Human-Robot Interface for Teleoperated Robotized Planetary Sample Collection and Assembly

要約

人類の宇宙探査が私たちの故郷の惑星からさらに遠くへのより長い航海に向けて進化するにつれて、その場での資源利用（ISRU）の重要性がますます高まっています。
触覚遠隔操作は、そのような活動を人間が遠隔で実行できる技術の 1 つですが、複雑な活動には人間の専門知識が依然として必要です。
精密な作業を効果的に実行するには、オペレーターは使いやすさと正確さを体験する必要があります。
ロボット遠隔操作の特別な背景を持たないオペレーターにとって、トレーニング手順の複雑さとそれに伴う学習時間を軽減するには、同じ機能が求められます。
力の自然な感覚を可能にする触覚遠隔操作システムは、正確な動きと作業スペースの拡張の間のトレードオフに対処する必要があります。
明らかに、これらは両方とも一般的な ISRU タスクに必要です。
この研究では、使いやすさと正確性を備えたサンプル収集と組み立てを実現するための新しい操作概念と適切なヒューマン ロボット インターフェイスを開発します。
提案された運用コンセプトでは、制御ステーションで計画された自動化された軌道をオフラインで実行することにより、遠隔運用スペースが拡張されます。
3 つの異なる実験シナリオで、ミッションの成功に対するハプティクスの貢献、一貫した遅延に対するシステムの堅牢性、および新しいオペレーターのトレーニングの容易さを評価することにより、コントロール ステーションとロボット アセットが関与するエンドツーエンド システムを検証します。

要約(オリジナル)

As human space exploration evolves toward longer voyages farther from our home planet, in-situ resource utilization (ISRU) becomes increasingly important. Haptic teleoperations are one of the technologies by which such activities can be carried out remotely by humans, whose expertise is still necessary for complex activities. In order to perform precision tasks with effectiveness, the operator must experience ease of use and accuracy. The same features are demanded to reduce the complexity of the training procedures and the associated learning time for operators without a specific background in robotic teleoperations. Haptic teleoperation systems, that allow for a natural feeling of forces, need to cope with the trade-off between accurate movements and workspace extension. Clearly, both of them are required for typical ISRU tasks. In this work, we develop a new concept of operations and suitable human-robot interfaces to achieve sample collection and assembly with ease of use and accuracy. In the proposed operational concept, the teleoperation space is extended by executing automated trajectories, offline planned at the control station. In three different experimental scenarios, we validate the end-to-end system involving the control station and the robotic asset, by assessing the contribution of haptics to mission success, the system robustness to consistent delays, and the ease of training new operators.

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