Tele-Impedanz-Steuerung eines virtuellen Avatars basierend auf EMG- und M-IMU-Sensoren: ein Machbarkeitsnachweis

Die breite Verbreitung von Kooperationsrobotern in vielen Anwendungsbereichen hat zu einer Nachfrage nach intuitiven und effektiven Lösungen für die Teleoperation geführt. Eine relevante Rolle in der Teleoperation nehmen Impedanzregler ein, die die Stabilität und Genauigkeit während der Interaktion erhöhen. Dieses Papier zielt darauf ab, eine Teleoperationsmethode basierend auf einem Impedanzregler, nämlich der Tele-Impedanz-Steuerung, zu testen, die in unstrukturierten Umgebungen einsetzbar ist, da sie ausschließlich auf tragbaren Sensoren beruht. Die vorgeschlagene Lösung überträgt die Gelenksteifigkeit und Position des menschlichen Nutzers, berechnet durch sechs EMG- und zwei M-IMU-Sensoren, auf das fernzusteuernde System. Wir entwickelten eine 2-DoF virtuelle Aufgabe mit virtuellen physischen Interaktionen, um die Leistung unserer Lösung mit der eines traditionellen positionsbasierten Reglers zu vergleichen. Die Studie wurde an fünf gesunden Teilnehmern durchgeführt, die beide Regler in zwei verschiedenen Sessions erlebten. Der Tele-Impedanz-Ansatz erwies sich als weniger körperlich belastend und intuitiver als der positionsbasierte. Experimentelle Daten erlauben zudem die Untersuchung der von den Probanden bei Ferninteraktionen verwendeten Strategien mit beiden Reglern. Bemerkenswert ist, dass obwohl beim Positionsregler die Variation der Subjekt-Impedanz keine Auswirkung auf den virtuellen Arm hat, die Teilnehmer dennoch sowohl Impedanz als auch Position ihres eigenen Arms regulieren.