Оцінка імерсивного інтерфейсу управління положенням на основі віртуальної реальності для роботизованого маніпулятора «СКАРА»
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.332483Ключові слова:
занурений інтерфейс, роботизована рука, когнітивне навантаження, віртуальна реальність, зручність використанняАнотація
Це дослідження вивчає використання роботизованих рук типу SCARA, керованих через інтерфейси занурювальної віртуальної реальності (IVR), що покращує взаємодію людини з роботом у дистанційному маніпулюванні. Порушується проблема недостатнього розуміння того, як користувачі без спеціалізованих знань виконують завдання за допомогою таких систем, порівняно з традиційними методами керування. Хоча IVR пропонує занурену взаємодію, його ефективність для користувачів з обмеженим досвідом у телероботі досі не достатньо вивчена. Для вирішення цієї проблеми була розроблена система на основі IVR для виконання завдань типу «взяти-перемістити». Користувачі керують роботизованими руками в реальному часі, використовуючи жести рук і просторову взаємодію. У дослідженні дванадцять учасників виконували стандартизовані завдання за допомогою як IVR, так і традиційних інтерфейсів. Продуктивність оцінювалась за часом виконання, успішністю і досвідом користувача, з використанням методик NASA-TLX і SUS. Результати показують, що IVR зменшує загальне психічне навантаження приблизно на 45% і покращує сприйняття зручності використання на 15,9 балів зі 100 у порівнянні з традиційним інтерфейсом. Учасники виконували завдання швидше, з вищими результатами і меншим психічним і фізичним навантаженням. Ці поліпшення пояснюються зануреним характером середовища IVR, яке покращує просторову обізнаність і спрощує керування. Візуальний зворотний зв’язок у реальному часі сприяв ефективній взаємодії. Результати свідчать, що IVR підходить для завдань, що вимагають високої участі оператора, таких як дистанційне маніпулювання в небезпечних умовах, тренувальні симулятори та освітня робототехніка. Майбутні дослідження повинні оптимізувати інтерфейс для ширшого кола завдань і можливостей користувачів
Спонсор дослідження
- Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa
Посилання
- Roshanianfard, A., Mengmeng, D., Nematzadeh, S. (2021). A 4-DOF SCARA Robotic Arm for Various Farm Applications: Designing, Kinematic Modelling, and Parameterization. Acta Technologica Agriculturae, 24 (2), 61–66. https://doi.org/10.2478/ata-2021-0010
- Martín-Barrio, A., Roldán, J. J., Terrile, S., del Cerro, J., Barrientos, A. (2019). Application of immersive technologies and natural language to hyper-redundant robot teleoperation. Virtual Reality, 24 (3), 541–555. https://doi.org/10.1007/s10055-019-00414-9
- J Bailey, J. O., Bailenson, J. N. (2017). Immersive Virtual Reality and the Developing Child. Cognitive Development in Digital Contexts, 181–200. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-809481-5.00009-2
- Bazzano, F., Gentilini, F., Lamberti, F., Sanna, A., Paravati, G., Gatteschi, V., Gaspardone, M. (2016). Immersive Virtual Reality-Based Simulation to Support the Design of Natural Human-Robot Interfaces for Service Robotic Applications. Augmented Reality, Virtual Reality, and Computer Graphics, 33–51. https://doi.org/10.1007/978-3-319-40621-3_3
- Planthaber, S., Mallwitz, M., Kirchner, E. A. (2018). Immersive Robot Control in Virtual Reality to Command Robots in Space Missions. Journal of Software Engineering and Applications, 11 (07), 341–347. https://doi.org/10.4236/jsea.2018.117021
- Eley, C. L., Palaniappan, V., Carter, A., Sogaolu, O., Horwood, J., Davies, M. et al. (2024). Randomized controlled trial of the CMR immersive virtual reality (IVR) headset training compared to e-learning for operating room configuration of the CMR versius robot. Journal of Robotic Surgery, 18 (1). https://doi.org/10.1007/s11701-024-01885-y
- Sun, N., Botev, J. (2021). Intelligent autonomous agents and trust in virtual reality. Computers in Human Behavior Reports, 4, 100146. https://doi.org/10.1016/j.chbr.2021.100146
- Román-Ibáñez, V., Pujol-López, F., Mora-Mora, H., Pertegal-Felices, M., Jimeno-Morenilla, A. (2018). A Low-Cost Immersive Virtual Reality System for Teaching Robotic Manipulators Programming. Sustainability, 10 (4), 1102. https://doi.org/10.3390/su10041102
- Pérez, L., Diez, E., Usamentiaga, R., García, D. F. (2019). Industrial robot control and operator training using virtual reality interfaces. Computers in Industry, 109, 114–120. https://doi.org/10.1016/j.compind.2019.05.001
- Morra, L., Lamberti, F., Prattico, F. G., Rosa, S. L., Montuschi, P. (2019). Building Trust in Autonomous Vehicles: Role of Virtual Reality Driving Simulators in HMI Design. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 68 (10), 9438–9450. https://doi.org/10.1109/tvt.2019.2933601
- Aguilar, W., Pari, L., Silva, Y., Espinoza, E. S., Ccari, L. F. C., Peña, R., Medina, N. O. (2024). Implementation of a Robotic Arm Control for EOD Applications Using an Immersive Multimodal Interface. IEEE Access, 12, 133632–133647. https://doi.org/10.1109/access.2024.3432401
- Lee, H., Byun, W., Lee, H., Kang, Y., Choi, J. (2023). Integration and Evaluation of an Immersive Virtual Platform. IEEE Access, 11, 1335–1347. https://doi.org/10.1109/access.2022.3232949
- Wonsick, M., Padir, T. (2020). A Systematic Review of Virtual Reality Interfaces for Controlling and Interacting with Robots. Applied Sciences, 10 (24), 9051. https://doi.org/10.3390/app10249051
- Belei, O., Shtaier, L., Stasіuk, R., Mirzojeva, A. (2023). Design of the human-machine interface for the cleaning-in-place system in the dairy industry. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (2 (123)), 44–51. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.282695
- Ibrahim, B. S. K. K., Zargoun, A. M. A. (2014). Modelling and Control of SCARA Manipulator. Procedia Computer Science, 42, 106–113. https://doi.org/10.1016/j.procs.2014.11.040
- Soyaslan, M., Uk, M. E., Ali Shah, F. B. S., Eldogan, O. (2018). Modeling, control, and simulation of a SCARA PRR-type robot manipulator. Scientia Iranica, 27 (1), 330–340. https://doi.org/10.24200/sci.2018.51214.2065
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Victor Condori, Jaime Castillo, Alfredo Mamani, Lizardo Pari
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
