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A Novel Energy Compensation Scheme for Quality Enhancement in Time-delayed Teleoperation with Multi-DoF Haptic Data Reduction and Communication

Xu, Xiao und Singh, Harsimran und Liu, Qian und Panzirsch, Michael und Hulin, Thomas und Steinbach, Eckehard (2021) A Novel Energy Compensation Scheme for Quality Enhancement in Time-delayed Teleoperation with Multi-DoF Haptic Data Reduction and Communication. IEEE Transactions on Haptics. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TOH.2021.3103379. ISSN 1939-1412.

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2MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9512295

Kurzfassung

Efficient and low-delay exchange of haptic information plays a key role for the design of high-fidelity teleoperation systems that operate over real-world communication networks. In the presence of communication unreliabilities such as delay and packet loss, a combination of stability-ensuring control schemes and haptic data reduction approaches is essential to address the challenges from both the control and communication perspective. In this paper, we extend our previous one degree-of-freedom (DoF) solution to 3DoF that combines the time-domain passivity approach (TDPA) and the perceptual deadband-based (DB) haptic data reduction approach. We also extend the 1DoF energy compensation (EC) scheme to 3DoF for mitigating the control artifacts introduced by the inter-play of the TDPA and DB approaches. The 3DoF solution is analyzed in detail and verified through a real-world teleoperation setup. The performance of the proposed method and the existing solutions is compared through objective and subjective assessments. Experimental results show that by jointly considering the evaluated objective/subjective quality and the required packet rate, the proposed 3DoF solution with the EC scheme improves system performance significantly compared to the state-of-the-art solutions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/147083/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Novel Energy Compensation Scheme for Quality Enhancement in Time-delayed Teleoperation with Multi-DoF Haptic Data Reduction and Communication
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Xu, XiaoTechnical University of Munich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Singh, Harsimranharsimran.singh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Liu, QianDalian University of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Panzirsch, MichaelMichael.Panzirsch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0647-7147NICHT SPEZIFIZIERT
Hulin, ThomasThomas.Hulin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3814-075XNICHT SPEZIFIZIERT
Steinbach, EckehardTechnical University of Munich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-8853-2703NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 August 2021
Erschienen in:IEEE Transactions on Haptics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1109/TOH.2021.3103379
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1939-1412
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Teleoperation, TDPA, haptic data reduction
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Intuitive Mensch-Roboter Schnittstelle [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Panzirsch, Michael
Hinterlegt am:09 Dez 2021 12:55
Letzte Änderung:09 Dez 2021 13:04

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