論文の概要: Design and Evaluation of a Touchscreen-Based Teleoperation Interface for Robotic Manipulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.06219v1
- Date: Thu, 06 Aug 2026 16:10:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-07 17:43:06.789117
- Title: Design and Evaluation of a Touchscreen-Based Teleoperation Interface for Robotic Manipulators
- Title（参考訳）: タッチ画面を用いたロボットマニピュレータ用遠隔操作インタフェースの設計と評価
- Abstract要約: 本研究は,タッチスクリーン遠隔操作インタフェースの設計と評価を行う。
指の動きを直接ロボットマニピュレータの動きにマッピングし、より細かい速度制御を提供し、可視化と制御を統合する。
20人の被験者による比較ユーザスタディは、タスクパフォーマンスとワークロードを評価した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.683593506657253
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Intuitive teleoperation interfaces are crucial for the safe and effective operation of robotic manipulators in challenging environments. In the nuclear industry, surface contact tasks such as swab sampling require precise path and force tracking, obstacle avoidance, and sustained operator attention, which conventional joystick interfaces struggle to support effectively. This study designs and evaluates a novel touchscreen teleoperation interface that maps continuous finger movements directly to robotic manipulator motions, provides finer velocity control, and integrates control with visualization, enabling more natural, precise, and intuitive surface interaction than conventional controllers. A comparative user study with 20 participants evaluated task performance and workload using the proposed touchscreen, a conventional joystick, and a single-click autonomous mode. Tasks simulated realistic surface manipulation using a Franka Emika Panda arm, remotely controlled from another country. Kinematic, physiological, and behavioral data were recorded to comprehensively assess task performance, cognitive load, and operator trust across each control condition. Participants completed teleoperation tasks more efficiently and accurately with the touchscreen interface, achieving a 53.5% reduction in completion time (median: 2.50 vs. 5.38 min), higher in-area coverage on the sinusoidal path (90.7% vs. 84.1%), and lower overshoot on both path geometries compared with the joystick. Cognitive load, quantified via NASA-TLX (0-100), decreased from joystick to touchscreen (mean TLX 52 to 43; -9 points, -17.3%) and was lowest under the autonomous one-click mode (31; -21 points vs. joystick, -40.4%; -12 vs. touchscreen, -27.9%). This research presents an easy-to-implement touchscreen interface that improves performance in teleoperated surface tasks while reducing cognitive load.
- Abstract（参考訳）: 直感的遠隔操作インタフェースは、困難な環境下でのロボットマニピュレータの安全かつ効果的な操作に不可欠である。
原子力業界では、スワブサンプリングのような表面接触タスクは正確な経路と力の追跡、障害物回避、オペレーターの注意の維持を必要とし、従来のジョイスティックインタフェースは効果的にサポートするのに苦労している。
本研究は,連続指の動きを直接ロボットマニピュレータの動きにマッピングするタッチスクリーン遠隔操作インタフェースを設計し,評価し,より細かな速度制御を実現し,制御を可視化と統合し,従来のコントローラよりも自然で正確で直感的な表面インタラクションを実現する。
提案したタッチスクリーン,従来のジョイスティック,ワンクリック自律モードを用いて,タスクパフォーマンスと作業負荷を評価した。
タスクは、他の国から遠隔操作されたフランカ・エミカ・パンダのアームを使って現実的な表面操作をシミュレートした。
身体的,生理的,行動的データを記録し,各制御条件におけるタスクパフォーマンス,認知負荷,操作者の信頼度を総合的に評価した。
参加者はタッチスクリーンのインタフェースでより効率的に正確に遠隔操作を完了し、53.5%の完成時間(中間値:2.50対5.38分)、正弦波路での被曝率(90.7%対84.1%)、両経路の地平線でのオーバーシュートをジョイスティックと比較した。
認知負荷はNASA-TLX (0-100) で定量化され、ジョイスティックからタッチスクリーン (平均 TLX 52 から 43; -9 点 -17.3%) まで減少し、自律的なワンクリックモード (31; -21 点対 ジョイスティック -40.4%、12 点対 タッチスクリーン -27.9%) で最低となった。
本研究は,視覚負荷を低減しつつ,遠隔操作表面タスクの性能を向上させるタッチスクリーンインタフェースを提案する。
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