Wearable haptic interfaces for intuitive teleoperation of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and Robots

PAUSE, Florent (2017) Wearable haptic interfaces for intuitive teleoperation of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and Robots. Mémoire thesis, INSA DE STRASBOURG.

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Résumé (français et traduction)

J'ai réalisé mon projet de fin d'étude à l'INRIA de Rennes au sein de l'équipe Lagadic. J'ai travaillé en collaboration avec Claudio Pacchierotti, Marco Aggravi et Paolo Robuffo. Le but de ce projet est d'étudier et de construire un système haptique portable destiné à la téléopération intuitive. Un état de l'art des systèmes haptiques existants qui stimulent l'avant-bras des utilisateurs a été réalisé en phase de pré-étude. Concernant les systèmes haptiques portables, nous n'allons pas développer les systèmes existants mais nous allons porter notre attention sur le système que nous avons conçu. Le dispositif haptique que nous avons développé inclut deux servo-moteurs controlés en position qui ont la possibilité de presser ou d'appliquer une force tangentielle sur la peau de l'utilisateur par le biais d'une ceinture élastique. De plus, nous avons inclu sur la ceinture élastique quatre vibreurs positionné tous les 90 degrés autour du bras. Le bracelet développé pèse 200g et fait 115 * 122 * 50mm. Nous avons charactérisé notre bracelet afin de comprendre quels sont les les forces mises en jeu ou encore le déplacement de la peau lorsque nous stimulons le bras de l'utilisateur avec la ceinture élastique. Pour valider notre système, nous avons procédé à deux expériences sur 18 sujets différents. La première expérience consistait à contrôler un robot industriel dans un environnement virtuel pour une tâche de pick and place. La seconde expérience consistait à contrôler une flotte de drone le long d'une trajectoire en trois dimensions. Les deux expériences ont été faites avec et sans le système haptique afin de comprendre comment le bracelet améliore l'expérience utilisateur. Au final, tous les sujets mis à part 2 d'entre eux ont trouvé que le système haptique améliore de manière significative l'expérience utuilisateur et la facilité d'exécution de la tâche. Pour valider notre système, nous avons procédé à deux expériences sur 18 sujets différents. La première expérience consistait à contrôler un robot industriel dans un environnement virtuel pour une tâche de pick and place. La seconde expérience consistait à contrôler une flotte de drone le long d'une trajectoire en trois dimensions. Les deux expériences ont été faites avec et sans le système haptique afin de comprendre comment le bracelet améliore l'expérience utilisateur. Au final, tous les sujets mis à part 2 d'entre eux ont trouvé que le système haptique améliore de manière significative l'expérience utuilisateur et la facilité d'exécution de la tâche. I did my internship at INRIA Rennes in the Lagadic team. I worked in collaboration with Claudio Pacchierotti, Marco Aggravi and Paolo Robuffo Giordano. The aim of this project is to design a novel wearable haptic device for the intuitive teleoperation. At the beginning we did a state of art of the different haptic devices that provide haptic feedback to the user's forearm. Concerning the wearable haptic devices, we will develop the existing system but we wll focus on the design of our haptic. The haptic device we designed uses two servo motors to compress or apply a shear force to the user's forearm. Furthermore, we added four vibrotactile motors on the belt positioned evenly around the arm at 90 degrees from each other. The bracelet weights 220g for 115 * 122 * 50mm of dimensions. We characterized the device to understand the skin displacement we provide when we stretch and the applied force when we squeeze the belt. We carried out two human-subjects experiment enrolling 18 subjects. In the first experiment users were asked to control the motion of a industrial robot to grasp an object. In the second experiment we asked to the users to control a fleet of drone along a 3D trajectory. Both experiments were done with and without the haptic device to understand how the haptic device enhance the user's experience. In the end, all subjects but 2 preferred conditions including the wearable haptic device.

Type de document:Mémoire professionnel (niveau M) (Mémoire)
Informations complémentaires (Réservé à l'administrateur):Confidentiel jusqu'au mois d’octobre 2022
Mots-clés libres:Wearable, haptic, Virtual environment, drone, industrial robot.
Sujets:CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 600 Technologie (sciences appliquées) > 620 Ingénierie et activités connexes
CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 600 Technologie (sciences appliquées) > 607 Etude et enseignement, recherche, sujets connexes
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > DISC Discipline UNERA > DISC-21 Ingénierie et technologies
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-8 Mécanique, génie mécanique, mécatronique
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-31 Recherche, recherche et développement
Spécialité:INSA de Strasbourg > Mécatronique
Code ID:3016
Déposé par:Florent Pause
Déposé sur:27 Oct 2017 17:39
Dernière modification le:27 Oct 2017 17:53

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