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Shared Control in Haptic Systems for Performance Enhancement and Training / O'Malley, Marcia K. in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 128 N° 1 (Mars 2006) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N° 1 (Mars 2006) . - 75-85 p. Titre : Shared Control in Haptic Systems for Performance Enhancement and Training Titre original : Commande Partagée dans les Systèmes Haptiques pour le Perfectionnement et la Formation d'Exécution Type de document : texte imprimé Auteurs : O'Malley, Marcia K., Auteur ; Gupta, Abhishek, Auteur ; Gen, Matthew ; Yanfang, LI Article en page(s) : 75-85 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Système  d'interface  haptique  Télérobotique  Contrôleur  automatique  Système  virtuel  Montage  virtuel  Dynamique  de  masse  Système  amortisseur Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper presents a shared-control interaction paradigm for haptic interface systems, with experimental data from two user studies. Shared control, evolved from its initial telerobotics applications, is adapted as a form of haptic assistance in that the haptic device contributes to execution of a dynamic manual target-hitting task via force commands from an automatic controller. Compared to haptic virtual environments, which merely display the physics of the virtual system, or to passive methods of haptic assistance for performance enhancement based on virtual fixtures, the shared-control approach offers a method for actively demonstrating desired motions during virtual environment interactions. The paper presents a thorough review of the literature related to haptic assistance. In addition, two experiments were conducted to independently verify the efficacy of the shared-control approach for performance enhancement and improved training effectiveness of the task. In the first experiment, shared control is found to be as effective as virtual fixtures for performance enhancement, with both methods resulting in significantly better performance in terms of time between target hits for the manual target-hitting task than sessions where subjects feel only the forces arising from the mass-spring-damper system dynamics. Since shared control is more general than virtual fixtures, this approach may be extremely beneficial for performance enhancement in virtual environments. In terms of training enhancement, shared control and virtual fixtures were no better than practice in an unassisted mode. For manual control tasks, such as the one described in this paper, shared control is beneficial for performance enhancement, but may not be viable for enhancing training effectiveness. Cet article présente un paradigme partagé d'interaction de commande pour les systèmes d'interface haptiques, avec des données expérimentales de deux études d'utilisateur. La commande partagée, évoluée de ses applications initiales de telerobotics, est adaptée comme forme d'aide haptique parce que le dispositif haptique contribue à l'exécution de frapper manuel dynamique de cible chargent par l'intermédiaire des commandes de force d'un contrôleur automatique. Comparé aux environnements virtuels haptiques, qui montrent simplement la physique du système virtuel, ou aux méthodes passives d'aide haptique pour l'exécution le perfectionnement a basé sur les montages virtuels, les offres partagées d'approche de commande une méthode pour démontrer activement des mouvements désirés pendant des interactions virtuelles d'environnement. Le papier présente un examen complet de la littérature liée à l'aide haptique. En outre, deux expériences ont été entreprises pour vérifier indépendamment l'efficacité de l'approche partagée de commande pour le perfectionnement d'exécution et ont amélioré l'efficacité de formation du charger. Dans la première expérience, la commande partagée s'avère aussi efficace que les montages virtuels pour le perfectionnement d'exécution, avec les deux méthodes ayant pour résultat une exécution sensiblement meilleure en termes de temps entre les coups de cible pour frapper manuel de cible chargent que des sessions où les sujets sentent seulement les forces résulter de la dynamique de masse de système d'amortisseur de ressort. Puisque la commande partagée est plus générale que les montages virtuels, cette approche peut être extrêmement salutaire pour le perfectionnement d'exécution dans les environnements virtuels. En termes de perfectionnement de formation, la commande partagée et les montages virtuels n'étaient pas meilleurs que la pratique en mode sans aide. Pour la commande manuelle charge, comme celle décrite en cet article, la commande partagée est salutaire pour le perfectionnement d'exécution, mais peut ne pas être viable pour augmenter l'efficacité de formation. En ligne : omalleym@rice.edu, abhi@rice.edu, mgen@rice.edu, yvonneli@rice.edu [article] Shared Control in Haptic Systems for Performance Enhancement and Training = Commande Partagée dans les Systèmes Haptiques pour le Perfectionnement et la Formation d'Exécution [texte imprimé] / O'Malley, Marcia K., Auteur ; Gupta, Abhishek, Auteur ; Gen, Matthew ; Yanfang, LI . - 75-85 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N° 1 (Mars 2006) . - 75-85 p. Mots-clés : Système  d'interface  haptique  Télérobotique  Contrôleur  automatique  Système  virtuel  Montage  virtuel  Dynamique  de  masse  Système  amortisseur Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper presents a shared-control interaction paradigm for haptic interface systems, with experimental data from two user studies. Shared control, evolved from its initial telerobotics applications, is adapted as a form of haptic assistance in that the haptic device contributes to execution of a dynamic manual target-hitting task via force commands from an automatic controller. Compared to haptic virtual environments, which merely display the physics of the virtual system, or to passive methods of haptic assistance for performance enhancement based on virtual fixtures, the shared-control approach offers a method for actively demonstrating desired motions during virtual environment interactions. The paper presents a thorough review of the literature related to haptic assistance. In addition, two experiments were conducted to independently verify the efficacy of the shared-control approach for performance enhancement and improved training effectiveness of the task. In the first experiment, shared control is found to be as effective as virtual fixtures for performance enhancement, with both methods resulting in significantly better performance in terms of time between target hits for the manual target-hitting task than sessions where subjects feel only the forces arising from the mass-spring-damper system dynamics. Since shared control is more general than virtual fixtures, this approach may be extremely beneficial for performance enhancement in virtual environments. In terms of training enhancement, shared control and virtual fixtures were no better than practice in an unassisted mode. For manual control tasks, such as the one described in this paper, shared control is beneficial for performance enhancement, but may not be viable for enhancing training effectiveness. Cet article présente un paradigme partagé d'interaction de commande pour les systèmes d'interface haptiques, avec des données expérimentales de deux études d'utilisateur. La commande partagée, évoluée de ses applications initiales de telerobotics, est adaptée comme forme d'aide haptique parce que le dispositif haptique contribue à l'exécution de frapper manuel dynamique de cible chargent par l'intermédiaire des commandes de force d'un contrôleur automatique. Comparé aux environnements virtuels haptiques, qui montrent simplement la physique du système virtuel, ou aux méthodes passives d'aide haptique pour l'exécution le perfectionnement a basé sur les montages virtuels, les offres partagées d'approche de commande une méthode pour démontrer activement des mouvements désirés pendant des interactions virtuelles d'environnement. Le papier présente un examen complet de la littérature liée à l'aide haptique. En outre, deux expériences ont été entreprises pour vérifier indépendamment l'efficacité de l'approche partagée de commande pour le perfectionnement d'exécution et ont amélioré l'efficacité de formation du charger. Dans la première expérience, la commande partagée s'avère aussi efficace que les montages virtuels pour le perfectionnement d'exécution, avec les deux méthodes ayant pour résultat une exécution sensiblement meilleure en termes de temps entre les coups de cible pour frapper manuel de cible chargent que des sessions où les sujets sentent seulement les forces résulter de la dynamique de masse de système d'amortisseur de ressort. Puisque la commande partagée est plus générale que les montages virtuels, cette approche peut être extrêmement salutaire pour le perfectionnement d'exécution dans les environnements virtuels. En termes de perfectionnement de formation, la commande partagée et les montages virtuels n'étaient pas meilleurs que la pratique en mode sans aide. Pour la commande manuelle charge, comme celle décrite en cet article, la commande partagée est salutaire pour le perfectionnement d'exécution, mais peut ne pas être viable pour augmenter l'efficacité de formation. En ligne : omalleym@rice.edu, abhi@rice.edu, mgen@rice.edu, yvonneli@rice.edu