想象一下：游戏控制器找到了自己的充电底座，仅由网络摄像头和浏览器选项卡中运行的一些 JavaScript 引导。没有Python后端。没有活性氧。没有专用的微控制器。只是一个网络应用程序，通过 USB HID 连接进行实时光流跟踪和发射触觉脉冲。该项目存在，它标志着基于浏览器的硬件控制领域正在发生更大的事情。

开发人员多年来一直将浏览器视为显示层。 2026 年的现实情况却大不相同。WebHID、WebUSB、WebBluetooth 和 WebSerial已经悄然成熟为物理计算的重要工具包。当您将这些 API 与浏览器内计算机视觉库配对时，您会得到一些真正的新东西：完全在客户端运行、零服务器依赖性的硬件自动化。

本文介绍了使用计算机视觉进行基于浏览器的硬件控制的五种实际方法。每一个都解决不同的问题。有些已准备好投入生产。其他的是早期实验。所有这些都指向同一个转变：浏览器正在成为物理世界交互的合法平台。

1.设备导航的光流跟踪

几十年来，Lucas-Kanade 算法一直是计算机视觉研究的主要内容。它跟踪特定点在视频帧之间的移动方式。新功能是在浏览器选项卡中运行它OpenCV.js，著名 OpenCV 库的 JavaScript 端口。

开发人员追求的核心功能是calcOpticalFlowPyrLK。它需要两个连续的帧和一组跟踪点，然后返回每个点的更新位置。 “PyrLK”部分指的是金字塔方法：该算法检查多个尺度的运动，这使得它对快速移动的物体具有鲁棒性。

以下是跟踪循环在实践中的简化示例：

// 假设 OpenCV.js 已加载并且相机流处于活动状态
const prevGray = new cv.Mat();
const nextGray = new cv.Mat();
const prevPts = new cv.Mat();
const nextPts = new cv.Mat();
const status = new cv.Mat();
const err = new cv.Mat();

// 将帧转换为灰度
cv.cvtColor(prevFrame, prevGray, cv.COLOR_RGBA2GRAY);
cv.cvtColor(nextFrame, nextGray, cv.COLOR_RGBA2GRAY);

// 运行 Lucas-Kanade 光流
CV.calcOpticalFlowPyrLK(
  上一个灰色，下一个灰色，
  上一个点，下一个点，
  状态、错误
）；

// 过滤 status === 1 的点（成功跟踪）

实际的挑战是延迟。 OpenCV.js 不如本机代码快。在主线程上运行完整的跟踪循环将阻止 UI 更新并导致抖动。更聪明的模式是将繁重的计算卸载到网络工作者，保持主线程空闲以用于渲染和用户输入。许多开发人员发现这种分线程方法使浏览器 CV 应用程序感觉非常敏捷。

您实际上可以利用光流数据来控制什么？任何接受位置命令的东西。带有 WebSerial 接口的机械臂、电动相机滑块，甚至通过 WebUSB 定制 USB 外围设备。视觉系统变成了空间传感器。浏览器成为控制循环。这是一个令人惊讶的干净的架构。

WebHID：大多数开发人员尚未尝试过的 API

别再睡了网络HID。它允许浏览器直接与 USB 人机接口设备对话：游戏手柄、绘图板、专用控制器和各种工业输入设备。该 API 已经在基于 Chromium 的浏览器中使用了一段时间，但游戏领域以外的开发人员的采用率仍然很低。

心智模型很简单。每个 HID 设备都通过编号报告进行通信。报告只是一个具有特定 ID 的字节数组。您可以使用事件侦听器读取传入报告并使用以下方式编写传出报告device.sendReport(reportId, 数据)。确实如此。

// 请求访问 HID 设备
const [设备] = 等待 navigator.hid.requestDevice({
  filters: [{vendorId: 0x28DE }] // 阀门供应商 ID
});

等待设备.open();

// 监听传入的报告
device.addEventListener('inputreport', (事件) => {
  const { 报告 ID, 数据 } = 事件;
  if (reportId === 0x43) { // 报告 67：遥测
    const BatteryPercent = data.getUint8(0);
    console.log('电池：', BatteryPercent, '%');
  }
});

// 发送命令（例如，触发触觉脉冲）
const 负载 = new Uint8Array([0x00, 0x46, /* ... */]);
等待 device.sendReport(0x8F, 有效负载);

这里有趣的角度是触觉反馈作为导航原语。现代控制器内的线性谐振执行器 (LRA) 本质上是微型电机。通过以不对称脉冲发射它们，您可以在表面上产生净方向力。这与微型机器人中基于振动的运动背后的物理原理相同。不同之处在于，您是使用消费设备来完成此操作，由浏览器控制，由网络摄像头引导。

探索辅助工具的开发人员也发现 WebHID 很有用。定制开关控制器、眼睛注视设备和专用输入硬件通常会暴露 HID 接口。基于浏览器的配置应用程序突然变得实用，无需本机安装程序。

