AiQ Synertial G6 Glove

Zapytaj o cenę i dostępność info(@)pronetkrakow.com.pl

AiQ Synertial G6 Motion Capture Glove

AiQ — producent Wielka Brytania
 

AiQ Synertial G6 Glove to profesjonalna rękawica do inercyjnego przechwytywania ruchu dłoni i palców. System wykorzystuje rozmieszczone na dłoni i palcach moduły IMU — inercyjne jednostki pomiarowe — które rejestrują orientację i ruch poszczególnych segmentów ręki bez konieczności korzystania z kamer optycznych.

Rękawica jest przeznaczona przede wszystkim do badań biomechanicznych, robotyki, animacji 3D, wirtualnej rzeczywistości, projektowania ergonomicznego, symulacji przemysłowych oraz rejestrowania precyzyjnych ruchów dłoni. Producent oferuje kilka konfiguracji różniących się liczbą czujników i dokładnością odwzorowania palców.

Najważniejsze cechy
inercyjne śledzenie ruchu dłoni bez systemu kamer;
rejestracja ruchu z częstotliwością 200 klatek na sekundę;
żyroskopy o zakresie do 4000°/s;
akcelerometry o zakresie ±16 g;
komunikacja przewodowa, Wi-Fi lub Bluetooth — zależnie od konfiguracji;
możliwość pracy z komputerem PC oraz urządzeniami z Androidem i iOS;
możliwość integracji z Unity, Unreal Engine, MotionBuilder, Siemens PLM i OptiTrack Motive;
eksport danych między innymi do formatów BVH i FBX;
możliwość monitorowania stanu poszczególnych sensorów;
osobna kalibracja rękawicy i systemu przechwytywania ruchu ciała;
rozwiązanie odporne na utratę widoczności, typową dla systemów kamerowych;
możliwość pracy poza klasycznym laboratorium optycznego motion capture.

Dostępne warianty
Synertial Glove to rodzina konfiguracji G6.

Rękawica 12-sensorowa
Wykorzystuje 12 modułów IMU. Sensory umieszczone są na paliczkach bliższych i środkowych palców, natomiast ruch części paliczków dalszych jest wyliczany przez oprogramowanie.
Jest to wariant uniwersalny, przeznaczony do:
animacji;
wirtualnej rzeczywistości;
projektowania przemysłowego;
badań ergonomicznych;
szkoleń;
typowych projektów badawczych, w których nie jest wymagany pomiar każdego segmentu palca.

Rękawica 16-sensorowa
Wykorzystuje 16 modułów IMU i zapewnia najpełniejszy pomiar spośród konfiguracji
Sensory znajdują się na prawie wszystkich paliczkach, z wyjątkiem dalszego paliczka małego palca. System posiada również sensor rejestrujący ruch piątej kości śródręcza.
Producent pozycjonuje ten wariant szczególnie do:
badań medycznych;
biomechaniki dłoni;
robotyki;
analizy chwytu;
uczenia robotów manipulacji;
badań nad precyzyjnymi ruchami ręki;
projektów, w których jakość danych ma większe znaczenie niż koszt systemu.
Pozostałe konfiguracje

Specyfikacja techniczna

Sensory IMU
typ: inercyjne jednostki pomiarowe;
liczba sensorów: zależna od konfiguracji, m.in. 12 lub 16;
zakres żyroskopu: do 4000°/s;
zakres akcelerometru: ±16 g;
wymiary pojedynczego modułu IMU w wariancie 16-sensorowym: około 5 × 13 × 18 mm;
deklarowana technologia sensorów: 15-osiowa, odporna na nasycenie pomiaru podczas szybkich ruchów.

Rejestrowanie ruchu
częstotliwość przechwytywania: 200 FPS;
rejestrowanie orientacji i ruchu segmentów dłoni;
możliwość pracy w czasie rzeczywistym;
możliwość nagrywania, odtwarzania i eksportowania sesji;
znaczniki czasowe umożliwiające synchronizację z innymi systemami;
synchronizacja z pełnym systemem motion capture ciała;
możliwość integracji z systemami optycznymi.

