采用AR的方案，用更新穎、直觀、視覺反饋的形式來進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的可能性

用戶對(duì)機(jī)器人進(jìn)行手動(dòng)的遠(yuǎn)程操作，可以做到高度精確，然而，它通常需要操作者的高水平專業(yè)知識(shí)，也會(huì)對(duì)用戶施加很大的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。因此，對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)程操作就需要機(jī)器人的部分自主，隨著機(jī)器人自主程度的增加，用戶遠(yuǎn)程操作的部分也就越加重要。

最近，科羅拉多大學(xué)的研究人員發(fā)表了一篇名為“Improving Collocated Robot Teleoperation with Augmented Reality”的論文，探討了采用AR的方案，用更新穎、直觀、視覺反饋的形式來進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的可能性，并表示這將提高遠(yuǎn)程操作的效率。這篇論文獲得了2018年HRI最佳論文獎(jiǎng)。

系統(tǒng)顯然并不復(fù)雜，只需要將遠(yuǎn)程機(jī)器人攝像頭的圖像傳送至用戶的AR頭顯即可，不過，研究人員在顯示方式上做了三種劃分，一種是直接發(fā)送攝像頭的圖像給用戶，另一種是在圖像中用點(diǎn)和線進(jìn)行指示，用來提供機(jī)器人的取向和位置信息，最后一種是對(duì)圖像場(chǎng)景進(jìn)行標(biāo)注的方案。

為了驗(yàn)證這幾類設(shè)計(jì)的效果，研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，給幾組實(shí)驗(yàn)者發(fā)放了不同小型無人機(jī)的操作設(shè)備，實(shí)驗(yàn)者有一段時(shí)間可以熟悉操作，隨后，參與者使用自己的操作設(shè)備操縱無人機(jī)從一個(gè)固定的位置起飛，并進(jìn)行對(duì)墻面的觀測(cè)，這個(gè)過程需要無人機(jī)非常貼近墻面，因此很有可能出現(xiàn)無人機(jī)失穩(wěn)之類的情況，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)致無人機(jī)墜落，觀測(cè)失敗，如果失敗了，實(shí)驗(yàn)者就需要從頭再次進(jìn)行對(duì)墻面的觀測(cè)。之后，記錄觀測(cè)的時(shí)長(zhǎng)和實(shí)驗(yàn)者自己的操作體驗(yàn)，并進(jìn)行對(duì)比。

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，相對(duì)于使用了AR系統(tǒng)進(jìn)行操作的實(shí)驗(yàn)者，沒有AR系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)者往往需要更長(zhǎng)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的穩(wěn)定和對(duì)墻面的觀測(cè)，這些實(shí)驗(yàn)者注意到失穩(wěn)等情況的時(shí)候，往往來不及糾正，導(dǎo)致無人機(jī)墜落、或者難以繼續(xù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)者對(duì)設(shè)備的印象也是無人機(jī)難以控制。在另一方面，參與者使用AR系統(tǒng)的條件下，即使是操作完全一樣的機(jī)器人，也會(huì)感到操作更加容易，大部分實(shí)驗(yàn)者表示“這樣的操作很容易，我覺得很舒服”。

除了這種整體效用的改善之外，論文實(shí)驗(yàn)的結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，采用AR系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)者中，只是顯示機(jī)器人視野內(nèi)容的操作設(shè)備比其它的操作設(shè)備要好，但用戶更喜歡對(duì)機(jī)器人的視野有標(biāo)注或者做了點(diǎn)和線的劃分的設(shè)備，認(rèn)為這種設(shè)備的舒適度更高。

總結(jié)一下，在這篇論文中，研究人員探討了一種機(jī)器人遠(yuǎn)程增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)接口的設(shè)計(jì)，對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)表明，這種設(shè)計(jì)可以顯著提高遠(yuǎn)程操作的性能和速度，同時(shí)降低控制系統(tǒng)崩潰和機(jī)器人損壞的概率，用戶對(duì)有用性和自身的舒適性的評(píng)價(jià)也更高。論文認(rèn)為，這種新的設(shè)計(jì)是一種新的模式，可以降低普通控制方式對(duì)用戶注意力的分散?？偠灾褪且痪湓?，將AR應(yīng)用到人機(jī)交互中會(huì)有很好的效果。

現(xiàn)在，市場(chǎng)中已經(jīng)出現(xiàn)了一些可以用來操作無人機(jī)的AR眼鏡，但這與本篇論文所追求的目標(biāo)并不相同，一方面現(xiàn)有的AR眼鏡更側(cè)重于讓用戶直接欣賞無人機(jī)拍攝的美景而非利用該景象提高對(duì)無人機(jī)的控制，另一方面，根據(jù)論文所述，無人機(jī)的操作只是對(duì)該系統(tǒng)的初步探索，這種利用AR的控制方式將來會(huì)用于操作更復(fù)雜、更多種的機(jī)器人，并應(yīng)用在工程、外科等多種領(lǐng)域?；蛟S，這個(gè)系統(tǒng)的未來就是和電影黑豹中一樣的場(chǎng)景？