用于浏览器内视觉的 OpenCV.js 的 3 个替代方案

OpenCV.js 是显而易见的选择，但它并不总是正确的。 WASM 二进制文件很大。初始加载时间可能会让连接速度较慢的用户感到沮丧。而且该 API 镜像了 C++ 原始版本，这意味着它对于 JavaScript 团队来说并不完全适合开发人员。

Diagram showing browser APIs connecting to physical hardware devices via WebHID and WebUSB

以下是值得评估的三种替代方案：

基于浏览器的硬件控制的主要优点

100%

零服务器依赖

即时反馈

实时处理

完全控制

客户端自动化

4个主要API

成熟的API可用

TensorFlow.js:当您需要预先训练的模型而不是经典的 CV 算法时，这是最好的选择。对象检测、姿势估计和手部跟踪都可以在浏览器中使用正确的模型进行工作。通过 WebGL 的 GPU 加速使推理速度足够快，适合实时用例。
Tracking.js（已存档但仍然有效）：一个专注于颜色跟踪和对象检测的轻量级库。比 OpenCV.js 小得多。适用于控制环境并可以使用颜色标记的简单跟踪任务。
脸部API.js：狭隘地关注面部标志和识别。对于大多数硬件控制场景来说有点过头了，但如果您的界面响应注视方向或面部手势，则真正有用。

真正的问题是：您需要经典算法还是学习模型？光流是一种经典算法。它不对所跟踪的内容做出任何假设。它只是测量像素运动。这使得它灵活但对光照变化敏感。 TensorFlow.js 等基于模型的方法对环境变化更加稳健，但需要训练数据和一组固定的对象类。

对于控制环境（干净的桌子、一致的照明、已知物体）的硬件导航任务，经典 CV 通常在简单性和性能方面胜出。对于野外的任何事物，学习模型都能更好地处理边缘情况。

Rust 和 WebAssembly：当 JavaScript 不够快时

WebAssembly（WASM）当浏览器性能达到上限时，它已成为首选解决方案。这个想法很简单：用编译语言编写性能关键的代码，例如锈，将其编译为 WASM，并从 JavaScript 调用它。结果在浏览器沙箱内以接近本机的速度运行。

对于计算机视觉任务来说，这非常重要。卷积神经网络 (CNN) 每帧涉及数百万次乘法累加运算。在纯 JavaScript 中这样做是很痛苦的。在 WASM 中执行此操作并启用 SIMD 指令，速度要快得多。

Rust 到 WASM 的工具链已经相当成熟。wasm 包自动处理编译并生成 JavaScript 绑定。典型的设置如下所示：

# 安装 wasm-pack
货物安装 wasm-pack

# 从 Rust 箱构建 WASM 模块
wasm-pack build --目标网络

# 输出是一个 pkg/ 目录，其中包含：
# - your_module_bg.wasm（二进制文件）
# - your_module.js（JS 粘合代码）
# - your_module.d.ts（TypeScript 类型）

将 CNN 卸载到与 WASM 模块通信的 Web Worker 是最干净的架构。主线程处理相机捕获、UI 更新和设备通信。工人处理繁重的推理。结果以结构化消息的形式返回。使用这种模式的团队经常发现，即使是复杂的视觉管道也能对最终用户做出响应。

想要更深入地了解浏览器性能模式吗？粉碎杂志发表了关于 Web Worker 架构和 WASM 集成的深入研究，值得收藏。

PID 控制器：浏览器机器人中缺失的部分

从相机获取位置数据是一回事。将这些数据转化为平滑、稳定的运动是另一回事。这是哪里PID控制PID 代表比例-积分-微分。它是一种反馈算法，从工业自动化到无人机稳定，无处不在。

基本思想：您有一个当前值（设备所在的位置）和一个目标值（您想要的位置）。误差就是差异。 P 控制器将误差乘以一个常数，并将其用作控制输出。仅此一点就会引起振荡。 I 项随着时间的推移累积误差以校正稳态偏移。 D 项抑制快速变化以防止超调。

在浏览器上下文中，PID 循环在每个动画帧上运行。视觉系统提供当前位置。 PID 控制器计算修正值。 WebHID 层将该校正发送到设备。这是一个最小的实现：

PID控制器类{
  构造函数（kp，ki，kd）{
    这个.kp = kp;
    这个.ki = ki;
    这个.kd = kd;
    this.积分 = 0;
    this.prevError = 0;
  }

  更新（错误，dt）{
    this.integral += 误差 * dt;
    const 导数 = (error - this.prevError) / dt;
    this.prevError = 错误；
    return (this.kp * 错误) + (this.ki * this.integral) + (this.kd * 导数);
  }
}

// 动画循环中的用法
常量 pid = 新 PIDController(0.8, 0.01, 0.2);
const 输出 = pid.update(targetX, currentX, 0.016); // 16ms帧

调整三个常数（kp、ki、kd）是棘手的部分。 P 太大，系统会振荡。 D太多，就会变得迟缓。在一些硬件导航项目中看到的“接近蠕变”行为（当设备接近其目标时削减脉冲频率）本质上是分层在基本 P 控制器之上的手动调整的增益计划。它在实践中非常适合短距离对接任务。