Hub komunikacyjny
komunikacja: Wi-Fi, Bluetooth lub połączenie przewodowe;
obsługiwane platformy: PC, Android i iOS;
wymiary huba: około 65 × 65 × 20 mm;
napięcie zasilania: 3,3–5 V;
napięcie robocze: 3,3 V;
możliwość współpracy z modułem GPS;
wewnętrzne zapisywanie wielu plików pomiarowych.

Sformułowanie producenta „unlimited number of files” nie oznacza potwierdzonej nieskończonej pojemności pamięci. 

Zasilanie
deklarowany czas pracy na baterii: około 2 godziny i 45 minut;
możliwość przedłużania pracy przez wymianę źródła zasilania;
konfiguracja bezprzewodowa może wymagać zewnętrznego powerbanku 5 V;
hub i powerbank są mocowane do użytkownika za pomocą pasków.

Materiał rękawicy
materiał tekstylny: nylon Lycra 80%;
spandex: 20%;
elektronika może być przenoszona między kompatybilnymi elementami tekstylnymi, co może ułatwiać dobór rozmiaru, serwis i wymianę zużytej rękawicy.

Oprogramowanie wymagane do działania

SynDash Lite
Podstawowe oprogramowanie do obsługi rękawicy.
Umożliwia:
podgląd ruchu w czasie rzeczywistym;
rejestrowanie danych;
odtwarzanie nagrań;
zapisywanie sesji;
eksport do BVH i FBX;
podgląd stanu sensorów;
wykrywanie utraconych klatek;
ładowanie plików szkieletu;
dostęp do danych surowych;
obsługę konfiguracji hybrydowych.

Rozszerzona wersja programu obejmuje funkcje SynDash Lite, a dodatkowo między innymi:

modyfikowanie modeli szkieletu;
zapisywanie zmodyfikowanych szkieletów;
pracę z wieloma systemami;
dodatkowe funkcje analityczne i konfiguracyjne.

SynShow
Program diagnostyczny używany głównie podczas:
wykrywania urządzeń;
sprawdzania komunikacji;
diagnozowania sensorów;
rozwiązywania problemów z połączeniem.

Nie jest to główne środowisko rejestrowania danych.

Sterowniki
Wariant przewodowy wymaga zainstalowania odpowiedniego sterownika USB. Podczas pierwszej konfiguracji konieczne może być ręczne sprawdzenie numeru portu COM w systemie Windows.

Licencja i dostęp do internetu
SynDash wymaga klucza licencyjnego. Zgodnie z aktualnym podręcznikiem producenta oprogramowanie przeprowadza kontrolę licencji przy uruchomieniu i wymaga ponownego połączenia z internetem co trzy dni.

Jest to bardzo ważne ograniczenie dla:
sieci odseparowanych od internetu;
laboratoriów o podwyższonym poziomie bezpieczeństwa;
środowisk wojskowych;
instalacji wykorzystujących air gap;
obiektów, w których ruch sieciowy musi być zatwierdzany.

Zabezpieczone  licencjonowanie dla środowisk bez komunikacji bezprzewodowej, warunki takiego wdrożenia trzeba uzgodnić indywidualnie.

Integracje

Producent wymienia integracje lub wtyczki do:
Unity;
Unreal Engine 4;
Autodesk MotionBuilder;
Siemens PLM;
Siemens Jack;
Siemens Process Simulate Human;
OptiTrack Motive;
systemów wykorzystujących HTC Vive;
MIDI;
systemów optycznych, takich jak Motive i Shogun.

Przed zakupem należy potwierdzić:

obsługiwaną wersję konkretnego programu;
zgodność z najnowszym Unreal Engine 5;
obsługiwany system operacyjny;
dostępność i koszt konkretnej wtyczki;
możliwość korzystania z API lub SDK;
format i zakres eksportowanych danych surowych;
warunki licencyjne integracji komercyjnych.

Formaty danych

BVH — Biovision Hierarchy, popularny format danych animacji szkieletowej;
FBX — format wymiany danych 3D używany między innymi przez Autodesk;
dane surowe dostępne przez funkcje SynDash.

MVNX do Visual3D dotyczy przede wszystkim systemów przechwytywania ruchu całego ciała. Nie jest standardowo dostępny dla każdej konfiguracji samej rękawicy.

