Investigating the Usability of Collaborative Robot control through Hands-Free Operation using Eye gaze and Augmented Reality

要約

本稿では、ヘッドマウントデバイスを使用して移動ロボットを制御するための新しい操作を提案します。
従来、ロボットはコンピュータやジョイスティックを使って操作されていましたが、制御機器を手で運ぶ必要があるため、使いやすさや柔軟性に限界がありました。
この柔軟性の欠如により、作業者はロボットの操作中に複数の作業を行ったり、物体を運んだりすることができなくなる可能性があります。
この制限に対処するために、拡張現実 (AR) 環境で人間の視線で移動ロボットを操作するハンズフリー方法を提案します。
提案された作業は、HoloLens 2 を使用して、AR の視線を通じてモバイル ロボット、Robotnik Summit-XL を制御することでデモンストレーションされます。
注視位置から計算したアドミッタンス制御により、移動ロボットの安定した速度制御とナビゲーションを実現しました。
ジョイスティックと提案操作との操作性を比較する実験を行い、その結果をアンケート（SUS、SEQ）により検証しました。
実験後の参加者へのアンケート結果では、HoloLens の装着者が移動ロボットを協調的に正確に操作していることがわかりました。
ジョイスティックと HoloLens の両方の結果は、平均以上の使いやすさで使いやすいと評価されました。
これは、HoloLens をジョイスティックの代わりとして使用して、ハンズフリーのロボット操作を可能にし、ハンズフリー制御が必要な状況で人間とロボットのコラボレーションの効率を高める可能性があることを示唆しています。

要約(オリジナル)

This paper proposes a novel operation for controlling a mobile robot using a head-mounted device. Conventionally, robots are operated using computers or a joystick, which creates limitations in usability and flexibility because control equipment has to be carried by hand. This lack of flexibility may prevent workers from multitasking or carrying objects while operating the robot. To address this limitation, we propose a hands-free method to operate the mobile robot with a human gaze in an Augmented Reality (AR) environment. The proposed work is demonstrated using the HoloLens 2 to control the mobile robot, Robotnik Summit-XL, through the eye-gaze in AR. Stable speed control and navigation of the mobile robot were achieved through admittance control which was calculated using the gaze position. The experiment was conducted to compare the usability between the joystick and the proposed operation, and the results were validated through surveys (i.e., SUS, SEQ). The survey results from the participants after the experiments showed that the wearer of the HoloLens accurately operated the mobile robot in a collaborative manner. The results for both the joystick and the HoloLens were marked as easy to use with above-average usability. This suggests that the HoloLens can be used as a replacement for the joystick to allow hands-free robot operation and has the potential to increase the efficiency of human-robot collaboration in situations when hands-free controls are needed.

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