一种用于无人机遥操作的便携被动式重力补偿手臂支撑

基于手势的接口常用于实现更自然、直观的机器人遥操作。然而，手势控制有时需要用户保持某些姿势或做出某些动作，从而导致明显的疲劳。在先前的一项用户研究中，我们证明了 naive 用户可以在双臂伸展的状态下通过躯干运动控制固定翼无人机。但该姿势引发了明显的手臂疲劳。在本工作中，我们提出了一种被动式手臂支撑，其以小于 0.005 N/kg 的平均力矩误差补偿手臂重量，在受试者飞行所用运动范围的超过 97% 内有效，从而将肩部肌肉疲劳平均降低 58%。此外，该手臂支撑的设计可适配从第 1 百分位女性到第 99 百分位男性的人体尺寸。我们通过力学模型描述了该手臂支撑的性能分析，并通过力学表征与一项用户研究验证了其实现，该用户研究测量了飞行表现、肩部肌肉活动及用户接受度。