設置有第二連接器件以及第三連接器件；
[0010]所述第三連接器件，用于與其他節(jié)點硬件的第一連接器件或第二連接器件連接，以實現(xiàn)三維建模。
[0011]可選的，所述第一端結構或所述第二端結構設置有慣性測量單元IMU;
[0012]所述第一端結構或所述第二端結構設置有微處理器M⑶；
[0013I所述M⑶連接所述IMU、所述第一連接器件、所述第二連接器件以及所述第三連接器件；
[0014]所述MCU，用于獲取所述IMU的測量數(shù)據(jù)。
[0015]可選的，所述第一連接器件設置有第一總線接口；
[0016]所述第二連接器件設置有第二總線接口；
[0017]所述第三連接器件設置有第三總線接口；
[0018]所述MCU連接所述第一總線接口、所述第二總線接口以及所述第三總線接口；
[0019]所述MCU，還用于通過所述第一總線接口、所述第二總線接口或所述第三總線接口將所述頂U的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，以使所述上位機基于所述頂U的測量數(shù)據(jù)重建三維建模。
[0020]可選的，所述第一端結構或所述第二端結構設置有無線通信器件；
[0021 ]所述MCU連接所述無線通信器件；
[0022]所述MCU，還用于通過所述無線通信器件將所述IMU的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，以使所述上位機基于所述頂U的測量數(shù)據(jù)重建三維建模。
[0023]可選的，所述第一連接器件設置有第一串口；
[0024]所述第二連接器件設置有第二串口；
[0025]所述第三連接器件設置有第三串口；
[0026]所述MCU連接所述第一串口、所述第二串口以及所述第三串口 ；
[0027]所述MCU，還用于通過所述第一串口、所述第二串口和/或所述第三串口與其他節(jié)點硬件的MCU進行串口通信，以獲取其他節(jié)點硬件的IMU的測量數(shù)據(jù)。
[0028]可選的，所述MCU，還用于基于所述頂U的測量數(shù)據(jù)以及獲取的其他節(jié)點硬件的頂U的測量數(shù)據(jù)，確定所述MCU在拓撲結構中的位置信息，并將所述位置信息發(fā)送到所述上位機，以使所述上位機基于所述MU的測量數(shù)據(jù)以及所述位置信息重建三維建模；
[0029]其中，所述拓撲結構為所述MCU所在的節(jié)點硬件以及其他節(jié)點硬件構成的三維模型對應的拓撲結構。
[0030]可選的，所述拓撲結構由鏈式結構及分支結構組成;所述鏈式結構為第三連接器件與第一連接器件連接構成的結構;所述分支結構為第三連接器件與第二連接器件構成的結構；
[0031 ]相應地，所述位置信息包括:
[0032]所述節(jié)點硬件所在的鏈式結構的編號、所述節(jié)點硬件在該鏈式結構中的序號、所述節(jié)點硬件所在的分支結構的編號以及該分支結構的起始節(jié)點硬件所在的鏈式結構的編號。
[0033]可選的，所述第一連接器件包括第一排母，所述第二連接器件包括第二排母，所述第三連接器件包括針座；
[0034]或，
[0035]所述第一連接器件包括第一針座，所述第二連接器件包括第二針座，所述第三連接器件包括排母；
[0036]相應地，所述第三連接器件，用于與其他節(jié)點硬件的第一連接器件或第二連接器件連接，包括:
[0037]所述針座，用于與其他節(jié)點硬件的第一排母或第二排母連接；
[0038]或，
[0039]所述排母，用于與其他節(jié)點硬件的第一針座或第二針座連接。
[0040]可選的，所述第一總線接口、所述第二總線接口以及所述第三總線接口均為內置集成電路IIC總線接口。
[0041 ]可選的，所述M⑶中的固件燒錄有唯一標識信息。
