工具振动的触觉反馈促进遥操作机器人施工

遥机器人在帮助工人安全操控建筑工地上的构件方面已展现出前景；然而，其对视觉反馈的主要依赖在刚性接触或能见度差的情况下限制了效率。可靠且经济的触觉反馈可以填补这一感知缺口并促进施工活动。为此，我们设计了一种基于音频的触觉反馈系统，该系统测量机器人工具所经历的振动，并使操作者能够实时感知这些振动。通过优化系统中现成加速度计与音圈执行器的位置，实现了精确的触觉传输。我们开展了一项用户研究，以评估这类自然主义振动反馈如何影响操作者在遥操作装配中的表现。三十名参与者使用双手遥操作系统在三种随机排序的触觉反馈条件下搭建结构：无振动、单轴振动和三轴振动。结果表明，用户在获得一定任务经验后利用了两类触觉反馈，使得第二次试验中振动与作用力显著降低。主观反馈表明，触觉反馈降低了感知到的任务难度、任务时长与疲劳感。这些结果证明，在遥操作施工机器人上提供此类振动触觉反馈将提升用户表现与体验。