Un dispositivo háptico portátil de representación de rigidez con un mecanismo de jamming en panal para teleoperación bilateral
Autores: Kwok, Thomas M.; Zhang, Bohan; Chow, Wai Tuck
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un dispositivo háptico portátil de representación de rigidez con un mecanismo de jamming en panal para teleoperación bilateral
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Dispositivo háptico
Mecanismo de bloqueo en panal
Representación de rigidez
Marco de teleoperación
Fuerza de agarre
Rigidez del objeto
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Este documento aborda el desafío de proporcionar retroalimentación cinestésica en teleoperación bilateral mediante el diseño de un dispositivo háptico portátil, ligero (20 g) y compacto, el HJ-Haptic, que utiliza un mecanismo de bloqueo de panal para la representación de la rigidez del objeto. El dispositivo HJ-Haptic puede variar su rigidez, de 1.15 N/mm a 2.64 N/mm, utilizando una presión de vacío de 30 kPa. Demostramos su implementación en un marco de teleoperación, permitiendo a los operadores ajustar la fuerza de agarre basada en una retroalimentación háptica confiable sobre la rigidez del objeto. Se realizaron pruebas de flexión de tres puntos en el mecanismo de bloqueo de panal y tareas de agarre de objetos teleoperados para evaluar la funcionalidad del dispositivo. Nuestros experimentos demostraron un pequeño RMSE y fuertes correlaciones en el movimiento teleoperado, la representación de la rigidez y la retroalimentación de la fuerza de interacción. El HJ-Haptic ajusta efectivamente su rigidez en respuesta a la retroalimentación en tiempo real del agarre, imitando la sensación de agarrar objetos directamente con las manos. El uso de presión de vacío del dispositivo garantiza la seguridad del operador al prevenir resultados peligrosos en caso de fuga de gas o fallo de material. Incorporar el HJ-Haptic en el marco de teleoperación proporcionó una percepción confiable de la rigidez del objeto y una teleoperación estable. Este estudio destaca el potencial del mecanismo de bloqueo de panal para mejorar la retroalimentación háptica en diversas aplicaciones, incluidos escenarios de teleoperación, así como interacciones con entornos de realidad extendida.
Descripción
Este documento aborda el desafío de proporcionar retroalimentación cinestésica en teleoperación bilateral mediante el diseño de un dispositivo háptico portátil, ligero (20 g) y compacto, el HJ-Haptic, que utiliza un mecanismo de bloqueo de panal para la representación de la rigidez del objeto. El dispositivo HJ-Haptic puede variar su rigidez, de 1.15 N/mm a 2.64 N/mm, utilizando una presión de vacío de 30 kPa. Demostramos su implementación en un marco de teleoperación, permitiendo a los operadores ajustar la fuerza de agarre basada en una retroalimentación háptica confiable sobre la rigidez del objeto. Se realizaron pruebas de flexión de tres puntos en el mecanismo de bloqueo de panal y tareas de agarre de objetos teleoperados para evaluar la funcionalidad del dispositivo. Nuestros experimentos demostraron un pequeño RMSE y fuertes correlaciones en el movimiento teleoperado, la representación de la rigidez y la retroalimentación de la fuerza de interacción. El HJ-Haptic ajusta efectivamente su rigidez en respuesta a la retroalimentación en tiempo real del agarre, imitando la sensación de agarrar objetos directamente con las manos. El uso de presión de vacío del dispositivo garantiza la seguridad del operador al prevenir resultados peligrosos en caso de fuga de gas o fallo de material. Incorporar el HJ-Haptic en el marco de teleoperación proporcionó una percepción confiable de la rigidez del objeto y una teleoperación estable. Este estudio destaca el potencial del mecanismo de bloqueo de panal para mejorar la retroalimentación háptica en diversas aplicaciones, incluidos escenarios de teleoperación, así como interacciones con entornos de realidad extendida.