[0042]相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提出的用于三維建模的節(jié)點硬件，通過萬向接頭，使得節(jié)點硬件的兩個端結構能轉向往任何方向，并通過兩個端結構設置的三個連接器件實現(xiàn)與其他節(jié)點硬件的連接，從而實現(xiàn)三維建模，可應用于非剛性界面NRI，屬于使用可變形結構的NRI，在不使用柔性材料的條件下，很多剛性的結構組合在一起也可以進行變形。非剛性界面作為一種新的界面形態(tài)，嘗試把“可觸性”和“形變性”相結合，以多通道的方式增強實體界面的交互體驗，非剛性界面可以用物理形狀的通道來進行語義表達，這種表達方式所帶來的好處就是直觀、自然，極大地增加了實體界面的靈活性，通過傳感與驅動的方式創(chuàng)建數(shù)字形狀和物理形狀耦合的交互，也使得形狀容易被加工、修改、復制和傳播，同時創(chuàng)作和操控又能更為直觀自然。
[0043]進一步地，本發(fā)明提出的用于三維建模的節(jié)點硬件，通過設置慣性測量單元頂U以及微處理器M⑶，使得上位機可基于M⑶發(fā)送的MU的測量數(shù)據(jù)，重建數(shù)字三維建模，亦即本發(fā)明提出的節(jié)點硬件可實現(xiàn)利用數(shù)字形狀與物理形狀耦合的交互來改進經(jīng)由可觸用戶界面(Tangible User Interface，TUI)的三維物體的建模以及驅動。
[0044]進一步地，本發(fā)明提出的用于三維建模的節(jié)點硬件，適用于下一代基于自然用戶界面交互系統(tǒng)的非剛性界面及其新的技術實現(xiàn)方案，以及非剛性界面在下一代人機交互環(huán)境中針對不同應用領域所蘊含的新的交互行為和交互體驗的可能性。非剛性界面能夠提供物理形狀的反饋，其輸入等于輸出的特性使得交互行為本身更符合認知、容易理解。這些特性使得非剛性界面能夠為下一代人機交互環(huán)境中不同應用領域帶來新的交互行為和交互體驗。
【附圖說明】
[0045]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種用于三維建模的節(jié)點硬件結構示意圖；
[0046]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種用于三維建模的節(jié)點硬件結構示意圖；
[0047]圖3為本發(fā)明實施例提供的由兩個節(jié)點硬件構成的鏈式結構示意圖；
[0048]圖4為本發(fā)明實施例提供的由兩個節(jié)點硬件構成的分支結構示意圖；
[0049]圖5為本發(fā)明實施例提供的一種由多個節(jié)點硬件構成的拓撲結構示意圖。
【具體實施方式】
[0050]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0051]需要說明的是，在本文中，“第一”、“第二”、“第三”等字樣僅僅用來將相同的名稱區(qū)分開來，而不是暗示這些名稱之間的關系或者順序。
[°°52] 圖形用戶界面(Graphic User Interface，⑶I)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)具備了完善的設計理論和規(guī)范，使得用戶能夠經(jīng)由GUI較為方便地操控與獲取賽博空間中的信息。然而GUI基于WIMP(Window-1con-Menu-Pointer，窗口、圖標、選單、指針)的交互實際上建立在一個大前提之上:賽博空間所含的信息只包括文字、畫面以及聲音。
[0053]如果用數(shù)字信息去完整地存儲一個石塊，那么這個數(shù)據(jù)集就應該具有真實的石塊所具有的所有屬性，包括形狀、紋理、溫度、重量、觸感等等。但是如果這個數(shù)據(jù)集只能通過傳統(tǒng)的GUI來進行交互，那么就只能呈現(xiàn)為一個二維的圖像，因此其他通道的信息就成為了冗余(Redundancy)。所以可以得到一個重要的結論:用戶界面的形式限制了數(shù)字信息的多元化。而包括可觸用戶界面(Tangible User Interface，TUI)在內的各種多通道界面技術正是為了解決這一問題而出現(xiàn)的。
