Six-DoF Hand-Based Teleoperation for Omnidirectional Aerial Robots

要約

全方向性航空ロボットは、位置と向きを完全に6-dof独立した制御を提供し、航空操作に人気を博しています。
ロボットの自律性の進歩は、複雑な航空環境で不可欠な人間によって動作するものです。
マルチローター向けの既存のテレオ操作アプローチは、全方向回転によって提供される追加のDOFを完全に活用できません。
さらに、人間の指の器用さは、より熱心な相互作用のために悪用されるべきです。
この作業では、人間の手の全方向性を無制限の空中ワークスペースにもたらす航空機の遠隔操作システムを提案します。
私たちのシステムには、手のジェスチャーをキャプチャするためのデータグローブとともに、2つのモーショントラッキングマーカーセット（1つは肩に1つ、1つは手にある）が含まれています。
これらの入力を使用して、長距離移動用の球形モードとデカルトモード、正確な操作用の操作モードとロックモードなど、さまざまなタスクの4つのインタラクションモードを設計します。
私たちは、現実世界のバルブへの転換タスクでシステムを評価し、各モードが効果的な空中操作にどのように寄与するかを示します。
この相互作用フレームワークは、航空ロボット工学で人間の器用さを橋渡しし、構造化されていない環境でのテレオ蒸発操作の強化への道を開いています。

要約(オリジナル)

Omnidirectional aerial robots offer full 6-DoF independent control over position and orientation, making them popular for aerial manipulation. Although advancements in robotic autonomy, operating by human remains essential in complex aerial environments. Existing teleoperation approaches for multirotors fail to fully leverage the additional DoFs provided by omnidirectional rotation. Additionally, the dexterity of human fingers should be exploited for more engaged interaction. In this work, we propose an aerial teleoperation system that brings the omnidirectionality of human hands into the unbounded aerial workspace. Our system includes two motion-tracking marker sets — one on the shoulder and one on the hand — along with a data glove to capture hand gestures. Using these inputs, we design four interaction modes for different tasks, including Spherical Mode and Cartesian Mode for long-range moving as well as Operation Mode and Locking Mode for precise manipulation, where the hand gestures are utilized for seamless mode switching. We evaluate our system on a valve-turning task in real world, demonstrating how each mode contributes to effective aerial manipulation. This interaction framework bridges human dexterity with aerial robotics, paving the way for enhanced teleoperated aerial manipulation in unstructured environments.

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