Deformación de Mano Virtual Basada en Retroalimentación Pseudo-Háptica para una Mejora en la Percepción de Fuerza y el Rendimiento de Tareas en Teleoperación Físicamente Constriñida
Autores: Yamamoto, Kento; Zhu, Yaonan; Aoyama, Tadayoshi; Hasegawa, Yasuhisa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Deformación de Mano Virtual Basada en Retroalimentación Pseudo-Háptica para una Mejora en la Percepción de Fuerza y el Rendimiento de Tareas en Teleoperación Físicamente Constriñida
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Dispositivos de retroalimentación de fuerza
Teleoperaciones robóticas
Manos virtuales
Retroalimentación pseudo-háptica
Sensibilidad a la fuerza
Experimento de toque de objetos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Los dispositivos de retroalimentación forzada mejoran el rendimiento en la mayoría de las teleoperaciones robóticas. Sin embargo, su mayor tamaño con grados de libertad adicionales puede limitar la aplicabilidad del robot. Para abordar esto, se propone una interfaz que presenta visualmente la retroalimentación de fuerza, eliminando la necesidad de dispositivos físicos voluminosos. Nuestro sistema de telepresencia hace que las manos robóticas sean transparentes en la imagen de la cámara mientras muestra manos virtuales. Las fuerzas aplicadas al robot deforman estas manos virtuales. La deformación crea una ilusión de que las manos del operador se están deformando, proporcionando así retroalimentación pseudo-háptica. Realizamos un experimento de comparación de peso en un entorno de realidad virtual para evaluar la sensibilidad a la fuerza. Además, llevamos a cabo un experimento de toque de objetos para evaluar la velocidad de detección de contacto en un entorno de teleoperación robótica. Los resultados demuestran que nuestro método supera significativamente la retroalimentación pseudo-háptica convencional en la transmisión de diferencias de fuerza. Los operadores detectaron el toque de objetos un 24.7% más rápido utilizando la deformación de manos virtuales en comparación con condiciones sin retroalimentación. Esto coincide con los tiempos de respuesta de los dispositivos físicos de retroalimentación forzada. Esta interfaz no solo aumenta la sensibilidad a la fuerza del operador, sino que también iguala el rendimiento de los dispositivos de retroalimentación forzada convencionales sin restringir físicamente al operador. Por lo tanto, la interfaz mejora tanto el rendimiento de la tarea como la experiencia de teleoperación.
Descripción
Los dispositivos de retroalimentación forzada mejoran el rendimiento en la mayoría de las teleoperaciones robóticas. Sin embargo, su mayor tamaño con grados de libertad adicionales puede limitar la aplicabilidad del robot. Para abordar esto, se propone una interfaz que presenta visualmente la retroalimentación de fuerza, eliminando la necesidad de dispositivos físicos voluminosos. Nuestro sistema de telepresencia hace que las manos robóticas sean transparentes en la imagen de la cámara mientras muestra manos virtuales. Las fuerzas aplicadas al robot deforman estas manos virtuales. La deformación crea una ilusión de que las manos del operador se están deformando, proporcionando así retroalimentación pseudo-háptica. Realizamos un experimento de comparación de peso en un entorno de realidad virtual para evaluar la sensibilidad a la fuerza. Además, llevamos a cabo un experimento de toque de objetos para evaluar la velocidad de detección de contacto en un entorno de teleoperación robótica. Los resultados demuestran que nuestro método supera significativamente la retroalimentación pseudo-háptica convencional en la transmisión de diferencias de fuerza. Los operadores detectaron el toque de objetos un 24.7% más rápido utilizando la deformación de manos virtuales en comparación con condiciones sin retroalimentación. Esto coincide con los tiempos de respuesta de los dispositivos físicos de retroalimentación forzada. Esta interfaz no solo aumenta la sensibilidad a la fuerza del operador, sino que también iguala el rendimiento de los dispositivos de retroalimentación forzada convencionales sin restringir físicamente al operador. Por lo tanto, la interfaz mejora tanto el rendimiento de la tarea como la experiencia de teleoperación.