Cutaneous Feedback Interface for Teleoperated In-Hand Manipulation

要約

ロボットグリッパーが持つ外在的な器用さを活用し、環境の不確実性や動作の不正確さを補うための再配置タスクを実行する重要な操作スキルの1つが、手元旋回です。これまで多くの研究者が数理モデルや学習ベースのアプローチで首振り問題の解決を試みてきましたが、その問題は未解決の課題として残されています。一方、人間は手先の操作を驚くべき精度と速度で行っています。そのため、このような人間の本質的なスキルを器用な遠隔操作によって十分に活用することで、解決策を提供できる可能性があります。器用な遠隔操作を成功させるためには、触覚フィードバックを強化・補完するインターフェースが非常に必要である。本論文では、人間が器用な技を行う際に頼りにする体性感覚情報を補完する皮膚フィードバックインタフェースを提案する。本インタフェースは、5節リンク機構に基づき設計されており、人差し指と親指に2つの接触点を設けて、皮膚フィードバックを実現する。また、市販のハプティックデバイスと組み合わせることで、把持力、せん断力、摩擦、把持物体の姿勢などの情報を表示することができる。数値シミュレータIsaac Sim内での受動的な首振りタスクを実施し、提案した皮膚フィードバックインターフェースの効果を評価する。

要約(オリジナル)

In-hand pivoting is one of the important manipulation skills that leverage robot grippers’ extrinsic dexterity to perform repositioning tasks to compensate for environmental uncertainties and imprecise motion execution. Although many researchers have been trying to solve pivoting problems using mathematical modeling or learning-based approaches, the problems remain as open challenges. On the other hand, humans perform in-hand manipulation with remarkable precision and speed. Hence, the solution could be provided by making full use of this intrinsic human skill through dexterous teleoperation. For dexterous teleoperation to be successful, interfaces that enhance and complement haptic feedback are of great necessity. In this paper, we propose a cutaneous feedback interface that complements the somatosensory information humans rely on when performing dexterous skills. The interface is designed based on five-bar link mechanisms and provides two contact points in the index finger and thumb for cutaneous feedback. By integrating the interface with a commercially available haptic device, the system can display information such as grasping force, shear force, friction, and grasped object’s pose. Passive pivoting tasks inside a numerical simulator Isaac Sim is conducted to evaluate the effect of the proposed cutaneous feedback interface.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, DeepL