TACTILE DISPLAYS FOR DEXTROUS TELEMANIPULATION

Abstract

PREVIOUS RESEARCH IN TELEOPERATED MANIPULATION HAS BEEN DIRECTED TOWARDS THE IMPLEMENTATION AND IMPROVEMENT OF FORCE FEEDBACK. THIS THESIS STUDIES THE ROLE OF FORCE FEEDBACK IN TELEMANIPULATION. IT IS SHOWN THAT A RELATIVELY LOW FORCE REFLECTION BANDWIDTH IS ADEQUATE FOR THE SUCCESSFUL COMPLETION OF PRECISION ASSEMBLY TASKS WHICH PLACE A PREMIUM ON FORCE INFORMATION. IN THE FEW CASES WHERE TACTILE INFORMATION RELAY IN TELEOPERATION WAS ADDRESSED BY PAST RESEARCHERS, IT WAS DONE IN THE CONTEXT OF SENSORY SUBSTITUTION. IN CONTRAST, THIS THESISPRESENTS TWO TACTILE DISPLAYS THAT RELAY TACTILE INFORMATION TO THE OPERATOR BY DIRECTLY STIMULATING THE HUMAN SENSE OF TOUCH. THE FIRST DISPLAY PROVIDES VIBRATION FEEDBACK WHICH IS VERY IMPORTANT FOR THE PERCEPTION OF FAST FORCE TRANSIENTS IN TELEMANIPULATION TASKS. THE SECOND DEVICE, THE SHAPE DISPLAY, PORTRAYS THE SHAPE OF THE OBJECT SENSED AT A REMOTE SITE IN A TELEOPERATED SYSTEM TOTHE FINGERS OF THE OPERATOR. EXPERIMENTS SHOW THAT THESE DISPLAYS RELIABLY RELAY TACTILE INFORMATION THAT CAN BE USED BY THE OPERATOR TO IMPROVE PERFORMANCE IN MANIPULATION TASKS.

ΜΕΧΡΙ ΤΩΡΑ Η ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ ΕΧΕΙ ΠΕΡΙΟΡΙΣΤΕΙ ΣΤΗΝ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΑΠΤΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΜΕΟΠΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΑΚΟΥΣΤΙΚΕΣ ΕΝΔΕΙΞΕΙΣ ΣΤΟ ΧΕΙΡΙΣΤΗ ΕΝΟΣ ΤΗΛΕΡΟΜΠΟΤΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ. ΣΕ ΑΝΤΙΘΕΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΗ ΕΡΕΥΝΑ, ΑΥΤΗ Η ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΕΙ ΔΥΟ ΝΕΟΥΣ ΤΡΟΠΟΥΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΑΦΗΣ ΣΤΟ ΧΕΙΡΙΣΤΗ ΤΗΛΕΚΑΤΕΥΘΥΝΟΜΕΝΩΝ ΡΟΜΠΟΤ. ΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΑ ΔΙΕΓΕΙΡΟΥΝ ΑΠ'ΕΥΘΕΙΑΣ ΤΟ ΑΙΣΘΗΜΑ ΑΦΗΣ ΤΟΥ ΧΕΙΡΙΣΤΗ. ΤΟ ΠΡΩΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΦΕΡΕΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΔΟΝΗΣΗΣ, ΟΙ ΟΠΟΙΕΣ ΚΑΝΟΥΝ ΔΥΝΑΤΗ ΤΗΝ ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΤΩΝ ΓΡΗΓΟΡΩΝ ΜΕΤΑΒΟΛΩΝ ΣΤΗ ΔΥΝΑΜΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΥΦΗ ΤΩΝ ΧΕΙΡΙΖΟΜΕΝΩΝ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΩΝ. ΤΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΦΕΡΕΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΣΧΗΜΑΤΟΣ ΑΠΟ ΤΟ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟΥ ΧΕΙΡΙΖΕΤΑΙ ΤΟ ΑΠΟΜΑΚΡΥΣΜΕΝΟ ΡΟΜΠΟΤ. ΕΠΙΣΗΣ, Η ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΜΕΛΕΤΑ ΤΟ ΡΟΛΟ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ ΣΤΟΝ ΕΠΙΔΕΞΙΟ ΤΗΛΕΧΕΙΡΙΣΜΟ. ΟΙ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΑΝ ΣΕ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΓΙΑ ΝΑ ΔΕΙΞΟΥΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΤΟ ΡΟΛΟ ΤΟΥΣ ΣΤΟΝ ΕΠΙΔΕΞΙΟ ΤΗΛΕΧΕΙΡΙΣΜΟ. ΓΙΑ ΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΑΥΤΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕ ΕΝΑ ΤΗΛΕΡΟΜΠΟΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΟ ΟΠΟΙΟ ΣΧΕΔΙΑΣΑΜΕ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΑΜΕ. ΓΙΑ ΝΑ ΜΕΛΕΤΗΣΟΥΜΕ ΤΟ ΡΟΛΟ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ, ΦΙΛΤΡΑΡΑΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ ΣΕ ΜΙΑ ΑΣΚΗΣΗΑΚΡΙΒΕΙΑΣ (ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑΤΩΝ). Η ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΒΕΛΤΙΩΝΕΤΑΙ ΜΕ ΤΗΝ ΑΥΞΗΣΗ ΤΟΥ ΕΥΡΟΥΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ, ΟΜΩΣ Η ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΠΑΡΑΤΗΡΕΙΤΑΙ ΜΕΤΑΞΥ2 ΚΑΙ 8 HZ. ΤΟ ΠΙΟ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΟ ΑΠΟ ΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΔΡΑΣΗ ΔΟΝΗΣΕΩΝ ΕΙΝΑΙ ΑΥΤΟ ΚΑΤΑ ΤΟ ΟΠΟΙΟ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΑΜΕ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΙΣΤΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΜΙΑΣ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ ΕΠΕΜΒΑΣΗΣ. (ΠΕΡΙΚΟΠΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗΣ)