Punktwolkenbasiertes modellvermitteltes Teleoperation

In diesem Papier erweitern wir das Konzept der modellvermittelten Teleoperation (MMT) auf sechs Freiheitsgrade in komplexen Umgebungen unter Verwendung einer Zeitflugkamera (ToF). Im Vergleich zur ursprünglichen MMT-Methode wird die entfernte Umgebung nicht mehr durch eine einfache plane Oberfläche approximiert, sondern durch ein Punktwolkenmodell. Dadurch können Objektoberflächen mit komplexer Geometrie in der MMT verwendet werden. In unserem vorgeschlagenen System wird das Punktwolkenmodell von der ToF-Kamera mit hoher zeitlicher Auflösung (bis zu 160 fps) und einem flexiblen Arbeitsbereich (10 cm bis 5 m) erfasst. Das Aktualisieren des Modells der entfernten Umgebung, während der Roboter im Betrieb ist, ist somit einfacher im Vergleich zum ursprünglichen MMT-Ansatz. Das Punktwolkenmodell wird vom Teleoperator an den Operator mithilfe eines verlustfreien H.264-Codecs übertragen. Darüber hinaus wird ein einfacher punktwolkenbasierter haptischer Rendering-Algorithmus übernommen, um das Kraftfeedback-Signal direkt aus dem Punktwolkenmodell zu generieren, ohne es zuerst in Polygone zu konvertieren. Darüber hinaus werden adaptive Positionierungs- und Kraftregelungsschemata angewendet, um den Schätzfehler des Punktwolkenmodells auszugleichen und eine stabile und transparente Teleoperation zu ermöglichen. Unsere Experimente zeigen die Machbarkeit und Vorteile der Nutzung der vorgeschlagenen Methode in der MMT.