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Exodex Adam - a reconfigurable dexterous haptic user interface for the whole hand

Lii, Neal Yi-Sheng und Pereira, Aaron und Dietl, Julian und Stillfried, Georg und Schmidt, Annika und Pleintinger, Benedikt und Chen, Zhaopeng und Elawad, Amal und Mentzer, Lauren und Pineault, Austin und Reisich, Philipp und Albu-Schäffer, Alin (2022) Exodex Adam - a reconfigurable dexterous haptic user interface for the whole hand. Frontiers in Robotics and AI, 8. Frontiers Media S.A. doi: 10.3389/frobt.2021.716598. ISSN 2296-9144.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2021.716598/

Kurzfassung

Applications for dexterous robot teleoperation and immersive virtual reality are growing. Haptic user input devices need to allow the user to intuitively command and seamlessly "feel" the environment they work in, whether virtual or a remote site through an avatar. We introduce the DLR Exodex Adam, a reconfigurable, dexterous, whole-hand haptic input device. The device comprises multiple modular, three degrees of freedom (3-DOF) robotic fingers, whose placement on the device can be adjusted to optimize manipulability for different user hand sizes. Additionally, the device is mounted on a 7-DOF robot arm to increase the user's workspace. Exodex Adam uses a front-facing interface, with robotic fingers coupled to two of the user's fingertips, the thumb, and two points on the palm. Including the palm, as opposed to only the fingertips as is common in existing devices, enables accurate tracking of the whole hand without additional sensors such as a data glove or motion capture. By providing "whole-hand" interaction with omnidirectional force-feedback at the attachment points, we enable the user to experience the environment with the complete hand instead of only the fingertips, thus realizing deeper immersion. Interaction using Exodex Adam can range from palpation of objects and surfaces to manipulation using both power and precision grasps, all while receiving haptic feedback. This article details the concept and design of the Exodex Adam, as well as use cases where it is deployed with different command modalities. These include mixed-media interaction in a virtual environment, gesture-based telemanipulation, and robotic hand-arm teleoperation using adaptive model-mediated teleoperation. Finally, we share the insights gained during our development process and use case deployments.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/189619/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Exodex Adam - a reconfigurable dexterous haptic user interface for the whole hand
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lii, Neal Yi-ShengNeal.Lii (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pereira, AaronAaron.Pereira (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietl, JulianNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stillfried, GeorgGeorg.Stillfried (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, Annikaannika.schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4718-4201NICHT SPEZIFIZIERT
Pleintinger, BenediktBenedikt.Pleintinger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chen, ZhaopengZhaopeng.Chen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Elawad, AmalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mentzer, LaurenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pineault, Austinaustin.pineault (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reisich, PhilippPhilipp.Reisich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albu-Schäffer, AlinAlin.Albu-Schaeffer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5343-9074142115914
Datum:3 März 2022
Erschienen in:Frontiers in Robotics and AI
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:8
DOI:10.3389/frobt.2021.716598
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Muniyandi, ManivannanIndian Institute of Technology Madras, IndiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Frontiers Media S.A
Name der Reihe:Section Haptics
ISSN:2296-9144
Status:veröffentlicht
Stichwörter:haptic user interface, hand exoskeletons, human–machine interface (HMI), human–robot interface (HRI), teleoperation
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 - On-Orbit Servicing [RO], R - Interagierende Robotersteuerung [RO], R - Autonomie & Geschicklichkeit [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Autonomie und Fernprogrammierung
Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Mechatronische Systeme
Hinterlegt von: Birkenkampf, Peter
Hinterlegt am:02 Nov 2022 14:54
Letzte Änderung:11 Sep 2023 13:25

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