Hands-free teleoperation of a nearby manipulator through a virtual body-to-robot link

要約

この論文では、人間のオペレーターのすぐ近くでロボットを遠隔操作するための革新的な制御アプローチを紹介します。これは、車椅子に組み込まれたロボットの制御に役立つ可能性があります。
この方法では、特定の身体部分とロボットのエンドエフェクターとの間に仮想接続を確立し、拡張現実 (AR) ヘッドセットを通じて視覚的に表示する必要があります。
この連携により、本体の回転を増幅されたエフェクターの移動に変換できるようになり、ロボットのワークスペースが 1 対 1 の直接マッピングの機能を超えて拡張されます。
さらに、ジョイスティックを使用してリンケージを再構成することができ、本体/ジョイスティックの動きをそれぞれ使用するハイブリッド位置/速度制御モードが実現します。
制御方法の包括的な概要を提供した後、従来のジョイスティックベースの遠隔操作方法と比較して、私たちのアプローチの長所と短所を解明するために設計された実験キャンペーンの結果を紹介します。
ボディリンク コントロールはタスクの完了がわずかに速く、当然ながらジョイスティックの速度コントロールよりも好まれますが、範囲が広いタスクではより物理的に負担がかかります。
参加者が両方のモードを同時に利用できるハイブリッド モードは、ボディ モードの直観性とベロシティ モードの広範なタスク範囲を組み合わせた妥協策として現れました。
最後に、特に体の可動範囲が限られているオペレーター向けに、頭部の動きを使用した潜在的な支援アプリケーションについての予備的な観察を提供します。

要約(オリジナル)

This paper introduces an innovative control approach for teleoperating a robot in close proximity to a human operator, which could be useful to control robots embedded on wheelchairs. The method entails establishing a virtual connection between a specific body part and the robot’s end-effector, visually displayed through an Augmented Reality (AR) headset. This linkage enables the transformation of body rotations into amplified effector translations, extending the robot’s workspace beyond the capabilities of direct one-to-one mapping. Moreover, the linkage can be reconfigured using a joystick, resulting in a hybrid position/velocity control mode using the body/joystick motions respectively. After providing a comprehensive overview of the control methodology, we present the results of an experimental campaign designed to elucidate the advantages and drawbacks of our approach compared to the conventional joystick-based teleoperation method. The body-link control demonstrates slightly faster task completion and is naturally preferred over joystick velocity control, albeit being more physically demanding for tasks with a large range. The hybrid mode, where participants could simultaneously utilize both modes, emerges as a compromise, combining the intuitiveness of the body mode with the extensive task range of the velocity mode. Finally, we provide preliminary observations on potential assistive applications using head motions, especially for operators with limited range of motion in their bodies.

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