Wymagania sprzętowe i infrastrukturalne

Wariant przewodowy

Wymagane są:
komputer PC;
wolny port USB;
sterownik USB;
przewód USB-C oraz przewód połączeniowy zestawu;
SynDash;
plik modelu szkieletu dłoni;
klucz licencyjny;
okresowy dostęp do internetu do kontroli licencji.

Wariant bezprzewodowy

Wymagane są:
rękawica z hubem;
router;
przewodowe połączenie Ethernet między routerem i komputerem;
powerbank 5 V;
przewody zasilające i połączeniowe;
odpowiednio skonfigurowana zapora sieciowa;
SynDash i SynShow;
plik szkieletu dłoni;

Klucz licencyjny.
Instrukcja producenta zaleca wyłączenie zapory dla sieci publicznej albo utworzenie odpowiednich wyjątków dla aplikacji SynShow, SynDash i SynUSB. Z perspektywy bezpieczeństwa nie należy bezrefleksyjnie wyłączać zapory. Lepszym rozwiązaniem jest utworzenie ograniczonych reguł tylko dla wymaganych aplikacji, portów i interfejsów sieciowych.

Kalibracja

Przed rozpoczęciem nagrania należy:
założyć rękawicę i sprawdzić położenie sensorów;
połączyć urządzenie z SynDash;
załadować właściwy plik szkieletu;
sprawdzić stan każdego sensora;
wykonać ruchy kalibracyjne we wszystkich trzech osiach;
ustawić dwie wymagane pozycje dłoni lub skorzystać z automatycznej kalibracji;
upewnić się, że wszystkie sensory osiągnęły status wysokiej dokładności.

Producent podkreśla, że przejście między pozycjami kalibracyjnymi powinno odbywać się w określony sposób. Nieprawidłowa kalibracja może wpływać na jakość całego nagrania.

Dla kogo jest ten produkt

AiQ Synertial Glove jest przeznaczona głównie dla profesjonalnych użytkowników:
uczelni i jednostek badawczych;
laboratoriów biomechanicznych;
instytutów robotyki i automatyki;
zespołów badawczych zajmujących się sztuczną inteligencją;
producentów robotów i chwytaków;
zespołów projektujących ergonomię stanowisk pracy;
przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego;
producentów symulatorów;
studiów animacji i efektów specjalnych;
producentów gier;
twórców aplikacji VR i XR;
placówek badających rehabilitację ręki;
ośrodków sportowych;
integratorów systemów motion capture.

Zastosowania

Robotyka

Rękawica może służyć do:
przechwytywania ruchów operatora;
sterowania dłonią robota;
teleoperacji;
uczenia robotów przez demonstrację;
rejestrowania chwytów;
budowania zbiorów danych do uczenia maszynowego;
oceny zakresu ruchu robotycznej dłoni;
mapowania ludzkiego ruchu na kinematykę robota.
Najbardziej uzasadnionym wyborem do robotyki jest wersja 16-sensorowa, ponieważ ogranicza potrzebę wyliczania ruchu brakujących segmentów palców.

Animacja i produkcja gier

Możliwe zastosowania obejmują:
nagrywanie animacji dłoni postaci;
synchronizację ruchu palców z ruchem całego ciała;
animację w czasie rzeczywistym;
produkcję filmową;
prewizualizację;
wirtualne awatary;
aplikacje VR i XR;
redukcję ręcznej animacji klatkowej.

Ergonomia i przemysł

System może być wykorzystywany do:
analizy ruchu dłoni operatora;
oceny ergonomii montażu;
walidacji projektów stanowisk pracy;
symulacji pracy człowieka;
projektowania narzędzi i elementów sterujących;
analizy dostępności elementów;
badań nad powtarzalnymi czynnościami manualnymi;
pracy z Siemens Jack i Process Simulate Human.

Medycyna i rehabilitacja

Potencjalne zastosowania:
analiza zakresu ruchu palców;
badanie koordynacji;
porównywanie ruchu przed terapią i po terapii;
ilościowa analiza ćwiczeń;
monitorowanie rehabilitacji;
badania naukowe nad motoryką dłoni.

