东京大学研发虚拟现实系统，可实现第三方远程操作可穿戴机械臂

寄生虫可以改变寄主的行为，以达到自身更好地繁殖生存的目的。人类若受到一些寄生在脑部的寄生虫，如终生寄生在脑部的弓形虫（Toxoplasmosis），反应能力会降低。

于高度结构化的环境中，远程遥控操作是一种有价值的工具，在这种环境中会遇到各种各样的场景和对象。在这种情况下，机器人可以比完全自主的操纵更快，更轻松地依靠人类的认知来处理极端情况。机器人遥控操作的重要研究方向旨在使操作员尽可能直观地使用这些控件，直观的控件可最大程度地减少人类遥操作员所需的培训时间。

针对机器人不能进行远程控制这一局限，12月30日消息，机器人技术的最新发展已使系统的开发能够协助人类完成各种任务。在过去的几年中已经获得广泛普及的一种机器人系统是由第三方远程操作的可穿戴机械臂。

在协助用户的同时，这些部门需要收集视觉反馈并与第三方运营商共享。可以通过多种方式收集此反馈，其中最常见的方式是将相机放置在“托管”机械臂的用户身上，也称为主体操作员（MBO）。但是，这种用于收集视觉数据的特定方法可能会受到一定限制，因为它高度依赖于佩戴系统的用户的运动。

考虑到这一限制，庆应一University大学，RIKEN AIP和东京大学的研究人员最近开发了一个虚拟现实（VR）系统，以研究“人体编辑”的概念，该技术需要使用可穿戴的机器人肢体来帮助人类日常任务。他们的研究由日本科学技术厅（JST）的先进技术探索研究（ERATO）计划资助。

进行这项研究的研究人员之一阿德里安· 韦尔斯特（Adrien Verhulst）对TechXplore表示：“ 我们最近的工作的首要目标是研究身体编辑，这是我们研究小组ERATO JIZAI的一部分。身体编辑，例如使用可穿戴辅助机器人技术来扩展身体，是在某些文化领域很容易找到的概念，例如岩井瞳的漫画系列Parasyte。为您提供帮助正是我们所要寻找的，因此我们试图在VR中轻松地复制这一想法。”

Verhulst和他的同事们希望进行所谓的“共享身体”实验。他们没有提出解决方案来克服当前系统收集视觉反馈的局限性，而是着手比较和评估现有方法。

为此，他们开发了一种VR系统，该系统使用optitrack技术跟踪用户的身体，并使用头戴式显示器（HMD）来查看MBO和机械臂的身体方向。在他们的论文中，研究人员将机械手的用户称为“主体”，将第三方远程操作员称为“寄生体”。

“逻辑上认为，如果‘寄生虫体’附着在主体上，那么当主体运动时，寄生虫最终会生病，对吗？” Verhulst说。“因此，我们问自己的问题是：我们应该如何调整身体收集的视觉反馈？像电子游戏一样，它应该是第三种视图吗？然后应该放置在主体上方，侧面，还是接近行动？也许我们可以分享相同的观点？还是取决于双方的行动的观点？”

来自不同公司和机构的团队提出了几种从机械臂收集视觉反馈的方法。其中最突出的是“共享视图”概念，第三人称视图和即时操作视图。

就像他们的名字所暗示的那样，共享视图方法收集的视觉反馈与戴着机械臂的用户所看到的相匹配。第三人称视图表示第三人站在用户旁边或后面时会看到什么，而“接近动作”视图则显示了正在完成的任务的特写。研究人员想研究这些不同的观察模式是否应取决于主体，寄生虫体或两者的运动。

为了探讨这个问题，他们使用自己开发的VR系统对16位人类用户进行了实验。这使他们可以收集有关收集视觉反馈的不同方法的有趣见解。尽管如此，由于参加研究的人数有限，他们的发现仍是初步的。

“人们需要感觉到他们的四肢方向才能使用它。尝试一下：如果您将摄像机以怪异的角度摆在您面前，并且只能从该摄像机看到自己，您将遇到更多困难将手臂向给定方向移动。” Verhulst解释说。“这意味着，每次主体移动时，寄生虫的身体都会重新定向。有趣的是，我们没有注意到人体所有权评分存在明显差异，这意味着，无论从哪个角度来看，参与者都感觉自己‘拥有’自己的身体，并且他们控制了它。”

Verhulst和他的同事收集的观察结果表明，观点依赖并不那么重要。换句话说，无论是通过将相机放置在机械臂上，人类用户的肩膀上还是两者之间来收集视觉反馈，当他/她通过相机查看时，仍然可以获得正确的“身体所有权”。

Verhulst补充说：“我们收集的结果非常令人惊讶。” “我们也没有发现工作量方面的任何重大困难（例如，身体负荷，精神负荷，精力，时间），这再次暗示着相机依赖在这方面无关紧要。但是，参与者的表现是在试图同时依赖于主体和寄生虫的情况下要好一些，这暗示着为了获得最大的效果，最好将相机放置在主体上，但要机动化以跟随控制对象的人的运动。机械臂。”

该研究人员小组进行的调查专门针对机器人手臂第三方操作员在涉及发现和到达物体的任务中的视角依赖性。将来，他们开发的VR系统还可以用于研究方法，以收集有关更精细和现实任务的视觉反馈。

参与这项研究的另一位研究人员yo泽亮（Ryo Takizawa）告诉TechXplore：“下一步是创建一个具有更现实的情况和配置的实验环境。” “为了探索协作工作中的合作方法，我们正在考虑限制通信方法并改进VR模型，等等。”

研究人员决定使用VR并进行虚拟实验，因为它是一种简单且便宜的解决方案，不需要维护先进的机器人系统。为了确定他们的发现的有效性，他们最终将需要将他们的结果与使用真实机械臂获得的结果进行比较。

Verhulst和他的同事们在未来的工作中还计划进行类似的实验，在该实验中，参与者将接受事先完成的任务的培训，因为他们相信这样做会导致不同的结果。实际上，在此研究中，用户在使用其VR平台之前未接受任何培训。

“我们需要考虑如何在机构编辑和共享的机构环境中设计培训任务或计划，尤其是在如何简化（如果不能增强）合作任务方面。我一直在探索相同时间，相同动作同步的概念，该概念与其他情况下合作绩效的提高有关。我们想知道这种“共享行动”策略在这种情况下是否可行？两个人在VR中共享非常不同寻常的身体。”

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