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Sensorimotor impairment and haptic support in microgravity

Weber, Bernhard und Riecke, Cornelia und Stulp, Freek (2021) Sensorimotor impairment and haptic support in microgravity. Experimental Brain Research. Springer. doi: 10.1007/s00221-020-06024-1. ISSN 0014-4819.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s00221-020-06024-1.pdf

Kurzfassung

Future space missions envisage human operators teleoperating robotic systems from orbital spacecraft. A potential risk for such missions is the observation that sensorimotor performance deteriorates during spaceflight. This article describes an experiment on sensorimotor performance in two-dimensional manual tracking during different stages of a space mission. We investigated whether there are optimal haptic settings of the human-machine interface for microgravity conditions. Two empirical studies using the same task paradigm with a force feedback joystick with different haptic settings (no haptics, four spring stiffnesses, two motion dampings, three masses) are presented in this paper. (1) A terrestrial control study (N = 20 subjects) with five experimental sessions to explore potential learning effects and interactions with haptic settings. (2) A space experiment (N = 3 cosmonauts) with a pre-mission, three mission sessions on board the ISS (2, 4, and 6 weeks in space), and a post-mission session. Results provide evidence that distorted proprioception significantly affects motion smoothness in the early phase of adaptation to microgravity, while the magnitude of this effect was moderated by cosmonauts' sensorimotor capabilities. Moreover, this sensorimotor impairment can be compensated by providing subtle haptic cues. Specifically, low damping improved tracking smoothness for both motion directions (sagittal and transverse motion plane) and low stiffness improved performance in the transverse motion plane.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/141079/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Sensorimotor impairment and haptic support in microgravity
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Weber, BernhardBernhard.Weber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7857-0201NICHT SPEZIFIZIERT
Riecke, CorneliaCornelia.Riecke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stulp, FreekFreek.Stulp (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Januar 2021
Erschienen in:Experimental Brain Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s00221-020-06024-1
Verlag:Springer
ISSN:0014-4819
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Microgravity · Force feedback · Haptic interfaces · Sensorimotor performance
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
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Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Kognitive Robotik
Hinterlegt von: Weber, Dr. Bernhard
Hinterlegt am:28 Apr 2021 14:28
Letzte Änderung:27 Jun 2023 15:04

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