基于虚拟力反馈的安全式触觉遥操作：面向 admittance 控制机器人

触觉遥操作在扩展远程执行复杂任务的能力方面发挥着关键作用，运用于机器人系统。触觉的影响面广泛，可提升操作员的感知 awareness 和运动精度。在此背景下，一个关键挑战是实现自然、稳定且安全的触觉人机交互。对于复杂程序（如医疗程序）而言，这一要求尤为关键。为此，本文开发了一种新型的全双向触觉遥操作系统（HBTS），其特点是基于 admittance 控制机器人运动误差虚拟化力反馈。这种方法允许将力渲染系统与交互控制解耦：渲染力被赋予期望动力学特性，而 admittance 控制参数则独立调优以最大化交互性能。进一步地，鉴于限制机器人对环境施加力量以确保安全交互的必要性，我们嵌入了对触觉设备提供的运动参考信号进行饱和处理以适用于 admittance 控制的策略。我们通过一次遥操作的黑板书写实验验证了所提出 HBTS 的各个方面，与另外两种架构进行比较。结果表明，所提出的 HBTS 在提升遥操作的自然性方面，以及交互的安全性和精度方面均有所提升。