Инженернопсихологический анализ технологий дополненной реальности для визуальной поддержки дистанционного управления роботом-манипулятором

Усов В. М., Крючков Б. И., Кулаков Ф. М., Чернакова С. Э., Карпов А. А.

Читать статью полностью

  Инженернопсихологический анализ технологий дополненной реальности для визуальной поддержки дистанционного управления роботом-манипулятором (947,49 KB)

Аннотация

Рассматриваются инженерно-психологические аспекты информационного обеспечения человека-оператора (Ч-О) при дистанционном управлении роботом-манипулятором. Предлагается расширить систему визуального обеспечения деятельности космонавта, как Ч-О робототехнических систем, с учетом возможностей новых информационных технологий построения искусственной виртуальной интерактивной среды. Предложения по использованию технологии дополненной реальности приводятся с учетом опыта разработки программно-информационного комплекса для реализации метода управления манипуляционным роботом «обучение показом движения».

Ключевые слова:

космонавт, человек-оператор, антропоморфный манипуляционный робот, дистанционное управление, дополненная реальность, виртуальная интерактивная среда

Список литературы

1. Градовцев, А. А. Средства робототехнического обеспечения перспективной космической инфраструктуры / А.А. Градовцев, А.С. Кондратьев, А.В. Лопота // Научнотехнические ведомости СПбГПУ. – 2013. - № 1. – С. 111–118.

2.  Тимофеев, А. Н. Проблемы применения в космосе антропоморфных роботов / А.Н. Тимофеев, И.В. Шардыко / Сб. трудов 7-го международного симпозиума «Экстремальная робототехника – робототехника для работы в условиях опасной окружающей среды» (ER-2013). – СПб.: Политехника, 2013. – C. 213–218.

3. Возможности применения многомодальных интерфейсов на пилотируемом космическом комплексе для поддержания коммуникации космонавтов с мобильным роботом - помощником экипажа / Р.М. Юсупов [и др.] // Пилотируемые полеты в космос. – 2013. – № 3 (8). – С. 23–34.

4.  Крючков, Б. И. Перспективные подходы к применению сервисных роботов в области пилотируемой космонавтики / Б.И. Крючков, А.А. Карпов, В.М. Усов // Труды СПИИРАН. – 2014. – Вып. 32. – С. 125–151.

5.  Афанасьев, В. О. Модели структур и данных для решения задач управления поведением и взаимодействием объектов в индуцированной виртуальной среде / В.О. Афанасьев // Космонавтика и ракетостроение. – 2005. – № 2 (39). – С. 168–179.

6.  Сергеев, С. Ф. Обучающие и профессиональные иммер- сивные среды / С.Ф. Сергеев. – М.: Народное образование, 2009. – 432 с.

7.  Включение робота-ассистента в совместную с космонавтами деятельность методом «обучения показом движения» / Б.И. Крючков [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. – 2014. – № 2 (3). – С. 29–32.

8.  Крючков, Б. И. Антропоцентрический подход в организации совместной деятельности космонавтов ПКК и робота- помощника андроидного типа / Б.И. Крючков, В.М. Усов // Пилотируемые полёты в космос. – 2012. – № 3. – С. 42–57.

9.  Информационные системы виртуальной реальности в мехатронике и робототехнике: учеб. пособие / Г.В. Алферов [и др.]. – СПб.: «СОЛО», 2006. – 146 с.

10.  Михайлюк, М. В. Видеотренажерный комплекс управления роботами и манипуляторами / М.В. Михайлюк // Сб. трудов международного симпозиума «Инновационные технологии в исследовании окружающей среды», Ларнака- Москва, 2013. – С. 84–85.

11. Использование виртуальных 3D-моделей для экспериментальной отработки бортовых полетных операций, выполняемых с помощью антропоморфных роботов / Б.В. Бурдин [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. – 2013.-№ 1. – С. 42–46.

12.  Azuma, R. T. A Survey of Augmented Reality / R.T. Azuma // Teleoperators and Virtual Environments 6. – 1997. – No. 4. – P. 355–385.

13.  Савиных, В. П. Записки с мертвой станции / В.П. Савиных ; Лит. редактор: С. Лукина. – М.: «Издательский Дом Системы Алиса», 1999. – 88 с.

14.  Костин, А. Н. Эргономическая история спасения орбитальной станции «Салют-7» / А.Н. Костин // Эргономист. – 2013. – Т. 27. – С. 18–22.

15.  Пленцов, А. П. Решение проблемы: «Потеря пространственной ориентировки и управление самолетом в полете» / А.П. Пленцов, В.И. Желонкин, Н.А. Законова // Вестник Международной академии проблем человека в авиации и космонавтике. – 2007. – № 3 (26). – С. 13–18.

16.  Проблема использования электронных пилотажных дисплеев в системе отображения информации вертолетов / В.В. Давыдов [и др.] // Вестник Международной академии проблем человека в авиации и космонавтике. – 2007. – № 3. – С. 40–50.

