Semi-autonomous telerobotic systems allow both humans and robots to exploit their strengths, while enabling personalized execution of a task. However, for new soft robots with degrees of freedom dissimilar to those of human operators, it is unknown how the control of a task should be divided between the human and robot. This work presents a set of interaction paradigms between a human and a soft growing robot manipulator, and demonstrates them in both real and simulated scenarios. The robot can grow and retract by eversion and inversion of its tubular body, a property we exploit to implement interaction paradigms. We implemented and tested six different paradigms of human-robot interaction, beginning with full teleoperation and gradually adding automation to various aspects of the task execution. All paradigms were demonstrated by two expert and two naive operators. Results show that humans and the soft robot manipulator can split control along degrees of freedom while acting simultaneously. In the simple pick-and-place task studied in this work, performance improves as the control is gradually given to the robot, because the robot can correct certain human errors. However, human engagement and enjoyment may be maximized when the task is at least partially shared. Finally, when the human operator is assisted by haptic feedback based on soft robot position errors, we observed that the improvement in performance is highly dependent on the expertise of the human operator.


翻译:半自主远程机器人系统允许人类和机器人利用自身优势,同时使个人化地执行任务。然而,对于自由程度不同于人类操作者的新型软机器人,尚不清楚人类和机器人之间如何分工任务控制。这项工作展示了人类和软增长机器人操作器之间的一套互动范式,并在真实和模拟情景中展示了这些范式。机器人可以通过其管状体的变化和反向而成长和回溯,这是我们用来实施互动模式的产物。我们实施和测试了六种不同的人类机器人互动模式,从完全的远程操作开始,逐步为任务执行的各个方面增加自动化。所有模式都由两个专家和两个天真的操作者演示。结果显示,人类和软机器人操纵器可以在同时行动的同时将控制程度分割开来。在这项工作中研究的简单选位任务中,由于机器人可以逐渐获得控制,我们利用这种控制来纠正某些人际错误。然而,人类接触和享受的六种模式在任务执行方方面可能变得最软化,当人类操作者最不能理解时,当人类的操作者最部分的改进时,我们最容易地了解了机器人的操作者。

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