Sensory Manipulation as a Countermeasure to Robot Teleoperation Delays: System and Evidence

要約

ロボット工学の分野では、遠隔地または危険な環境でのロボットの遠隔操作がますます重要になっています。
大きな課題は、コマンドとアクションの間にラグがあり、オペレーターの意識、パフォーマンス、精神的負担に悪影響を与えることです。
高度なテクノロジーを使用しても、特に長距離の運用において、これらの遅延を軽減することは依然として困難です。
現在のソリューションは主にマシンベースの調整に重点を置いています。
しかし、人間の知覚を利用して遠隔操作エクスペリエンスを向上させることにはギャップがあります。
この論文は、人間がそのような遅れに適応するのを助けるための感覚操作のユニークな方法を紹介します。
運動学習原理に基づいて、感覚刺激を修正することでこれらの遅延の知覚を軽減できることが示唆されています。
このアプローチでは、新しいスキルを導入するのではなく、既存の運動調整の知識を使用します。
目的は、広範なトレーニングや複雑な自動化の必要性を最小限に抑えることです。
41人の参加者を対象とした研究では、遅延遠隔操作における触覚合図の変化の影響を調査しました。
これらの手がかりは、高度な物理エンジンとロボット センサーから供給されます。
その結果、作業時間の短縮や視覚的な遅延の認識の向上などの利点が明らかになりました。
リアルタイムの触覚フィードバックは、精神的負担の軽減と自信の向上に大きく貢献しました。
この研究では、ロボットの遠隔操作における重要な要素として人間の適応を強調し、遅延調整のためだけにロボットを最適化するのではなく、人間の迅速な適応によって遠隔操作の効率を向上させることを提唱しています。

要約(オリジナル)

In the field of robotics, robot teleoperation for remote or hazardous environments has become increasingly vital. A major challenge is the lag between command and action, negatively affecting operator awareness, performance, and mental strain. Even with advanced technology, mitigating these delays, especially in long-distance operations, remains challenging. Current solutions largely focus on machine-based adjustments. Yet, there’s a gap in using human perceptions to improve the teleoperation experience. This paper presents a unique method of sensory manipulation to help humans adapt to such delays. Drawing from motor learning principles, it suggests that modifying sensory stimuli can lessen the perception of these delays. Instead of introducing new skills, the approach uses existing motor coordination knowledge. The aim is to minimize the need for extensive training or complex automation. A study with 41 participants explored the effects of altered haptic cues in delayed teleoperations. These cues were sourced from advanced physics engines and robot sensors. Results highlighted benefits like reduced task time and improved perceptions of visual delays. Real-time haptic feedback significantly contributed to reduced mental strain and increased confidence. This research emphasizes human adaptation as a key element in robot teleoperation, advocating for improved teleoperation efficiency via swift human adaptation, rather than solely optimizing robots for delay adjustment.

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