[0054]虛擬現(xiàn)實(VirtualReality，VR)與增強現(xiàn)實(Augmented Reality，AR)各自通過兩種完全相反的方式將視覺通道的用戶界面形態(tài)推進到了極致。虛擬現(xiàn)實通過營造完全的沉浸式視覺體驗增強了用戶對于數(shù)字信息三維視覺屬性(形狀、光澤等)的直觀感受，而增強現(xiàn)實則使得數(shù)字信息中的圖像內容能夠直觀地呈現(xiàn)在可交互的物理空間內。
[0055]虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實兩種界面技術極大地促進了賽博空間與物理空間在視覺通道上的融合。然而從整體的用戶體驗上來講，“木桶效應”卻十分的嚴重:數(shù)字信息的視覺屬性幾乎可以被完美地呈現(xiàn)，然而其他的屬性(比如觸感、重量等)卻幾乎毫無表達。用戶作為觀察者的時候能夠獲得很好的體驗，一旦要與數(shù)字信息進行交互，沉浸感就立刻被割裂了。
[0056]可觸用戶界面(Tangible User Interface，TUI)是研究面向下一代人機交互體驗的自然界面及接口技術的新興學科?？捎|用戶界面的研究嘗試尋找一種更為自然的采用可以觸摸的實物進行操作的交互隱喻。作為一種新興的用戶界面形態(tài)，TUI的相關研究至今方興未艾，而作為一種增強型的TUI，非剛性界面專注于對界面物理形狀的研究。
[0057]在TUI相關的研究中，通過設計新的界面形式來表達數(shù)字信息的非視覺屬性成為了近些年的研究熱點。機器人技術、驅動器技術、生物技術、化學技術等前沿科技紛紛被引入到界面設計的領域內，為了將移動性、形變性、觸覺感受等從前被阻塞的數(shù)字信息通道打開。非剛性界面作為其中一類研究，嘗試把“可觸性”和“形變性”相結合，以多通道的方式增強TUI的交互體驗。
[0058]本發(fā)明實施例提供的用于三維建模的節(jié)點硬件，可應用于非剛性界面，以及非剛性界面在未來人機交互系統(tǒng)中的應用。非剛性界面能夠提供物理形狀的反饋，其輸入等于輸出(Input Equals Output)的特性使得交互行為本身更符合認知、容易理解，并且在遠程交互上有著天然的優(yōu)勢。這些特性使得非剛性界面能夠為下一代人機交互環(huán)境中不同應用領域帶來新的交互行為和交互體驗。
[0059]本發(fā)明實施例提供的用于三維建模的節(jié)點硬件，應用于非剛性界面，整個交互界面則采用混合現(xiàn)實的方式進行搭建，通過數(shù)字內容和實體內容的實時互動強化實體交互的體驗。
[0000] 非剛性界面(Non-Rigid Interface，NRI )，用以指代界面元素(包含輸入和輸出)能夠主動或被動改變形狀的用戶界面系統(tǒng)。NRI包括:使用柔性材料的NR1、使用可變形結構的NRI以及基于驅動器陣列的可變形NRI。
[0061]使用柔性材料的NRI，通過引入各種柔性材料進行非剛性界面原型設計，氣動式的TUI組件是最為常用的一種形式，能夠表達變化的高度、角度、形狀等數(shù)字信息，擴展了交互的通道。除此之外，很多其他領域(比如生物、化學等)的最新研究成果也經(jīng)常被用于這一類研究。例如通過在觸屏上添加一層可以受激變形的多聚凝膠，使屏幕能夠凸起成為特定的形狀并給用戶以不同的觸覺反饋。
[0062]基于驅動器陣列的可變形NRI，采用模塊化的思想和驅動器陣列技術相結合，是機器人領域十分前沿的課題。很多種類的機器人比如蛇形機器人、集群機器人、自折疊機器人等都是這種結合的產(chǎn)物。同樣，類似的思路也可以應用在NRI的研究中。例如，基于像素驅動陣列的NRI系統(tǒng)。這個系統(tǒng)具有能夠動態(tài)進行變形的界面，能夠提供動態(tài)的示能性和約束，并且還能夠驅動界面內的一些小物體。又例如蛇形機器人的技術，使得界面能夠呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。
