Avancées en téléprésence : le système Avatar de l'équipe Northeastern

Cet article parle de l'équipe Northeastern et de leur Système Avatar, qui est utilisé pour la Téléprésence. Le but du système est de rendre l'interaction à distance plus facile et intuitive. L'équipe a participé à la compétition ANA Avatar XPRIZE, où ils devaient accomplir des tâches spécifiques en contrôlant le robot Avatar. Le système Avatar utilise une configuration à bras doubles avec des gants spéciaux pour fournir des retours, permettant aux utilisateurs de sentir ce que le robot touche. L'équipe Northeastern a obtenu un score élevé et a terminé à la 3ème place de la compétition.

#Téléprésence vs. Téléopération

Pendant des années, la téléopération a été un sujet clé dans le domaine de la robotique. Cela implique généralement de contrôler un robot à distance. La téléprésence va plus loin en se concentrant sur le degré d'immersion d'un utilisateur lors du contrôle du robot. Cela nécessite des retours de haute qualité issus de différents sens, permettant aux opérateurs de se sentir comme s'ils étaient réellement dans le corps du robot. Dans un système de téléprésence typique, il y a deux parties principales : les outils qui permettent à l'utilisateur de contrôler le robot et le robot lui-même, qui agit comme les mains de l'utilisateur dans un autre endroit.

#Améliorations du système Avatar

L'équipe Northeastern a apporté des mises à jour significatives à leur système Avatar de première génération pour répondre aux nouveaux défis posés lors de la compétition. Les améliorations se sont concentrées sur plusieurs domaines :

#Manipulation

Le système de manipulation a été mis à jour, passant d'un bras robotique simple avec un gripper basique à des conceptions plus avancées. Le nouveau système dispose de deux bras avec des pinces hydrauliques, permettant un meilleur contrôle et dextérité. Cette amélioration permet à l'Avatar de manipuler différents objets plus efficacement.

#Perception

Pour que l'opérateur se sente plus connecté à l'Avatar, le système de rétroaction a été amélioré. Les gants portés par l'opérateur fournissent désormais des sensations de toucher et de force plus claires, facilitant la compréhension de l'interaction entre le robot et l'environnement.

#Locomotion

La base du robot Avatar a été changée pour un design plus polyvalent. La nouvelle base peut se déplacer dans toutes les directions, rendant plus facile pour le robot d'ajuster sa position sans avoir à faire demi-tour. Ce changement aide à la fois lors des déplacements et des tâches de manipulation.

#Alimentation et réseau

Une exigence importante était de rendre le système Avatar complètement sans fil, ce qui a posé des défis. L'équipe s'est concentrée sur la garantie d'une puissance suffisante tout en gardant le robot léger. Ils ont également amélioré la configuration du réseau pour éviter les retards et les interruptions, qui pourraient affecter la performance du robot pendant la compétition.

#Design du contrôleur

Le système de contrôle a été amélioré pour faciliter la gestion du robot par l'opérateur. Cela incluait l'ajout de différents systèmes de retour qui aident l'opérateur à se sentir plus en contrôle, assurant une expérience plus fluide lors des tâches.

#Leçons clés apprises

La participation de l'équipe Northeastern à l'Avatar XPRIZE leur a enseigné des leçons précieuses sur les systèmes de téléprésence.

#Gérer les erreurs

Des erreurs peuvent survenir lors des opérations à distance, et il est crucial d'avoir un moyen de récupérer de ces situations. L'équipe a rencontré des problèmes, comme un bras robotique heurtant un mur, ce qui a entraîné un arrêt de sécurité. Ils ont appris l'importance d'avoir un système solide de gestion des erreurs qui peut se rétablir automatiquement sans intervention humaine.

#Simplifier l'interface

L'équipe a constaté que moins c'est plus en ce qui concerne les interfaces de contrôle. Présenter uniquement les informations nécessaires à l'opérateur peut réduire le stress et améliorer l'expérience. Cette approche a permis aux opérateurs de se sentir plus comme s'ils contrôlaient une extension naturelle de leur propre corps.

#Éviter la complexité

Les chercheurs ont noté que coupler différents appareils peut entraîner de la confusion pour l'opérateur. Il est important que les appareils fonctionnent ensemble sans heurts. S'il y a un décalage dans la manière dont les appareils réagissent, il peut être difficile pour l'opérateur de comprendre ce qui se passe.

#Systèmes réseau robustes

Une connexion réseau fiable est essentielle pour les systèmes de téléprésence. Pendant la compétition, les équipes avaient un temps limité pour configurer leur réseau et ont fait face à divers défis comme une bande passante limitée et des retards. Les équipes qui étaient préparées avec plusieurs options pour leur réseau ont pu s'adapter plus facilement.

#Le débat sur la VR

La plupart des équipes utilisaient des systèmes de réalité virtuelle (VR) pour une expérience plus immersive. Cependant, l'équipe Northeastern a réussi à accomplir ses tâches sans utiliser la VR. Ils ont montré qu'avec suffisamment d'entraînement, les opérateurs peuvent toujours contrôler efficacement le robot en utilisant des écrans standards. Cela a suscité des discussions sur les avantages et les inconvénients de l'utilisation de la VR dans la téléprésence.

#Défis de la ligne de vue

Un défi majeur rencontré par de nombreuses équipes concernait l'alignement des actions du robot avec ce que l'opérateur pouvait voir, surtout lors de l'utilisation d'outils comme des perceuses. L'équipe Northeastern a découvert que modifier leurs pinces a aidé à traiter ce problème, montrant l'importance de l'adaptabilité dans la conception.

#Canaux de retour

Une téléprésence efficace repose sur la fourniture d'un retour riche à l'opérateur. L'équipe Northeastern a appris que les opérateurs doivent être capables de sentir ce que le robot perçoit. Plus il y a d'informations sensorielles disponibles pour l'opérateur, plus il est facile d'effectuer des tâches.

#Le rôle de l'autonomie partagée

L'équipe a noté qu'intégrer un certain niveau d'assistance robotique pourrait améliorer la performance des tâches. Bien que la plupart des équipes n'aient pas intégré cela, l'idée d'avoir le robot aider avec des tâches plus simples pourrait libérer l'opérateur pour se concentrer sur des actions plus complexes.

#Conclusion

Le système Avatar de l'équipe Northeastern a démontré des avancées significatives dans la technologie de téléprésence. En se concentrant sur des améliorations clés et en apprenant des leçons cruciales, ils ont obtenu de fortes performances dans l'ANA Avatar XPRIZE. Cette expérience pourrait servir de guide utile pour les futurs systèmes de téléprésence, montrant comment une meilleure conception et une résolution de problèmes intelligente peuvent conduire à des interactions à distance plus efficaces.