Haptic Stiffness Perception Using Hand Exoskeletons in Tactile Robotic Telemanipulation

要約

ロボットの遠隔操作（遠隔地にある物体を人間が誘導して操作すること）は、ヘルスケアから過酷な環境での操作まで、様々な用途で極めて重要な役割を果たしています。カメラからの視覚フィードバックは、人間の操作者に貴重な情報を提供することができるが、触覚フィードバックは、硬さなどの視覚で知覚することが困難な特定の物体特性にアクセスするために不可欠である。今回初めて、触覚センシング指先から触覚フィードバックを生成することで、器用なロボットハンドによる実世界の遠隔操作中に、操作者が遠隔地の物体の硬さを知覚できることを実証する参加者研究を発表する。被験者には、ロボットハンドを遠隔操作して柔らかい物体を絞るタスクが課され、触覚フィードバックには2つの方法が用いられた。1つは測定された接触力のみに基づくもので、もう1つはリーダデバイスとフォロワデバイス間の絞りの変位も含むものである。その結果、操作者は、視覚的フィードバックなしに触覚フィードバックのみを頼りに、異なる硬さの物体を識別できることが実証された。さらに、我々の発見は、変位フィードバック成分が、同じような硬さの対象物の識別を強化する可能性があることを示唆している。

要約(オリジナル)

Robotic telemanipulation – the human-guided manipulation of remote objects – plays a pivotal role in several applications, from healthcare to operations in harsh environments. While visual feedback from cameras can provide valuable information to the human operator, haptic feedback is essential for accessing specific object properties that are difficult to be perceived by vision, such as stiffness. For the first time, we present a participant study demonstrating that operators can perceive the stiffness of remote objects during real-world telemanipulation with a dexterous robotic hand, when haptic feedback is generated from tactile sensing fingertips. Participants were tasked with squeezing soft objects by teleoperating a robotic hand, using two methods of haptic feedback: one based solely on the measured contact force, while the second also includes the squeezing displacement between the leader and follower devices. Our results demonstrate that operators are indeed capable of discriminating objects of different stiffness, relying on haptic feedback alone and without any visual feedback. Additionally, our findings suggest that the displacement feedback component may enhance discrimination with objects of similar stiffness.

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