[0063]本發(fā)明實施例提供的用于三維建模的節(jié)點硬件，屬于使用可變形結構的NRI，在不使用柔性材料的條件下，借鑒了模塊化的思想，很多剛性的結構組合在一起也可以進行變形。
[0064]具體地，如圖1所示，本實施例公開用于三維建模的節(jié)點硬件，可包括:第一端結構
1、弟—而結構2以及萬向接頭3。
[0065]萬向接頭3連接第一端結構I和第二端結構2;第一端結構I設置有第一連接器件；第二端結構2設置有第二連接器件以及第三連接器件;第三連接器件，用于與其他節(jié)點硬件的第一連接器件或第二連接器件連接，以實現(xiàn)三維建模。
[0066]本實施例中，第一端結構1、第二端結構2均為類似與長方體的結構，但不限于長方體形狀，本領域技術人員可基于本發(fā)明思路設計第一端結構1、第二端結構2的具體形狀。
[0067]本實施例中，第一連接器件可以為第一排母，第二連接器件可以為第二排母，第三連接器件可以為針座。如圖2所示，第一排母可設置于第一端結構I的頂部11。第二排母可設置于第二端結構2的四個側面，即每個面均設有排母，四個面的排母的總和統(tǒng)稱為第二排母。針座可設置于第二端結構2的底部22。
[0068]本實施例中，圖3示出了由兩個節(jié)點硬件構成的鏈式結構，具體為一個節(jié)點硬件的針座與另一個節(jié)點的第一排母連接可構成鏈式結構。
[0069]本實施例中，圖4示出了由兩個節(jié)點硬件構成的分支結構，具體為一個節(jié)點硬件的針座與另一個節(jié)點的第二排母連接可構成分支結構。
[0070]在本實施例的另一種實施方式中，第一連接器件可以為第一針座，第二連接器件可以為第二針座，第三連接器件可以為排母。則在圖2中，第一針座可設置于第一端結構I的頂部U。第二針座可設置于第二端結構2的四個側面，即每個面均設有針座，四個面的針座的總和統(tǒng)稱為第二針座。排母可設置于第二端結構2的底部22。
[0071]本實施方式中，圖3示出了由兩個節(jié)點硬件構成的鏈式結構，具體為一個節(jié)點硬件的排母與另一個節(jié)點的第一針座連接可構成鏈式結構。
[0072]本實施方式中，圖4示出了由兩個節(jié)點硬件構成的分支結構，具體為一個節(jié)點硬件的排母與另一個節(jié)點的第二針座連接可構成分支結構。
[0073]基于鏈式結構和分支結構，多個節(jié)點硬件通過各自的三個連接器件的自由連接，即可實現(xiàn)三維建模。
[0074]相比于現(xiàn)有技術，本實施例提出的用于三維建模的節(jié)點硬件，通過萬向接頭，使得節(jié)點硬件的兩個端結構能轉向往任何方向，即節(jié)點硬件的兩個端結構能夠被自由地扭轉，并通過兩個端結構設置的三個連接器件實現(xiàn)與其他節(jié)點硬件的連接，從而實現(xiàn)三維建模，可應用于非剛性界面NRI，屬于使用可變形結構的NRI，在不使用柔性材料的條件下，很多剛性的結構組合在一起也可以進行變形。非剛性界面作為一種新的界面形態(tài)，嘗試把“可觸性”和“形變性”相結合，以多通道的方式增強實體界面的交互體驗，非剛性界面可以用物理形狀的通道來進行語義表達，這種表達方式所帶來的好處就是直觀、自然，極大地增加了實體界面的靈活性，通過傳感與驅動的方式創(chuàng)建數(shù)字形狀和物理形狀耦合的交互，也使得形狀容易被加工、修改、復制和傳播，同時創(chuàng)作和操控又能更為直觀自然。
[0075]在一個具體的例子一中，第一端結構I或第二端結構2設置有慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU);第一端結構I或第二端結構2設置有微處理器MQJ。
[0076]M⑶連接IMU、第一連接器件、第二連接器件以及第三連接器件;M⑶，用于獲取頂U的測量數(shù)據(jù)。
[0077]本實施例中，頂U可以測量出節(jié)點硬件在地球坐標系下的空間姿態(tài)信息。本實施例中頂U為九軸的頂U JCU可獲取頂U的測量數(shù)據(jù)。
[0078]本實施例中，構成三維模型的每個節(jié)點硬件均可獲知自己的空間姿態(tài)信息，為在數(shù)字空間內重建所述三維模型奠定技術基礎。
