論文の概要: Safety-Critical Bilateral Teleoperation for Omnidirectional Aerial Manipulation Using Force-Sensorless Haptic Feedback
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.21735v1
- Date: Sat, 22 Aug 2026 02:35:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-25 13:29:43.431355
- Title: Safety-Critical Bilateral Teleoperation for Omnidirectional Aerial Manipulation Using Force-Sensorless Haptic Feedback
- Title（参考訳）: 力覚無触覚フィードバックを用いた一方向空気マニピュレーションのための安全臨界双方向遠隔操作
- Abstract要約: 本稿では、視覚的および力覚的触覚フィードバックを統合した全方向空中マニピュレータのための安全クリティカルな双方向遠隔操作フレームワークを提案する。
ヘキサロタを用いた全方向空中マニピュレータを用いた実実験により,提案手法は飛行中の触覚フィードバックを回避し,物理的相互作用の下で一貫したフィードバックを提供し,多様な操作タスクに対して操作可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.02259961202887
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper presents a safety-critical bilateral teleoperation framework for omnidirectional aerial manipulators that integrates visual and force-sensorless haptic wrench feedback. Unlike existing approaches that either rely on onboard force/torque sensors or use model-dependent wrench estimates, which may become unreliable under model uncertainties or induce unintended feedback during free-flight, our method implements a hierarchical safety filter based on control barrier functions to avoid such limitations. The safety filter, being the key contribution, explicitly accounts for tracking errors arising from physical interaction between the aerial manipulator and its surroundings while enforcing thrust limits, a factor overlooked despite its critical importance for flight safety. This safety filter adjusts the command from the operator to ensure safe and stable aerial manipulation and avoid motor saturation. The adjustment made by the filter is mapped to haptic feedback, which is intuitive to the operator and conveys information on physical interaction and impending motor saturation. By actual experiments with a hexarotor-based omnidirectional aerial manipulator, we demonstrate that the proposed method avoids haptic feedback during free-flight, provides directionally consistent feedback under physical interaction, and can be operated for diverse manipulative tasks. Moreover, an ablation study further shows that the saturation filter improves interaction stability by explicitly preventing motor saturation and informing the operator of corrective actions.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、視覚的および力覚的触覚フィードバックを統合した全方向空中マニピュレータのための安全クリティカルな双方向遠隔操作フレームワークを提案する。
モデル不確実性の下で信頼性が低い場合や、飛行中に意図しないフィードバックを誘導する場合のモデル依存レンチ推定を利用する既存の手法とは異なり、制御バリア関数に基づく階層型安全フィルタを実装し、そのような制限を回避する。
安全フィルタは重要な貢献者であり、航空マニピュレータと周囲の物理的相互作用によって生じるエラーを追跡するために明確に説明されている。
この安全フィルタは、オペレータからのコマンドを調整し、安全で安定した空中操作を確保し、モータ飽和を回避する。
フィルタによる調整は触覚フィードバックにマッピングされ、操作者に直感的であり、物理的相互作用や差し迫ったモータ飽和に関する情報を伝達する。
ヘキサロタを用いた全方向空中マニピュレータを用いた実実験により,提案手法は飛行中の触覚フィードバックを回避し,物理的相互作用の下で一貫したフィードバックを提供し,多様な操作タスクに対して操作可能であることを示す。
さらに、アブレーション研究では、モータ飽和を明示的に防止し、オペレータに補正動作を通知することにより、飽和フィルタが相互作用安定性を向上させることが示されている。
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