遥操作眼在手机器人中的相机坐标系失准：影响及一种简单校正方法

在遥操作系统中，相机坐标系与操作者坐标系之间的失准现象十分常见，并通常会降低操作性能。对于眼在手系统——即相机（眼）安装于末端执行器（手）上以在受限空间（如内镜手术中）获得紧凑性的系统——此类失准的影响尚未被充分研究。本文对遥操作眼在手机器人中相机坐标系失准的影响进行了系统性研究，并提出了一种视图显示中的简单校正方法。设计了一项仿真，以比较不同条件下失准的影响。要求使用者通过遥操作将刚体从其初始位置移动到指定目标位置，并模拟不同程度的失准。研究发现，当输入运动与输出视图之间的失准处于正交方向时（约40秒），操作者远难于在相反方向时（约20秒）进行补偿。还在真实同心管机器人眼在手构型上进行了实验，要求使用者遥操作机器人完成抓取-放置任务。结果表明，启用校正后，在操作完成时间（均值40.6%，中位数38.6%）、轨迹长度（均值34.3%，中位数28.1%）、难度（50.5%）、不稳定性（49.4%）和心理压力（60.9%）方面操作性能均有显著改善。