[0079]在上述具體的例子一的基礎上，本發(fā)明實施例提供一個具體的例子二，該例子二中，第一連接器件設置有第一總線接口 ；第二連接器件設置有第二總線接口 ；第三連接器件設置有第三總線接口 ； MCU連接第一總線接口、第二總線接口以及第三總線接口。
[0080]本實施例中，MCU，還用于通過第一總線接口、第二總線接口或第三總線接口將頂U的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，以使上位機基于頂U的測量數(shù)據(jù)重建三維建模。
[0081 ] 本實施例中，M⑶通過外置獨立的總線將頂U的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。
[0082]本實施例中，M⑶是通過有線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。
[0083]本發(fā)明實施例給出具體的例子三，使得MCU通過無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。具體地:
[0084]第一端結構I或第二端結構2設置有無線通信器件;MCU連接無線通信器件；
[0085]M⑶，還用于通過無線通信器件將MU的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，以使上位機基于所述頂U的測量數(shù)據(jù)重建三維建模。
[0086]在具體的例子二、三的基礎上，本發(fā)明實施例給出具體的例子四中，第一連接器件設置有第一串口；第二連接器件設置有第二串口；第三連接器件設置有第三串口 ；M⑶連接第一串口、第二串口以及第三串口 ；
[0087]M⑶，還用于通過第一串口、第二串口和/或第三串口與其他節(jié)點硬件的MCU進行串口通信，以獲取其他節(jié)點硬件的IMU的測量數(shù)據(jù)。
[0088]本實施例中，MCU通過第一串口、第二串口和/或第三串口與其他節(jié)點硬件的M⑶進行串口通信，以獲取其他節(jié)點硬件的IMU的測量數(shù)據(jù)，從而明確彼此之間的拓撲關系。
[0089]本實施例中，MCU，還用于基于頂U的測量數(shù)據(jù)以及獲取的其他節(jié)點硬件的MJ的測量數(shù)據(jù)，確定MCU在拓撲結構中的位置信息，并將位置信息發(fā)送到上位機，以使上位機基于MU的測量數(shù)據(jù)以及位置信息實現(xiàn)三維建模；
[0090]其中，拓撲結構為所述MCU所在的節(jié)點硬件以及其他節(jié)點硬件構成的三維模型對應的拓撲結構。
[0091]本實施例中，拓撲結構由鏈式結構及分支結構組成;鏈式結構為第三連接器件與第一連接器件連接構成的結構;分支結構為第三連接器件與第二連接器件構成的結構；例如圖3所示的鏈式結構及圖4所示的分支結構。
[0092]本實施例中，位置信息包括:節(jié)點硬件所在的鏈式結構的編號、節(jié)點硬件在該鏈式結構中的序號、節(jié)點硬件所在的分支結構的編號以及該分支結構的起始節(jié)點硬件所在的鏈式結構的編號。
[0093]舉例說明如下，如圖5所示的拓撲結構，為了在數(shù)字空間內重建三維模型，節(jié)點硬件組成的拓撲網(wǎng)絡結構是最為關鍵的。知道了節(jié)點硬件間的拓撲關系，通過每個節(jié)點硬件內嵌的MU和節(jié)點硬件的物理大小就能夠推算出整個拓撲網(wǎng)絡所組成的物理結構。
[0094]如圖5所示的拓撲結構是一個基于物理上“鏈式結構”“分支結構”兩種連接方式而形成的“鏈樹網(wǎng)絡”。本實施例用四個參數(shù)(M，S，C，N)來描述某一個節(jié)點硬件在拓撲網(wǎng)絡中的位置。M描述了節(jié)點硬件所在的鏈式結構的編號，鏈式結構的編號是唯一的；S描述了節(jié)點硬件在該鏈式結構中的序號。通過M和S兩個參數(shù)，每條鏈內部的拓撲關系明確了。如果某條鏈的第一個節(jié)點硬件(S = O)被連接在了另外一條鏈的某個節(jié)點硬件上，則前者的C和N就會用來記錄后者的M和S值。通過這樣的方式就可以描述清楚鏈與鏈之間的連接，整個拓撲網(wǎng)絡就可以被重構。
