Control de Teleoperación de una Mano Biónica Subactuada: Comparación entre Métodos Basados en Dispositivos Vestibles y Seguimiento Visual
Autores: Fu, Junling; Poletti, Massimiliano; Liu, Qingsheng; Iovene, Elisa; Su, Hang; Ferrigno, Giancarlo; De Momi, Elena
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Control de Teleoperación de una Mano Biónica Subactuada: Comparación entre Métodos Basados en Dispositivos Vestibles y Seguimiento Visual
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Manos biónicas
Control de teleoperación
Subactuado
Portátil
Seguimiento visual
Tareas de agarre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Las manos biónicas se han empleado en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo prótesis, agarre robótico e interacción humano-robot. Sin embargo, considerando las características subactuadas y no lineales, así como el retroceso de la estructura mecánica, lograr un control de teleoperación natural e intuitivo de una mano biónica subactuada sigue siendo un problema crítico. En este artículo, se investiga el control de teleoperación de una mano biónica subactuada utilizando métodos basados en sistemas portátiles y de seguimiento visual. En primer lugar, se observa el comportamiento no lineal de la mano biónica y se formula el modelo cinemático. Luego, se implementan los marcos de control de teleoperación basados en guantes portátiles y en seguimiento visual, respectivamente. Además, se realizan experimentos para demostrar la viabilidad y el rendimiento de estos dos métodos en términos de precisión en escenarios estáticos y dinámicos. Finalmente, se lleva a cabo un estudio con usuarios y experimentos de demostración para verificar el rendimiento de estos dos enfoques en tareas de agarre. Ambos sistemas desarrollados demostraron ser explotables tanto en tareas de agarre motorizadas como precisas utilizando la mano biónica subactuada, con una tasa de éxito de y , respectivamente. El método basado en guantes resultó ser más preciso y de mejor rendimiento que el basado en visión, pero también menos cómodo, requiriendo un mayor esfuerzo por parte del usuario. Al incorporar un manipulador robótico, el sistema puede ser utilizado para realizar tareas de agarre, entrega o traspaso en escenarios diarios, de riesgo e infecciosos.
Descripción
Las manos biónicas se han empleado en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo prótesis, agarre robótico e interacción humano-robot. Sin embargo, considerando las características subactuadas y no lineales, así como el retroceso de la estructura mecánica, lograr un control de teleoperación natural e intuitivo de una mano biónica subactuada sigue siendo un problema crítico. En este artículo, se investiga el control de teleoperación de una mano biónica subactuada utilizando métodos basados en sistemas portátiles y de seguimiento visual. En primer lugar, se observa el comportamiento no lineal de la mano biónica y se formula el modelo cinemático. Luego, se implementan los marcos de control de teleoperación basados en guantes portátiles y en seguimiento visual, respectivamente. Además, se realizan experimentos para demostrar la viabilidad y el rendimiento de estos dos métodos en términos de precisión en escenarios estáticos y dinámicos. Finalmente, se lleva a cabo un estudio con usuarios y experimentos de demostración para verificar el rendimiento de estos dos enfoques en tareas de agarre. Ambos sistemas desarrollados demostraron ser explotables tanto en tareas de agarre motorizadas como precisas utilizando la mano biónica subactuada, con una tasa de éxito de y , respectivamente. El método basado en guantes resultó ser más preciso y de mejor rendimiento que el basado en visión, pero también menos cómodo, requiriendo un mayor esfuerzo por parte del usuario. Al incorporar un manipulador robótico, el sistema puede ser utilizado para realizar tareas de agarre, entrega o traspaso en escenarios diarios, de riesgo e infecciosos.