Interfața Haptică PHANToM

1. Abstract

Aceasta documentare descrie interfața haptică Phantom - un dispozitiv care măsoară poziția degetului userului și exercită un vector de forță în mod controlat și precis asupra degetului. Dispozitivul permite utilizatorilor să interacționeze și să simtă o mare varietate de obiecte virtuale și poate fi folosit pentru controlarea la distanță a manipulatoarelor. Acest document discută despre conceptul de proiectare, noua cinematică si sistemul mecanic al dispozitivului Phantom.

2. Introducere

În mod dominant, atenția în laboratoarele de cercetare în domeniul roboticii a fost concetrată pe dezvoltarea de sisteme autonome - acele sisteme care operează fără supervizare sau interacțiune umană. În orice caz, sistemele robotice care sunt sub control uman direct au început să se bucure de o renaștere a interesului în ultimii ani, în parte datorită avansării în ceea ce înseamna interfațarea omului cu robotul. Aceste noi și interactive sisteme (telerobotice) promit sa extindă abilitățile umane, prin creșterea capacității fizice, prin îmbunătățirea dexterității manuale, prin augmentarea simțurilor, și cel mai intrigant, prin proiectarea userului uman într-un mediu la distanță sau abstract.

La MIT Artificial Intelligence Laboratory, a fost dezvoltat un dispozitiv cu o interfață haptică ce permite interacțiunea prin atingere între useri umani și medii virtuale și fizice la distanță. Dispozitivul PHANToM este un dispozitiv de tip desktop care furnizează o interfață care reflectă o forță între un user uman și un computer.

Userul se conectează la mecanism doar prin simpla inserare a degetului arătător în manșonul special. Dsipozitivul PHANToM urmărește mișcarea degetului și poate în mod activ exercita forță asupra degetului, creând în mod convingător iluzia interacțiunii cu un obiect solid real.

3. Trei influențe ale proiectării

Trei observații au influențat proiectarea de bază a dispozitivului PHANToM. Prima observație a stabilit tipul de stimulare haptic pe care dispozitivul să îl poată furniza, a doua observație a determinat numărul de actuatoare al dispozitivului, iar a treia observație a stabilit dimensiunea spațiului de lucru pe care îl poate avea dispozitivul.

1. Forța și mișcarea sunt cele mai importante semnale haptice de intrare. O componentă signifiantă a ceea ce înseamnă abilitatea de a “vizualiza”, aminti și stabili modele cognitive a structurilor fizice ale mediului înconjurător rezidă în interacțiunile haptice cu obiectele din mediu. Informația despre cum un obiect se mișcă ca răspuns la forța aplicată, iar forțele care se exercită când se încearcă mișcarea obiectelor pot fi semnale de intrare pentru a stabili geometria, atributele și evenimentele din mediu. Spre deosebire de senzoristică, interacțiunea haptică permite o interacțiune cu dublu sens prin schimbul de lucru mecanic.