[0095]上位機接收到的數(shù)據(jù)包由數(shù)據(jù)頭、拓撲參數(shù)(1，5，(:，《、]1]測量數(shù)據(jù)、校驗尾組成。上位機持續(xù)收到各個節(jié)點硬件發(fā)來的最新的數(shù)據(jù)，然后結合拓撲關系、IMU測量數(shù)據(jù)和預設的物理大小重建對應的物理結構。具體來講，如圖5所示，一個鏈樹網(wǎng)絡拓撲上一定有且僅有一個初始節(jié)點(S = O，C = O，N = 0)，從該節(jié)點開始，結合IMU測量數(shù)據(jù)和預設的物理大小按順序重建該鏈上的其他節(jié)點位置，然后再檢索連接在該鏈上的其他鏈并進行重建，按照這種方式進行迭代直到完成所有節(jié)點的重建。
[0096]經(jīng)過計算后重建出來的節(jié)點網(wǎng)絡可以有多種應用方式。使用節(jié)點模塊的真實形狀進行渲染可以較好地還原模型的物理形狀。用貝賽爾曲線進行平滑處理可以突出模型的曲線特征。綁定已有的模型特征點即可進行模型的驅動等。
[0097]利用本發(fā)明實施例提供的節(jié)點硬件，可以進行帶有彎曲特征的模型的搭建和驅動。通過將模塊連成一條鏈，可以很輕易地進行空間曲線的操作，比如設計一個造型十分不規(guī)則的、帶有三維彎曲特征的臺燈。通過搭接模塊可以調節(jié)燈身的長度，通過扭曲就可以直接進行造型。模型同時兼容傳統(tǒng)的操作方式，可以在軟件界面中進行參數(shù)(直徑、錐度等)的調整。進一步地，還可以用TUI操作的方式直接實時地生成序列動畫。模型也可以直接導出到3D打印機進行制作。
[0098]通過分支結構進行連接，則能更進一步擴展應用的范圍。樹木、椅子、火柴人、動畫角色的骨骼等都能被方便地進行搭建以及驅動。角色骨骼的創(chuàng)建、驅動都能很自然地使用同一套系統(tǒng)完成。
[0099]上述各實施例中，第一連接器件包括第一排母;第二連接器件包括第二排母;第三連接器件包括針座;相應地，所述第三連接器件，用于與其他節(jié)點硬件的第一連接器件或第二連接器件連接，包括:所述針座，用于與其他節(jié)點硬件的第一排母或第二排母連接;或，第一連接器件包括第一針座;第二連接器件包括第二針座;第三連接器件包括排母;相應地，第三連接器件，用于與其他節(jié)點硬件的第一連接器件或第二連接器件連接，包括:所述排母，用于與其他節(jié)點硬件的第一針座或第二針座連接。
[0100]上述各實施例中提及的第一總線接口、第二總線接口以及第三總線接口可以均為內置集成電路(Inter-1ntegrated Circuit，IIC)總線接口。
[0101 ]上述各實施例中提及的M⑶中的固件燒錄有唯一標識信息，以避免通信地址沖突。
[0102]本領域的技術人員能夠理解，盡管在此所述的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內并且形成不同的實施例。
[0103]雖然結合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權利要求所限定的范圍之內。
【主權項】
1.一種用于三維建模的節(jié)點硬件，其特征在于，包括: 第一端結構、第二端結構以及萬向接頭； 所述萬向接頭連接所述第一端結構和所述第二端結構； 所述第一端結構設置有第一連接器件； 所述第二端結構設置有第二連接器件以及第三連接器件； 所述第三連接器件，用于與其他節(jié)點硬件的第一連接器件或第二連接器件連接，以實現(xiàn)三維建模。2.