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Enabling Interaction with Virtual Fluids and Mixed Media using a High Dexterity Hand Exoskeleton

Schmidt, Annika und Pereira, Aaron und Baker, Thomas und Pleintinger, Benedikt und Hulin, Thomas und Chen, Zhaopeng und Abbink, David A. und Lii, Neal Y. (2020) Enabling Interaction with Virtual Fluids and Mixed Media using a High Dexterity Hand Exoskeleton. In: 2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, SMC 2020. IEEE. IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 11-14 Oct 2020, Toronta, Canada. doi: 10.1109/SMC42975.2020.9283274. ISBN 978-1-7281-8526-2. ISSN 2577-1655.

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3MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9283274

Kurzfassung

Advances in exoskeleton technology now enable interacting with rigid objects in a virtual or remote environment using one's hand and fingertips. However, interaction with non-solid materials - such as liquids, sediments and regolith - alongside solids, can greatly extend the versatility of this technology. Rendering rigid objects adequately requires a control loop with high update rates, whereas fluid dynamics equations are computationally expensive. To accommodate this, the fluid dynamics can be simplified - particularly for fluids with high viscosity - resulting in a fast-to-calculate model to enabling haptic rendering of viscous fluids and rigid bodies simultaneously using DLR's Exodex Adam hand exoskeleton. Viscosity as a proprioceptive cue of fluids can be presented to the human through force feedback at multiple points on the human hand - fingers and palm - letting the user interact with a virtual environment in a more natural way and making the experience more immersive. We carry out two user studies to investigate the human perception abilities of virtual fluids rendered with simplified dynamics, and the discernability of different viscosity in virtual fluids compared real fluids. Results show that virtual media can give the user the perception of interacting with a fluid, even with simplified models, at a high update frequency. Furthermore, the material discernibility corresponds well to actual interaction with real viscous fluids. This shows great promise forward for haptic in-hand interaction in fluid and mixed media environments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/138657/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Enabling Interaction with Virtual Fluids and Mixed Media using a High Dexterity Hand Exoskeleton
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schmidt, Annikaannika.schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4718-4201NICHT SPEZIFIZIERT
Pereira, AaronAaron.Pereira (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baker, ThomasTom.mail.baker (at) gmail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pleintinger, BenediktBenedikt.Pleintinger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hulin, ThomasThomas.Hulin (at) DLR.dehttps://orcid.org/0000-0002-3814-075XNICHT SPEZIFIZIERT
Chen, ZhaopengZhaopeng.Chen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Abbink, David A.Delft University of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lii, Neal Y.neal.lii (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2020
Erschienen in:2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, SMC 2020
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/SMC42975.2020.9283274
Verlag:IEEE
ISSN:2577-1655
ISBN:978-1-7281-8526-2
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Robotic Systems, Haptic Interactions, Virtual Viscosity
Veranstaltungstitel:IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC)
Veranstaltungsort:Toronta, Canada
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:11-14 Oct 2020
Veranstalter :IEEE
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Weiterentwicklung Robotik - Mechatronik und Dynamik (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Hinterlegt von: Schmidt, Annika
Hinterlegt am:16 Dez 2020 14:18
Letzte Änderung:17 Nov 2023 14:27

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