Linearity, Time Invariance, and Passivity of a Novice Person in Human Teleoperation

要約

医療処置の低コストの遠隔誘導は、遠隔地やサービスの行き届いていないコミュニティに医療を提供するために不可欠になっています。
人間の操作は、複合現実（MR）インターフェイスを通じて比較的精度と効率を持つ初心者を導くための有望な新しい方法です。
以前の研究では、初心者、または「フォロワー」が、テレロボットシステムとは異なり、パフォーマンスでMR入力を確実に追跡できることが示されています。
結果として、システムのパフォーマンスを最適化し、安定した透明な両側の視聴を許可するために、フォロワーのダイナミクスを理解して制御することは興味深いものです。
この目的のために、線形性、時間不変性、軸間結合、および受動性は、遠隔操作とコントローラーの設計において重要です。
したがって、このペーパーでは、人間の操作におけるフォロワーの人に関するこれらの効果を探ります。
モデリングと実験を通じて、フォロワーは実際にほぼ線形および時間不変として扱われることが実用的であり、実際の周波数でのカップリングがほとんどなく、受動性が大きくなります。
さらに、フォロワーダイナミクスの確率モデルが導出されます。
これらの結果は、コントローラーの設計と分析が人間の視聴の性能を向上させることを可能にします。

要約(オリジナル)

Low-cost teleguidance of medical procedures is becoming essential to provide healthcare to remote and underserved communities. Human teleoperation is a promising new method for guiding a novice person with relatively high precision and efficiency through a mixed reality (MR) interface. Prior work has shown that the novice, or ‘follower’, can reliably track the MR input with performance not unlike a telerobotic system. As a consequence, it is of interest to understand and control the follower’s dynamics to optimize the system performance and permit stable and transparent bilateral teleoperation. To this end, linearity, time-invariance, inter-axis coupling, and passivity are important in teleoperation and controller design. This paper therefore explores these effects with regard to the follower person in human teleoperation. It is demonstrated through modeling and experiments that the follower can indeed be treated as approximately linear and time invariant, with little coupling and a large excess of passivity at practical frequencies. Furthermore, a stochastic model of the follower dynamics is derived. These results will permit controller design and analysis to improve the performance of human teleoperation.

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