Wearable Haptics for a Marionette-inspired Teleoperation of Highly Redundant Robotic Systems

要約

局所操作機能を備えた複雑で運動的に冗長なロボットのテレオ操作は、ロボットの自由度を操作して望ましいタスクを達成する方法を操作する方法を学ぶ必要がある人間のオペレーターにとって課題を表しています。
これに関連して、学習しやすく使いやすい人間のロボットインターフェイスを開発することが最重要です。
最近の作品は、人間のオペレーターと「マリオネット」コントロールに相当するリモートロボットとの間の仮想物理的相互作用インターフェイスに依存している新しいテレオ操作の概念を導入しましたが、そのフィードバックは人間側の視覚的フィードバックのみに限定されていました。
この論文では、以前の作品で与えられた制限に対処するためにウェアラブルの触覚インターフェイスを追加することにより、「マリオネット」インターフェイスを拡張することを提案します。
追加の触覚フィードバックモダリティを活用すると、人間のオペレーターはロボットに対する完全な感覚運動制御を獲得し、環境とのロボットの反応と相互作用についての認識が大幅に改善されます。
提案されたインターフェイスと関連するテレオ操作フレームワークをナイーブユーザーと評価し、触覚操作のパフォーマンスと触覚フィードバックの有無にかかわらずユーザーエクスペリエンスを評価しました。
実施された実験は、ヒューマノイドのデュアルアーム上半身で四足動けたハイブリッドの脚輪であるCentauro Robotとの局所操作ミッションで構成されていました。

要約(オリジナル)

The teleoperation of complex, kinematically redundant robots with loco-manipulation capabilities represents a challenge for human operators, who have to learn how to operate the many degrees of freedom of the robot to accomplish a desired task. In this context, developing an easy-to-learn and easy-to-use human-robot interface is paramount. Recent works introduced a novel teleoperation concept, which relies on a virtual physical interaction interface between the human operator and the remote robot equivalent to a ‘Marionette’ control, but whose feedback was limited to only visual feedback on the human side. In this paper, we propose extending the ‘Marionette’ interface by adding a wearable haptic interface to cope with the limitations given by the previous works. Leveraging the additional haptic feedback modality, the human operator gains full sensorimotor control over the robot, and the awareness about the robot’s response and interactions with the environment is greatly improved. We evaluated the proposed interface and the related teleoperation framework with naive users, assessing the teleoperation performance and the user experience with and without haptic feedback. The conducted experiments consisted in a loco-manipulation mission with the CENTAURO robot, a hybrid leg-wheel quadruped with a humanoid dual-arm upper body.

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