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點硬件，其特征在于， 所述第一端結構或所述第二端結構設置有慣性測量單元IMU; 所述第一端結構或所述第二端結構設置有微處理器MCU; 所述MCU連接所述頂U、所述第一連接器件、所述第二連接器件以及所述第三連接器件； 所述MCU，用于獲取所述IMU的測量數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權利要求2所述的節(jié)點硬件，其特征在于， 所述第一連接器件設置有第一總線接口 ； 所述第二連接器件設置有第二總線接口 ； 所述第三連接器件設置有第三總線接口 ； 所述MCU連接所述第一總線接口、所述第二總線接口以及所述第三總線接口 ； 所述MCU，還用于通過所述第一總線接口、所述第二總線接口或所述第三總線接口將所述MU的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，以使所述上位機基于所述頂U的測量數(shù)據(jù)重建三維建模。4.根據(jù)權利要求2所述的節(jié)點硬件，其特征在于， 所述第一端結構或所述第二端結構設置有無線通信器件； 所述MCU連接所述無線通信器件； 所述MCU，還用于通過所述無線通信器件將所述IMU的測量數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，以使所述上位機基于所述MU的測量數(shù)據(jù)重建三維建模。5.根據(jù)權利要求3或4任一項所述的節(jié)點硬件，其特征在于， 所述第一連接器件設置有第一串口 ； 所述第二連接器件設置有第二串口 ； 所述第三連接器件設置有第三串口 ； 所述MCU連接所述第一串口、所述第二串口以及所述第三串口 ； 所述MCU，還用于通過所述第一串口、所述第二串口和/或所述第三串口與其他節(jié)點硬件的MCU進行串口通信，以獲取其他節(jié)點硬件的IMU的測量數(shù)據(jù)。6.根據(jù)權利要求5所述的節(jié)點硬件，其特征在于， 所述MCU，還用于基于所述頂U的測量數(shù)據(jù)以及獲取的其他節(jié)點硬件的頂U的測量數(shù)據(jù)，確定所述MCU在拓撲結構中的位置信息，并將所述位置信息發(fā)送到所述上位機，以使所述上位機基于所述MU的測量數(shù)據(jù)以及所述位置信息重建三維建模； 其中，所述拓撲結構為所述MCU所在的節(jié)點硬件以及其他節(jié)點硬件構成的三維模型對應的拓撲結構。7.根據(jù)權利要求6所述的節(jié)點硬件，其特征在于， 所述拓撲結構由鏈式結構及分支結構組成;所述鏈式結構為第三連接器件與第一連接器件連接構成的結構;所述分支結構為第三連接器件與第二連接器件構成的結構； 相應地，所述位置信息包括: 所述節(jié)點硬件所在的鏈式結構的編號、所述節(jié)點硬件在該鏈式結構中的序號、所述節(jié)點硬件所在的分支結構的編號以及該分支結構的起始節(jié)點硬件所在的鏈式結構的編號。8.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點硬件，其特征在于， 所述第一連接器件包括第一排母，所述第二連接器件包括第二排母，所述第三連接器件包括針座； 或， 所述第一連接器件包括第一針座，所述第二連接器件包括第二針座，所述第三連接器件包括排母； 相應地，所述第三連接器件，用于與其他節(jié)點硬件的第一連接器件或第二連接器件連接，包括: 所述針座，用于與其他節(jié)點硬件的第一排母或第二排母連接； 或， 所述排母，用于與其他節(jié)點硬件的第一針座或第二針座連接。9.根據(jù)權利要求3所述的節(jié)點硬件，其特征在于， 所述第一總線接口、所述第二總線接口以及所述第三總線接口均為內置集成電路IIC總線接口。10.根據(jù)權利要求2至6任一項所述的節(jié)點硬件，其特征在于， 所述MCU中的固件燒錄有唯一標識信息。
【文檔編號】G06F17/50GK106055826SQ201610417294
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】王濛, 米海鵬, 徐迎慶
【申請人】清華大學