遥操作中控制坐标系的设计空间

遥操作系统将操作者的指令从输入设备映射到远程环境中的某个坐标系。该坐标系（我们称之为控制坐标系）应被谨慎选择，因为它决定了操作者应如何移动以获得期望的机器人运动。尽管先前工作描述了各个系统所做的具体选择，但设计空间（即涵盖所有可能选项的抽象）尚未被系统化。在本文中，我们阐明了一个控制坐标系的设计空间，该空间可通过为输入设备的每个轴在远程环境中选择一个方向来定义。我们的关键洞察是，远程环境中存在一小部分有意义的方向。先前工作中的控制坐标系可根据其轴与这些方向的对齐方式进行组织，而新的控制坐标系可通过从这些方向中进行选择来设计。我们还提供了三个设计准则，以论证控制坐标系在各种场景下的适用性。为了展示我们设计空间的效用，我们用它来组织先前的系统，并为三种场景设计了控制坐标系，且通过人类受试者实验进行了评估。我们的结果突显了该设计空间作为一种概念工具的前景，可辅助系统设计者设计出对操作者有效且直观的控制坐标系。