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Haptic codecs for the Tactile Internet

Steinbach, Eckehard und Li, Shu-Chen und Gülecyüz, Basak und Hassen, Rania und Hulin, Thomas und Johannsmeier, Lars und Muschter, Evelyn und Noll, Andreas und Panzirsch, Michael und Singh, Harsimran und Xu, Xiao (2021) Haptic codecs for the Tactile Internet. In: Tactile Internet with Human-in-the-Loop Academic Press. Seiten 103-129. doi: 10.1016/B978-0-12-821343-8.00016-2. ISBN 978-0-12-821343-8.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128213438000162

Kurzfassung

This chapter discusses the state of the art and current investigations by the authors in the field of perceptual haptic coding. The discussion covers both kinesthetic and tactile codecs, which take different types of input and target different objectives. Kinesthetic codecs are designed to reduce the number of packets to be exchanged bidirectionally during network-based physical interaction. Bilateral teleoperation of a robotic system with force feedback is an example for this. A special requirement in this context is to ensure stability and reduce data traffic despite the negative impact of delay in the bidirectional exchange of kinesthetic information. For this purpose, we marry kinesthetic data reduction schemes with stabilizing control approaches and thereby improve the trade-off between stability, transparency, and network resource usage. Tactile codecs are designed to minimize the required transmission rate during unidirectional exchange of surface interaction information. Compared to the kinesthetic codecs they are more delay-tolerant. Both types of haptic codecs share the need to incorporate mathematical models of human perception. The development of such models is a current research challenge. To this end, we describe the most widely used models of human kinesthetic and vibrotactile perception and how they can be leveraged in perceptual coding schemes. Additionally, haptic codecs need to support multiple points of interaction. This requires a hierarchical design, where spatial redundancy (e.g., on a finger, among fingers, across the hand, arm, etc.) is exploited. Finally, haptic codecs need to be learning-oriented, which means that they need to support remote learning scenarios, such as learning from (remote) demonstrations. We also describe and analyze the performance of the kinesthetic and tactile codecs under consideration within the IEEE standardization activity P1918.1.1. We present both objective and subjective evaluation results and complement the chapter with a discussion of the available objective quality measures that have been found to accurately predict human judgments of compressed haptic signals. The development of haptic codecs requires interdisciplinary expertise from psychology, signal processing, applied information theory, control, and sensor/actuator development. Haptic codecs are a key enabler for a wide range of applications, e.g., in industry or medicine.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195235/
Dokumentart:Beitrag in einem Lehr- oder Fachbuch
Titel:Haptic codecs for the Tactile Internet
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Steinbach, EckehardTechnical University of Munich, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-8853-2703NICHT SPEZIFIZIERT
Li, Shu-ChenTechnische Universität Dresden, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gülecyüz, BasakTechnical University of Munich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hassen, RaniaTechnical University of Munich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hulin, ThomasThomas.Hulin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3814-075XNICHT SPEZIFIZIERT
Johannsmeier, LarsTechnical University of Munich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Muschter, Evelynevelyn.muschter (at) tu-dresden.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Noll, AndreasTechnical University of Munich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Panzirsch, MichaelMichael.Panzirsch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0647-7147NICHT SPEZIFIZIERT
Singh, Harsimranharsimran.singh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Xu, XiaoTechnical University of Munich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 März 2021
Erschienen in:Tactile Internet with Human-in-the-Loop
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1016/B978-0-12-821343-8.00016-2
Seitenbereich:Seiten 103-129
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Fitzek, Frank H.P.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Li, Shu-ChenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Speidel, StefanieNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Strufe, ThorstenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Simsek, MeryemNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reisslein, MartinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Academic Press
ISBN:978-0-12-821343-8
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Haptic codecs, haptic communication, haptic quality assessment, somatosensory processing
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 - Telerobotik
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Hulin, Dr. Thomas
Hinterlegt am:25 Mai 2023 12:20
Letzte Änderung:25 Mai 2023 12:20

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