The teleoperation of robotic systems in medical applications requires stable and convenient visual feedback for the operator. The most accessible approach to delivering visual information from the remote area is using cameras to transmit a video stream from the environment. However, such systems are sensitive to the camera resolution, limited viewpoints, and cluttered environment bringing additional mental demands to the human operator. The paper proposes a novel system of teleoperation based on an augmented virtual environment (VE). The region-based convolutional neural network (R-CNN) is applied to detect the laboratory instrument and estimate its position in the remote environment to display further its digital twin in the VE, which is necessary for dexterous telemanipulation. The experimental results revealed that the developed system allows users to operate the robot smoother, which leads to a decrease in task execution time when manipulating test tubes. In addition, the participants evaluated the developed system as less mentally demanding (by 11%) and requiring less effort (by 16%) to accomplish the task than the camera-based teleoperation approach and highly assessed their performance in the augmented VE. The proposed technology can be potentially applied for conducting laboratory tests in remote areas when operating with infectious and poisonous reagents.


翻译:在医疗应用中机器人系统的远程操作要求操作者有稳定和方便的视觉反馈。从偏远地区提供视觉信息的最便捷方法是使用照相机从环境中传输视频流。然而,这些系统对摄像分辨率、有限视角和对人体操作者产生额外精神需求的环境十分敏感。本文提议在增强的虚拟环境的基础上建立一个新型的远程操作系统。基于区域的共变神经网络(R-CNN)用于探测实验室仪器,并估计其在远程环境中的位置,以进一步在VE中显示其数字双胞胎,这是远程遥控管理所必需的。实验结果显示,发达系统允许用户操作机器人滑动器,从而导致操作测试管时任务执行时间减少。此外,与会者评价发达的系统比基于摄像机的远程操作方法要低精神要求(11 % ), 需要更少精力(16% ) 来完成这项任务。拟议的技术可以用于在使用毒剂和再生试剂在偏远地区进行实验室测试。

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