Produkt nie powinien być automatycznie traktowany jako certyfikowane urządzenie medyczne. Producent opisuje zastosowania medyczne i biomechaniczne, ale na analizowanych stronach nie przedstawia jednoznacznych informacji o certyfikacji jako wyrobu medycznego.

Sport

Rękawica może wspierać analizę:
chwytu rakiety, kija lub innego sprzętu;
ruchu dłoni podczas rzutu;
techniki sportowej;
koordynacji palców;
interakcji dłoni ze sprzętem;
zmian ruchu podczas zmęczenia.
W projektach terenowych trzeba uwzględnić czas pracy baterii, pot, wilgoć, możliwość przesuwania sensorów i brak opublikowanego stopnia ochrony IP.

Przydatność w poszczególnych sektorach

Edukacja

Przydatność: wysoka dla uczelni technicznych, umiarkowana dla szkół.
Produkt może być wartościowy na kierunkach:
robotyka;
automatyka;
biomechanika;
fizjoterapia;
animacja 3D;
projektowanie gier;
sztuczna inteligencja;
ergonomia;
inżynieria biomedyczna.
Korzyścią dydaktyczną jest możliwość pracy z rzeczywistymi danymi ruchu. Ograniczeniem mogą być koszt, licencjonowanie, konieczność kalibracji oraz potrzeba wsparcia technicznego.

Wojsko i obronność

Przydatność: potencjalnie wysoka w badaniach i szkoleniach, ale wymagająca odrębnej walidacji.
Możliwe zastosowania:
rejestrowanie czynności manualnych operatora;
szkolenia VR i XR;
symulacja obsługi paneli i urządzeń;
analiza ergonomii wyposażenia;
badanie manipulowania narzędziami;
teleoperacja robotów;
tworzenie danych treningowych dla systemów bezzałogowych;
analiza interakcji człowiek–maszyna;
rozwój symulatorów proceduralnych.

Najważniejsze zastrzeżenia:

brak publicznie potwierdzonego stopnia ochrony IP;
brak publicznie potwierdzonych norm MIL-STD;
brak informacji o odporności na kurz, deszcz, uderzenia i skrajne temperatury;
okresowa kontrola licencji przez internet;
możliwe ograniczenia używania Wi-Fi i Bluetooth;
konieczność sprawdzenia bezpieczeństwa oprogramowania i ruchu sieciowego;
brak jednoznacznych informacji o szyfrowaniu transmisji;
konieczność sprawdzenia polityki aktualizacji i podatności;
rękawica tekstylna może nie być odpowiednia do bezpośredniego użycia w trudnych warunkach terenowych.
Rozwiązanie należy więc traktować przede wszystkim jako sprzęt laboratoryjny, badawczy i symulacyjny, a nie gotowy element wyposażenia bojowego.

Laboratoria badawcze

Przydatność: bardzo wysoka.
Szczególnie dla:
biomechaniki;
robotyki;
badań chwytu;
rehabilitacji;
ergonomii;
uczenia maszynowego;
analizy interakcji człowiek–komputer;
tworzenia zbiorów danych ruchu;
badań nad motoryką precyzyjną.

Wariant 16-sensorowy jest najbardziej odpowiedni tam, gdzie wymagany jest możliwie pełny pomiar segmentów dłoni.

Przemysł 4.0

Przydatność: wysoka.
System może wspierać:
cyfrowe bliźniaki;
projektowanie stanowisk montażowych;
wirtualne prototypowanie;
analizę ergonomii;
projektowanie procesów manualnych;
szkolenia operatorów;
walidację narzędzi;
symulację operacji w Siemens Jack i PSH.

Media, gry i animacja

Przydatność: wysoka.
Największą wartość daje możliwość rejestrowania palców bez problemów z zasłanianiem markerów przez inne palce, rekwizyty lub ciało aktora. System może działać jako uzupełnienie pełnego zestawu motion capture lub jako osobne rozwiązanie do dłoni.

