混合现实双向人类遥操作的稳定性与透明性

最近的工作引入了人类遥操作 (HT) 的概念，其中远程机器人（通常在传统双向遥操作中考虑）被替换为佩戴混合现实头戴显示器的 novice 人士，通过追踪由 expert 控制的虚拟工具的运动来实现遥操作。HT 在低资源社区或偏远地区的远程医疗领域具有成本、复杂性和患者接受度方面的优势。然而，HT 的稳定性、透明性和性能尚未探讨。因此，本文发展了一个用于 HT 系统的数学模型和仿真模型。我们随后分析了各种控制架构，借助该模型对 HT 系统进行实现，以寻找可实现的性能、调查稳定性，并确定在时间延迟存在下的最具前景的遥操作方案。我们表明，尽管 HT 的不稳定性并不具备破坏性或危险性，但会使系统无法使用。然而，通过 3 通道遥操作（在小时间延迟 <200 ms 时）或通过模型中介遥操作（对于 novice 采用局部姿态和力反馈，可在大时间延迟下实现）可以实现稳定且透明的遥操作。