17.  Зинченко, В. П. Роль моторных компонентов в процессах восприятия / В.П. Зинченко // Образ и деятельность. – М.: Изд. «Институт практической психологии»; Воронеж: НПО «МОДЭК», 1997. – С. 131–195.

18.  Колтунова, Т. И. Особенности движений глаз при осмотре динамической виртуальной среды / Т.И. Колту- нова, М.В. Петрушан, А.И. Самарин // Экспериментальная психология. – 2012. – Т. 5. – № 1. – С. 23–34.

19. Корнилова, Л. Н. Результаты исследования вестибулярного аппарата и функции восприятия пространства у космонавтов / Л.Н. Корнилова // Космическая биология и авиакосмическая медицина. – 1982. – Т. 16. – № 1. – С. 20–25.

20.  Влияние опорно-проприоцептивной депривации на зрительно-мануальное слежение и вестибулярную функцию / Л.Н. Корнилова [и др.] // Физиология человека. – 2013. – № 5. – С. 13–24.

21. Саенко, Д. Г. Характеристика позных коррекционных ответов до и после длительных космических полетов / Д.Г. Саенко, А.А. Артамонов, И.Б. Козловская // Физиология человека. – 2011. – Т. 37. – № 5. – С. 91–99.

22. Самарин, А. И. Нейросетевые модели в задачах управления поведением робота / А.И. Самарин // Труды III Всероссийской научно-технической конференции «НЕЙРОИНФОРМАТИКА-2001»: Лекции по нейроинформатике. – М.: МИФИ, 2001. – С. 62–102.

23. Завалова, Н. Д. Специфика психического образа, регулирующего действия человека в условиях искаженной аффе- рентации / Н.Д. Завалова, В.А. Пономаренко // Вопросы психологии. – 1984. – № 2. – С. 26–34.

24. Ломов, Б. Ф. Проблема образа в психологии / Б.Ф. Ломов // Вестник АН СССР. – 1985. – № 6. – С. 85–92.

25. Пономаренко, В. А. Развитие теоретических концепций пространственной ориентировки человека в особых условиях жизнеобеспечения / В.А. Пономаренко, А.А. Ворона, С.В. Алешин // Психологический журнал. – 1985. – Т. 6. – № 5. – С. 41–51.

26. Информационная технология добавления виртуаль- ного объекта в реальный мир. Часть 1 / Ф.М. Кулаков [и др.] // Труды СПИИРАН. – 2004. – Вып. 2. – Т. 1. – С. 236–256.

27. Удаленное управление робототехническими объектами в космических экспериментах серии «Контур» / В.С. Заборовский [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. – 2012. – № 6 (162). – C. 23–32.

28. Заборовский, В. С. Применение киберфизического подхода в задачах сетецентрического управления роботами / В.С. Заборовский, М.Ю. Гук, В.А. Мулюха // Робототехника и техническая кибернетика. – 2014. – № 2 (3). – С. 12–18.

29. Инженерно-психологические аспекты построения «тренажера-интерфейса» для дистанционного управления манипуляционным роботом / Б.И. Крючков [и др.] // Труды Международной научно-практической конференции «Психо- логия труда, инженерная психология и эргономика 2014» (Эрго 2014). – Санкт-Петербург, 2014. – С. 366–372.

30. Богомолов, Д. В. Система дистанционного экзоскеле- тонного управления и контроля состояния сложных систем в различных средах с использованием средств стереопространственных изображений, принципа синестезии и обучения / Д.В. Богомолов, В.П. Богомолов, А.Е. Никольский // Сб. трудов XIV Международной конференции «Проблемы управ- ления и моделирования в сложных системах» ПУМСС-2012. – Самара, 2012. – С. 184–190.

31. Windows on the World: 2D Windows for 3D Augmented Reality / S. Feiner [et al.] // Proc. 6th annual ACM symposium on User interface software and technology UIST'93. – Atlanta, USA, 1993. – P. 145–155.

32. Milgram, P. Applications of Augmented Reality for HumanRobot Communication / P. Milgram // Proc. International Conference on Intelligent Robotics and Systems IROS’93. – Yokohama, Japan, 1993. – P. 1467–1472.

33. Montgomery, J. F. Learning helicopter control through «teaching by showing» / J.F. Montgomery, G.A. Bekey // Proc. 37th IEEE Conference on Decision and Control, 1998. – Vol. 4. – P. 3647–3652.

34. Drascic, D. Stereoscopic Vision and Augmented Reality / D. Drascic // Scientific Computing & Automation 9. – 1993. – No. 7. – P. 31–34.

35. Ollero, A. Control and perception techniques for aerial robotics / A. Ollero, L. Merino // Annual Reviews in Control. – 2004. – Vol. 28 (2). – P. 167–178. 36. Кулаков, Ф. М. Информационная технология обучения роботов показом движений. Часть I. Концепция и принципы моделирования движений / Ф.М. Кулаков, С.Э. Чернакова // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2008. – № 7. – C. 23–28.