要約
化学産業における新しい溶媒の探索は、環境への配慮という点で最も重要ですが、この領域は依然として人間の専門家による高度な手動および目視検査作業と強く結びついています。
操作された化学物質は重大な危険性を示唆する可能性があるため (CMR 物質)、機械的な保護バリアが使用されます (ドラフト、グローブボックス)。
これにより、長期的には姿勢の不快感が引き起こされる可能性があります。
遠隔制御ロボットを使用してこの作業を実行し、望ましいバイアルの動きを再現すると、これらの姿勢の制約が軽減されます。
それにもかかわらず、このようなシステムの導入は、ユーザーの専門知識を転写できるかどうかにかかっています。
システムの直観性、実行されるアクションの透明性、知覚的フィードバックの関連性など、特にユーザーのコマンドに関連して実行される動作の忠実度には特に注意を払う必要があります。
しかし、生成される回転運動の範囲とタスクの対話性により、産業用ロボットのモーター容量と制御の透明性/応答性の両方の観点から問題が複雑になります。
このタスクの手動特性を反応的に表現するため、動きの制御を 2 つの部分に分けることを提案します。パス (一連の空間姿勢) の制御と、このパスに関連付けられた軌道 (速度、パスに沿った移動方向) の制御です。
。
ユーザーは、一般的な安全なパスの種類を選択し、このパス上で実行される軌道をリアルタイムで調整することで、ロボットの動きを部分的に制御できます。
これにより対話の可能性は大幅に制限されますが、この遠隔操作システムにより、この種の観察タスクを直接操作する場合と同様に効果的に実行できると考えられます。
この仮説は、危険性は低いがアプリケーション タスクと同様の特性を持つ読み取りタスクを、さまざまな軌道変調を使用して実行する必要があるという実験を通じて検証されました。
この実験は、円筒形バイアル (寸法 16 mm x 70 mm) の中に置かれた 4 つの白いカプセル (寸法 6 x 12 mm) に印刷された単語を読み取ることから構成されていました。
ランダムに選択された 4 つのバイアルを各バリアントでテストしました。
まず、ユーザーは直接操作してタスクを実行し、次に保護バリアで保護された条件下でタスクを実行する必要がありました。
次にユーザーは、さまざまな軌道変調バリアント (事前に記録されたビデオの変調と受動的な視聴、単眼の Logitech Brio 4K の前でリアルタイムでタスクを実行する Franka-Emika Panda ロボットの軌道の変調) を使用してタスクを実行するように勧められました。
カメラ）。
バリアントを試用するたびに、ユーザーはアンケートを通じてこのバリアントのさまざまな側面 (手動および視覚的なパフォーマンス、使いやすさ、インターフェイスの受け入れやすさ) を評価します。
トライアル中には、さまざまな客観的な基準 (インターフェイスとのインタラクションの数と性質、タスクの時間と成功の程度) も測定されます。
この実験は 37 名の被験者（年齢 27$\pm$5、女性 20 名）を対象に実施されました。
記録されたデータは、成功の割合、視覚パフォーマンス、使い心地、インターフェイスの受け入れやすさに対する被験者の認識が、すべてのバリエーションで同様で高いことを示しました。
これは、このタスクが提案されたインターフェイスを介して実際に達成可能であることを示唆しています。
ただし、データは、軌道変調バリアントを使用した場合の平均タスク完了時間が、手動バリアントによる処理よりも大幅に長かったことも示しており、これは、提案された遠隔半自動制御手順が実行時間に関して満足のいくパフォーマンスを達成できないことを意味します。
バイアルの動きをより反応的に操作できるインターフェースが必要と思われ、今後の実験でテストされる予定です。
要約(オリジナル)
While the search for new solvents in the chemical industry is of uttermost importance with respect to environmental considerations, this domain remains strongly tied to highly manual and visual inspection tasks by human experts. As the manipulated chemicals may imply a critical danger (CMR substances), mechanical protection barrier are used (fume hoods, gloveboxes). This, in turn, can induce postural discomfort in the long term. Carrying out this task using a remotely controlled robot to reproduce the desired vial motions would alleviate these postural constraints. Nevertheless, the adoption of such a system will depend on its ability to transcribe the users’ expertise. Particular attention must be paid to the intuitiveness of the system : transparency of the actions performed, relevance of the perceptual feedback, etc. and, in particular, the fidelity of the movements performed in relation to the user’s commands. However, the extent of the rotational movements to be generated and the task interactivity complicates the problem both from the point of view of the motor capacities of industrial robots and for the transparency/responsiveness of the control.To tackle the problen of guaranteeing a secure and reactive expression of the manual characteristics of this task, we propose to separate the control of movement into two parts: control of the path (set of spatial poses) and of the trajectories associated with this path (speed, direction of travel along the path). The user can then partially control the robot’s movements, by choosing the type of generic, secure path and modulating the trajectory performed on this path in real time. Although this drastically limits the possibilities for interaction, we assume that this teleoperated system can enable this type of observation task to be carried out as effectively as for direct manipulation. This hypothesis was tested through an experiment in which a reading task, less dangerous but with similar characteristics to the application task, had to be performed using different variants of trajectory modulation. This experiment consisted in reading words printed on four white capsules (dimensions 6 x 12 mm) placed into cylindrical vials ( dimensions 16 mm x 70 mm). Four randomly selected vials were tested by each variant. Firstly, users had to perform the task via direct handling, then under conditions secured by a protection barrier. Users were then invited to perform the task using different trajectory modulation variants (modulation and passive viewing of a pre-recorded video, modulation of the trajectory of a Franka-Emika Panda robot performing the task in real time in front of a monocular Logitech Brio 4K camera). After each trial of a variant, users evaluate different aspects of this variant (manual and visual performance, ease of use, acceptability of the interface) through a questionnaire. During the trials, various objective criteria are also measured (number and nature of interaction with the interface, time and degree of success in the task). This experiment was carried out with 37 subjects (age : 27$\pm$5, 20 females). The data recorded showed that the proportion of successes, as well as the subjects’ perceptions of visual performance, comfort of use and acceptability of the interface, were similar and high for all the variants. This suggests that this task is indeed achievable via the proposed interface. However, data also showed that average task completion times when using the trajectory modulation variants were significantly higher than handling by hand variants, which implies that the proposed remote semi-automatic control procedure fails to achieve satisfactory performance regarding execution time. An interface allowing more reactive manipulation of the vial’s movements seems necessary, and will be tested in a future experiment.
arxiv情報
| 著者 | Erwann Landais,Nasser Rezzoug,Vincent Padois |
| 発行日 | 2024-07-23 08:30:43+00:00 |
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