Zalety

wysoka częstotliwość rejestrowania 200 FPS;
szeroki zakres żyroskopów do 4000°/s;
brak konieczności instalowania wielu kamer;
brak klasycznego problemu zasłaniania markerów optycznych;
możliwość pracy w ograniczonej przestrzeni;
dostępne konfiguracje o różnej liczbie sensorów;
obsługa dłoni i palców w czasie rzeczywistym;
możliwość integracji z popularnymi środowiskami 3D;
wariant przewodowy i bezprzewodowy;
eksport do popularnych formatów animacyjnych;
możliwość dostępu do danych surowych;
zastosowanie zarówno w animacji, jak i badaniach;
osobna kalibracja dłoni;
możliwość monitorowania jakości działania sensorów;
wymienna elektronika może ułatwiać serwisowanie i dobór elementu tekstylnego;
możliwość pracy poza studiem kamerowym.

Wady

wymagany proces konfiguracji i kalibracji;
możliwość błędów pomiaru przy nieprawidłowym założeniu rękawicy;
część ruchów w wariantach z mniejszą liczbą czujników może być interpolowana;
ograniczony czas pracy bezprzewodowej;
zewnętrzny hub i powerbank zwiększają liczbę elementów noszonych przez użytkownika;
okresowa kontrola licencji przez internet;
konfiguracja bezprzewodowa wymaga routera i zmian w regułach zapory;
brak jasno opublikowanych minimalnych wymagań komputera;
brak publicznie podanej masy kompletnego zestawu;
brak jednoznacznej informacji o stopniu ochrony IP;
brak publicznych danych o opóźnieniu transmisji;
brak opublikowanych, niezależnych wyników dokładności dla każdego stawu dłoni;
brak jednoznacznie opisanych zasad prania, dezynfekcji i konserwacji materiału;
integracje mogą wymagać dodatkowych licencji lub prac wdrożeniowych.

 
Zakłócenia magnetyczne
System inercyjny może być podatny na wpływ pola magnetycznego generowanego między innymi przez:
konstrukcje stalowe;
silniki;
magnesy;
transformatory;
przewody wysokoprądowe;
maszyny przemysłowe;
niektóre elementy stanowisk laboratoryjnych.

Producent deklaruje kompensację zakłóceń magnetycznych oraz udostępnia osobne pliki szkieletów do pracy w trudnych warunkach magnetycznych. Nie oznacza to jednak pełnej odporności na każde środowisko. Przed wdrożeniem przemysłowym należy przeprowadzić test w rzeczywistym miejscu użytkowania.

Brak bezpośredniego pomiaru siły
Rękawica rejestruje przede wszystkim ruch i orientację segmentów dłoni. W publicznej specyfikacji nie ma informacji o zintegrowanych czujnikach nacisku, siły chwytu, rozkładu nacisku ani dotyku.
Oznacza to, że system może pokazać sposób wykonania chwytu, ale nie musi określić, z jaką siłą użytkownik naciska przedmiot.

Brak pełnego śledzenia pozycji dłoni w przestrzeni
Same czujniki IMU bardzo dobrze określają orientację i ruch kątowy, ale bez dodatkowego systemu pozycjonowania mogą mieć ograniczoną zdolność określania bezwzględnej pozycji dłoni w przestrzeni.

W aplikacjach wymagających dokładnego położenia dłoni względem pomieszczenia, robota lub obiektu może być konieczna integracja z:
pełnym kombinezonem motion capture;
systemem optycznym;
trackerem VR;
OptiTrack;
HTC Vive;
innym systemem referencyjnym.

Dopasowanie rękawicy

Dokładność może zależeć od:
właściwego rozmiaru;
położenia sensorów;
budowy anatomicznej dłoni;
przesuwania się materiału;
sposobu wykonywania kalibracji;
powtarzalności zakładania rękawicy.
W projektach badawczych należy określić jednolitą procedurę zakładania i kalibracji.

Ocena rozwiązania

AiQ Synertial G6 Glove jest zaawansowanym systemem profesjonalnego motion capture dłoni, szczególnie atrakcyjnym dla robotyki, biomechaniki, ergonomii i animacji. Największymi atutami są wysoka częstotliwość przechwytywania, szeroki zakres pomiarowy żyroskopów, możliwość pracy bez kamer oraz dostępność konfiguracji z dużą liczbą sensorów.