Transparenz haptischer Telepräsenzsysteme mit konstanter Zeitverzögerung (Transparency of Haptic Telepresence Systems with Constant Time Delay)
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Sandra Hirche
Abstract
In diesem Artikel wird untersucht, wie sich Kommunikationslatenzen zusammen mit einer passivitätsbasierten Regelungsstrategie auf die Performanz, gemessen als Transparenz, eines haptischen Telepräsenzsystems auswirken. Die gefühlte mechanische Impedanz, im Speziellen deren physikalische Parameter Masse, Steifigkeit und Dämpfung, werden als Funktion der Kommunikationslatenz und der Regelungsparameter hergeleitet und mit der Umgebungs-Impedanz verglichen. Die Ergebnisse werden unter Aspekten der menschlichen Wahrnehmung diskutiert. Darauf basierend wird eine transparente Auslegung der Regelungsstrategie vorgeschlagen, wobei die Eigenschaften von realen Telepräsenzsystemen berücksichtigt werden. Abschließend erfolgt die Validierung der Resulate in einem Telepräsenz-Experiment mit einem Freiheitsgrad.
Abstract
This article investigates how communication network induced time delay together with a passivity based control strategy affect the performance of haptic telepresence systems in terms of transparency (human operators should feel as if they are directly acting in the remote environment). Therefore, the mechanical impedance (force over velocity) perceived by the human operator is compared with the real environment impedance in terms of their physical parameters stiffness, mass, and damping depending on the time delay. The results are discussed from a human haptic perception point of view. Based on that, a tuning rule considering the limitations of real systems is proposed. Finally, the obtained results are validated in a one-degree-of-freedom telepresence experiment.
© Oldenbourg Verlag
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