07. Basis 和 Mount 的游乐场

设备的 坐标系变换 以交互方式操作，configure.basis、configure.preset、configure.mount 展示了它们在钢丝上如何协同工作。为了将交互操作的重点放在 configure 命令上，我们固定了水平方向的地板。

本教程将教你：

• 底牌的排列的设置（"XZY" →（Y 轴在上的应用程序框架）
• 预设（arm_front）的选择，以及对其设置内容的理解
• 使用旋转四元数在运行时覆盖挂载（键盘操作）
• 排他规则： mount 和 preset 是，一样 设备配置 无法在同一块内共存
• 单次拍摄的 configure 工作原理：每次按下按键一次，仅发送一条 configure 消息
• （C++ Glaze）std::optional 使用……对排他性字段进行建模

工作流

1. 在第一条消息中，会话配置文件、configure.basis: "XZY"、configure.preset: arm_front 将发送。由于地板是固定的，因此 set_cursor_force 开始发送。
2. 在每个 tick 中，读取光标的 Y 坐标，force_y = max(0, (floor_pos - y) * stiffness) 计算后发送。
3. 当用户按下马鞍旋转键时，pending_configure = true 设置该标志。
4. 在下一个 tick 时，configure.mount 构建块。该变换的 rotation 是一个单位四元数（由当前俯仰角和偏航角依次合成 Z 轴方向，随后是 X 轴方向）。preset 此处省略。因为二者在线路上是互斥的。
5. 重置键（R）来取消覆盖。在接下来的 configure 步骤中，再次 preset 会被使用。

参数

姓名	预设值	用途
BASIS	"XZY"	轴的排列— Y 轴位于上方的应用程序框架
DEVICE_PRESET / DEVICE_CONFIG_PRESET	"arm_front"	命名预设— 原点为设备底座
FLOOR_POS_Y	0.0 m	固定的地板平面（应用程序的 Y 轴）
STIFFNESS	1000 不适用	床的弹簧刚度系数
MOUNT_STEP_DEG	10°	每次按键的旋转量
PRINT_EVERY_MS	200	遥测采样间隔

操作

键	动作
W / S	将支架围绕设备的 +X 轴旋转 ±10°（俯仰角）
A / D	将支架围绕设备的 +Z 轴旋转 ±10°（偏航）
R	重置安装 — 恢复为预设状态
H	显示操作方法
Q	结束

mount 和 preset 不能同时指定

该服务包含这两项 设备配置 拒绝该块。如果用户覆盖了挂载设置，在本教程中，此后所有 configure 操作都将 preset 省略。R 按下后，在接下来的 configure 中 preset 再次生效，mount 将被删除。

输入模型的差异

C++ 的变体在后台的 stdin 线程中按行读取输入（每输入一个字符就按一次回车键）。Python 则通过主异步循环实时获取键盘输入，因此，keyboard 使用该软件包。无需按 ENTER 键。键位和命令都一样。

读取状态字段

data.inverse3[i].state 从以下内容中读取：

• cursor_position.y — vec3。用于计算向地基的贯入量
• current_cursor_force — 将作为遥测数据上报

发送／接收

所有变体的有效载荷格式都相同。值得注意的区别在于，各实现具有排他性的 mount / preset 如何构建该分支，以及输入线程如何通知 WebSocket 线程。

Python

keyboard 这是一个通过包来轮询实时键盘输入的单一异步循环。pending_configure 是一个由键处理程序设置的全局标志，configure 每次发送区块时都会被清空。

async with websockets.connect(URI) as websocket:
    while True:
        msg  = await websocket.recv()
        data = json.loads(msg)

        if first_message:
            first_message = False
            device_id = data["inverse3"][0]["device_id"]
            # Handshake: profile + basis + preset
            request_msg = {
                "session": {"configure": {"profile": {"name": SLUG}}},
                "inverse3": [{
                    "device_id": device_id,
                    "configure": build_configure_block(first_handshake=True),
                    # -> {"basis": {"permutation": "XZY"},
                    #     "preset": {"preset": "arm_front"}}
                }],
            }
        else:
            handle_key_inputs()  # may set pending_configure = True (classic, not shown)

            y       = data["inverse3"][0]["state"]["cursor_position"]["y"]
            force_y = 0.0 if y > FLOOR_POS_Y else (FLOOR_POS_Y - y) * STIFFNESS

            entry = {
                "device_id": device_id,
                "commands": {"set_cursor_force":
                    {"vector": {"x": 0.0, "y": force_y, "z": 0.0}}},
            }
            if pending_configure:
                entry["configure"] = build_configure_block(first_handshake=False)
                # -> {"mount": {...}}   OR   {"preset": {...}}   (never both)
                pending_configure = False

            request_msg = {"inverse3": [entry]}

        await websocket.send(json.dumps(request_msg))

C++ (nlohmann)

采用双线程架构。后台的 stdin 线程负责读取行，pending_configure（std::atomic<bool>）进行切换。libhv 的 I/O 线程会在每个时钟周期检查该设置，如果已设置，则 configure 将发送。

std::atomic<bool> pending_configure{false};

ws.onmessage = [&](const std::string &msg) {
    const json data = json::parse(msg);
    if (!data.contains("inverse3") || data["inverse3"].empty()) return;

    const bool do_handshake = first_message;
    if (first_message) first_message = false;
    const bool do_configure = do_handshake || pending_configure.exchange(false);

    json request = {};
    if (do_handshake) {
        request["session"] = {{"configure", {{"profile",
            {{"name", "co.haply.inverse.tutorials:basis-and-mount"}}}}}};
    }

    request["inverse3"] = json::array();
    for (auto &el : data["inverse3"].items()) {
        json dev_cmd = {{"device_id", el.value()["device_id"]}};

        if (do_configure) {
            json cfg = {};
            if (do_handshake) cfg["basis"] = {{"permutation", BASIS}};
            if (mount_overridden) {
                cfg["mount"] = {{"transform", {
                    {"position", {{"x", 0.0}, {"y", 0.0}, {"z", 0.0}}},
                    {"rotation", quat_from_xz_deg(mount_angle_x_deg, mount_angle_z_deg)},
                    {"scale",    {{"x", 1.0}, {"y", 1.0}, {"z", 1.0}}},
                }}};
            } else {
                cfg["preset"] = {{"preset", DEVICE_CONFIG_PRESET}};
            }
            dev_cmd["configure"] = cfg;
        }

        const float y = el.value()["state"]["cursor_position"]["y"].get<float>();
        const float force_y = y > FLOOR_POS_Y ? 0.0f : (FLOOR_POS_Y - y) * STIFFNESS;
        dev_cmd["commands"] = {{"set_cursor_force",
            {{"vector", {{"x", 0.0}, {"y", force_y}, {"z", 0.0}}}}}};

        request["inverse3"].push_back(dev_cmd);
    }
    ws.send(request.dump());
};
std::thread input_thr(input_thread_func);  // stdin reader — flips pending_configure
ws.open("ws://localhost:10001");
while (running.load()) std::this_thread::sleep_for(50ms);

C++ (Glaze)

排他规则是，std::optional<preset_cfg> 和 std::optional<mount_cfg> 可以通过它自然地表达出来。序列化的 JSON 中只会显示已设置值的字段。预设名称为 enum class 被建模为，glz::meta 通过该特化，服务可与预期的字符串建立对应关系。

// The preset set modelled as an enum
enum class device_preset {
    defaults, arm_front, arm_front_centered,
    led_front, led_front_centered, custom,
};

// Glaze meta — serialize the enum as the JSON string the service expects
template <> struct glz::meta<device_preset> {
    using enum device_preset;
    static constexpr auto value =
        enumerate(defaults, arm_front, arm_front_centered,
                  led_front, led_front_centered, custom);
};

// Transform + the configure block
struct vec3 { float x{}, y{}, z{}; };
struct quat { float w{1.0f}, x{}, y{}, z{}; };
struct transform_t { vec3 position{}; quat rotation{}; vec3 scale{1,1,1}; };

struct preset_cfg { device_preset preset; };
struct basis_cfg  { std::string permutation; };
struct mount_cfg  { transform_t transform; };
struct device_configure {
    std::optional<preset_cfg> preset;  // mutually exclusive with mount
    std::optional<basis_cfg>  basis;
    std::optional<mount_cfg>  mount;   // mutually exclusive with preset
};

// Send / receive
ws.onmessage = [&](const std::string &msg) {
    devices_message data{};
    if (glz::read<glz_settings>(data, msg)) return;
    if (data.inverse3.empty()) return;

    const bool do_handshake = first_message.exchange(false);
    const bool do_configure = do_handshake || pending_configure.exchange(false);

    commands_message out_cmds{};
    if (do_handshake) {
        out_cmds.session = session_cmd{ /* profile = basis-and-mount */ };
    }

    for (const auto &dev : data.inverse3) {
        device_commands dc{ .device_id = dev.device_id };

        if (do_configure) {
            device_configure cfg{};
            if (do_handshake) cfg.basis = basis_cfg{BASIS};
            if (mount_overridden) {
                cfg.mount = mount_cfg{ .transform = transform_t{
                    .rotation = quat_from_xz_deg(mount_angle_x_deg, mount_angle_z_deg)}};
            } else {
                cfg.preset = preset_cfg{DEVICE_CONFIG_PRESET};
            }
            dc.configure = std::move(cfg);
        }

        const float y = dev.state.cursor_position.y;
        const float force_y = y > FLOOR_POS_Y ? 0.0f : (FLOOR_POS_Y - y) * STIFFNESS;
        dc.commands.set_cursor_force = set_cursor_force_cmd{{0.0f, force_y, 0.0f}};
        out_cmds.inverse3.push_back(std::move(dc));
    }

    std::string out_json;
    (void)glz::write_json(out_cmds, out_json);
    ws.send(out_json);
};
std::thread input_thr(input_thread_func);
ws.open("ws://localhost:10001");
while (running.load()) std::this_thread::sleep_for(50ms);

包含在 SDK 安装程序中

教程 07 已随 SDK 一起安装在本地。位于服务安装目录下的 tutorials/07-haply-inverse-basis-and-mount/ 请确认。

来源： Python·C++·C++ Glaze

相关条目： 底牌的排列 · 安装与工作区 · 设备设置 · 控制命令（set_cursor_force） · 型（transform） · 教程 04（Hello Floor）