Conveying Surroundings Information of a Robot End-Effector by Adjusting Controller Button Stiffness

要約

この研究は、限られた感覚フィードバックと視覚的遮蔽によって引き起こされる遠隔操作タスクにおける器用さの低さの課題に対処します。
私たちは、市販の DualSense コントローラーの適応トリガーを使用して、触覚フィードバックを遠隔操作に統合する新しいアプローチを提案します。
ロボットのエンドエフェクターへの物体の近接度に基づいてボタンの硬さを調整することにより、システムはオペレーターに直感的なリアルタイムのフィードバックを提供します。
これを達成するために、エンドエフェクタの有効ボリュームが仮想的に拡張され、システムが近くのオブジェクトとの重なりを計算することによって相互作用を予測できるようになります。
この予測機能はユーザーの意図やロボットの速度とは独立しており、事前にプログラムされた複雑な動作を必要とせずにオペレーターの状況認識を強化します。
アダプティブ トリガーの剛性は、この重なり合うボリュームに比例して調整され、「1 自由度」の触覚フィードバック メカニズムを通じて空間的近接性と動きの手がかりを効果的に伝えます。
既存のソリューションと比較して、この方法は幾何学的単純化アプローチを使用することでハードウェア要件と計算の複雑さを軽減し、最小限の処理要求で効率的な操作を可能にします。
シミュレーション結果は、提案されたシステムが衝突リスクを軽減し、ユーザーのパフォーマンスを向上させ、現実世界の不確実性や通信遅延にもかかわらず、直観的で正確かつ安全な遠隔操作体験を提供することを示しています。

要約(オリジナル)

This study addresses the challenge of low dexterity in teleoperation tasks caused by limited sensory feedback and visual occlusion. We propose a novel approach that integrates haptic feedback into teleoperation using the adaptive triggers of a commercially available DualSense controller. By adjusting button stiffness based on the proximity of objects to the robot’s end effector, the system provides intuitive, real-time feedback to the operator. To achieve this, the effective volume of the end effector is virtually expanded, allowing the system to predict interactions by calculating overlap with nearby objects. This predictive capability is independent of the user’s intent or the robot’s speed, enhancing the operator’s situational awareness without requiring complex pre-programmed behaviors. The stiffness of the adaptive triggers is adjusted in proportion to this overlapping volume, effectively conveying spatial proximity and movement cues through an ‘one degree of freedom’ haptic feedback mechanism. Compared to existing solutions, this method reduces hardware requirements and computational complexity by using a geometric simplification approach, enabling efficient operation with minimal processing demands. Simulation results demonstrate that the proposed system reduces collision risk and improves user performance, offering an intuitive, precise, and safe teleoperation experience despite real-world uncertainties and communication delays.

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