AeroHaptix: A Wearable Vibrotactile Feedback System for Enhancing Collision Avoidance in UAV Teleoperation

要約

触覚フィードバックは、無人航空機 (UAV) 遠隔操作のオペレーターに方向性の障害物情報を提供することで、衝突回避を強化します。
ただし、そのようなフィードバックは多くの場合、触覚ジョイスティックを介してレンダリングされますが、UAV オペレーターには馴染みがなく、単一方向の力のフィードバックに限定されます。
さらに、入力デバイスとフィードバック方法が直接結合されているため、オペレータの制御権限が低下し、振動的な動きが発生します。
これらの制限を克服するために、私たちは、高解像度の振動を使用して複数の障害物の方向を同時に伝えるウェアラブル触覚フィードバック システムである AeroHaptix を提案します。
振動触覚アクチュエータのレイアウトは、知覚のバイアスを排除し、均一な空間範囲を達成するために、知覚研究に基づいて最適化されました。
新しいレンダリング アルゴリズム MultiCBF は、多方向フィードバックをサポートするためにコントロール バリア関数から適応されました。
システム評価では、AeroHaptix が複雑な環境における衝突を効果的に軽減し、オペレーターは物理的作業負荷が大幅に軽減され、状況認識が向上し、制御権限が向上したと報告しました。

要約(オリジナル)

Haptic feedback enhances collision avoidance by providing directional obstacle information to operators in unmanned aerial vehicle (UAV) teleoperation. However, such feedback is often rendered via haptic joysticks, which are unfamiliar to UAV operators and limited to single-directional force feedback. Additionally, the direct coupling of the input device and the feedback method diminishes the operators’ control authority and causes oscillatory movements. To overcome these limitations, we propose AeroHaptix, a wearable haptic feedback system that uses high-resolution vibrations to communicate multiple obstacle directions simultaneously. The vibrotactile actuators’ layout was optimized based on a perceptual study to eliminate perceptual biases and achieve uniform spatial coverage. A novel rendering algorithm, MultiCBF, was adapted from control barrier functions to support multi-directional feedback. System evaluation showed that AeroHaptix effectively reduced collisions in complex environment, and operators reported significantly lower physical workload, improved situational awareness, and increased control authority.

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