构建更复杂的运动系统的开发人员应该检查尼尔森诺曼集团反馈延迟和用户感知的研究。管理 UI 响应性的相同原则也适用于物理控制循环：人类会注意到大约 100 毫秒以上的延迟，而当物理系统明显超出时，就会感到“损坏”。

游戏控制器之外的现实世界用例

游戏控制器充电项目是一个巧妙的演示。但相同的堆栈（网络摄像头、光流、WebHID、WASM）适用于真正有用的问题。你可以用它构建什么？

Browser DevTools showing WebHID device connection and incoming report data from a USB controller

预算内的实验室自动化。许多研究实验室使用电动载物台进行显微镜检查。商业控制软件价格昂贵且仅限于特定硬件。基于浏览器的控制器使用 WebSerial 或 WebUSB，由摄像头反馈引导，可以取代它来执行简单的定位任务。开源性质意味着整个团队都可以贡献修复。

光流跟踪的步骤

捕捉帧

使用网络摄像头获取视频源。

转换为灰度

准备用于处理的框架。

轨迹点

应用 Lucas-Kanade 算法。

更新职位

计算新的点坐标。

辅助输入设备。为有运动障碍的用户定制 HID 控制器通常需要配置工具。使用摄像头根据观察到的运动来校准开关灵敏度的 Web 应用程序比需要 IT 安装的本机桌面应用程序更容易访问。

创客和原型制作工作流程。如果您正在构建自定义 CNC 路由器、拾放机或相机滑块，基于浏览器的控制意味着您的界面可以在任何装有 Chrome 的机器上运行。无需安装驱动程序。没有特定于平台的构建。您的团队使用附近的任何设备。

如果您正在管理一个跨此类项目工作的团队，那么保持组织性就很重要。一个团队运营管理平台可以帮助协调资源并使每个人保持一致，特别是当硬件构建涉及多个供应商和时间表时。另外，通过以下方式可以更轻松地跟踪项目成本（组件采购、云服务、托管）免费预算追踪器无需电子表格即可处理自定义类别。

想要发现更多补充硬件开发工作流程的工具吗？查看此综述顶级生产力工具开发人员实际使用或探索的改变生活的人工智能工具它可以自动化构建过程中的重复部分。

入门：实用清单

准备好实验了吗？进入门槛比你想象的要低。您不需要机器人背景。您需要一个基于 Chromium 的浏览器、一个网络摄像头以及对异步 JavaScript 的一些耐心。

选择您的设备接口：用于 USB HID 设备的 WebHID、用于 Arduino 或串行外设的 WebSerial、用于 BLE 设备的 WebBluetooth。查看MDN 网络文档在提交之前获取当前浏览器支持表。
从手动控制开始：先构建设备通信层，没有任何远见。在增加复杂性之前，请确认您可以可靠地发送命令并读取响应。
添加相机输入：使用获取用户媒体用于访问网络摄像头的 API。将框架绘制到画布元素。这是您的视觉系统的输入。
积分光流或模型：加载 OpenCV.js 或 TensorFlow.js。从一个简单的测试开始：跟踪彩色标记。在尝试完整的对象检测之前先使其正常工作。
实现你的控制循环：将视觉输出连接到设备命令。从简单的比例控制器开始。基本导航工作后添加 PID 调节。
卸载到 Web Worker：一旦性能成为问题，请将视觉处理移出主线程。这对于平滑的实时控制几乎总是必需的。

对于整个过程中的 UI 设计决策，Figma的设计学习资源即使对于以开发人员为中心的工具来说也确实有用。在压力下（当某些东西快速移动并且您需要干预时）难以阅读的控制界面是一个真正的问题。良好的视觉层次很重要。

这邮递员API平台还值得了解您的硬件项目是否包含任何云同步或遥测端点。在将这些端点集成到实时控制循环之前单独测试这些端点可以节省大量的调试时间。

这种趋势实际上意味着什么

基于浏览器的硬件控制不会取代嵌入式系统或工业 PLC。这不是重点。关键是，Web 平台已经足够有能力处理以前需要本机代码、专用 SDK 或专用硬件的一类问题。

这对三个群体来说很重要。首先，想要在不学习全新平台的情况下构建有用的东西的创客和爱好者。其次，小型团队需要跨操作系统运行的内部工具，而无需担心部署问题。第三，希望使用熟悉的语言堆栈快速构建原型的研究人员。

的组合WebHID、WebAssembly 和浏览器内计算机视觉是真正的新领域。目前该领域大多数有趣的项目都是开源实验。这些模式仍在制定中。老实说，现在是参与并帮助定义什么是美好的好时机。

这个周末尝试建造一些小东西。通过 WebHID 连接到设备。添加相机。看看当你关闭循环时会发生什么。您可能会惊讶地发现您使用浏览器中已有的工具取得了如此大的进步。