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[국내논문] 햅틱과 영상의 시간지연 차이에 따른 원격조종 로봇시스템의 성능분석
Performance Analysis of Telerobotic Systems with Different Haptic and Video Time-delay 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.16 no.3, 2010년, pp.286 - 292  

김예슬 (한국항공우주연구원) ,  유지환 (한국기술교육대학교 기계정보공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we investigate the relationship between the performance of telerobotic systems and the two independent time-delay on different modality, which are haptic and video. Especially, we try to find some performance improvement when the amount of delay of haptic and video is synchronized. Ex...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 촉각 및 시각 정보의 시간지연 변화 그리고 상대적인 지연 차이가 시스템의 성능변화에 미치는 영향에 대하여 분석을 시도하였다. 그림 1에서 나타낸 것처럼 원격조종 시스템의 두 가지 시간지연 크기가 각각 두 축을 이루는 평면을 고려한다.
  • 그림 1에서 나타낸 것처럼 원격조종 시스템의 두 가지 시간지연 크기가 각각 두 축을 이루는 평면을 고려한다. 두 변수가 증가에 따른 원격조종 시스템의 성능 변화와 상관관계에 대한 검증을 논문의 목적으로 삼았다.
  • 그 두 개의 시간차이를 과제수행완료시간으로 정하고 그 시간 동안 X와 y의 좌표를 모두 기록하여 원심과의 거리를 구한다. 원심과의 거리와 원의 반지름을 비교하여 성능을 판단하고자 하였다.
  • 실험에서는 촉각 정보를 제공하는 동안 발생할 수 있는 불안정성에 대해서는 별도의 제어기를 사용하지 않았기 때문에 시간 지연에 따른 불안정성이 조종 성능을 떨어뜨릴 가능성이 있을 수 있다. 하지만 실험에 동일한 실험조건을 유지한다는 조건 아래, 촉각 정보와 시각 정보의 시간지연의 일치와 불일치에 따른 성능의 비교를 주된 목적으로 실험을 수행하였음을 밝혀둔다.
  • 본 논문에서는 촉각 정보와 시각 정보를 동시에 사용하는 일반적인 원격조종 시스템에서 촉각 정보와 시각 정보의 상대적인 시간지연 차이에 따라 원격조종 시스템의 성능에 어떠한 영향을 미칠 수 있는가를 실험을 통해 관측하였다. 원격조종 시스템을 모형화하여 성능판단의 기준을 정의하였으며, 시간지연의 크기를 여러 조합으로 구성하여 10명의 피실험자를 대상으로 50회의 실험을 수행하였다.

가설 설정

  • 영상정보의 전송률이 촉각 정보에 비교할 때 매우 낮은 상황에서, 갱신되는 시각 정보와 일치되는 촉각 정보가 동시에 전달된다면 시간지연이 생기더라도 조종자에게 좀 더 조종에 안정감을 느끼거나 작업성능향상에 유리할 것이라는 가정을 바탕으로 본 논문이 시작되었대刀. 유사한 실험환경에서 조종자가 느끼는 민감도를 측정한 결과, 피실험자가 특정 작업을 수행할 때 그렇지 않을 때보다 시간지연 효과를 둔하게 느낀다는 결론을 얻었다[8].
  • 그림 1. 촉각 및 시각 정보의 시간지연과 조정성능 및 안정 성과의 상관관계(가정).
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참고문헌 (8)

  1. 한국과학기술정보연구원 "위험작업용 로봇 기술 동향," Kisti, 2004, pp.40-49. 

  2. T. B. Sheridan, "Telerobotics, Automation, and Human Supervisory Control," MIT press, 1992, pp. 1-12. 

  3. Robert J. Anderson, and Mark W. Spong, "Bilateral control of teleoperators with time delay," IEEE Transactions on Automatic control, vol.34. no.5, 1989, pp.494-501. 

  4. J. E. Colgate and J. M. Brown, "Factors affecting the z-width of a haptic display," in Proceedings of the IEEE Interational Conference on Robotics and Automation, 1994, pp.3205-3210. 

  5. B. Hannaford, and J.-H. Ryu,"Time-domain passivity control of haptic interface," IEEE Transaction on Robotics and Automation, vol.18, 2002, pp. 1-10. 

  6. T. Miyasato and R. Nakatsu, "Allowable delay between images and tactile information in a haptic interface," Proc. of the 1997 International Conference on Virtual Systems and Multimedia, Washington, DC ,USA, Sep. 1997, pp.84-89. 

  7. O. Wongwirat and S. Ohara, "Haptic media synchronization for remote surgery through simulation," IEEE Computer Society, Tokai University, 2006, pp.62-69. 

  8. I. Lee and S. M. Choi, "Discrimination of visual and haptic rendering delays in networked environments," International Journal of Control, Automation, and Systems, 2009, pp.25-31. 

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