Leaning-based control of an immersive telepresence robot

Abstract

This thesis presents an implementation of a leaning-based control method which allows using the body to drive a telepresence robot. The implementation consisted of a control mapping to drive a differential drive telepresence robot using a Nintendo Wii Balance Board (Wiiboard). The motivation for using a balance board as a control device was to reduce Virtual Reality (VR) sickness by using small movements of your own body matching the motions seen on the screen; matching the body movement to the motion seen on the screen could mitigate sensory conflict between visual and vestibular organs which is generally held as one of the main causes for VR sickness. A user study (N=32) was conducted to compare the balance board to joysticks, in which the participants drove a simulated telepresence robot in a Virtual Environment (VE) along a marked path using both control methods. The results showed that the joystick did not cause any more VR sickness on the participants than the balance board, and the board proved to be statistically significantly more difficult to use, both subjectively and objectively. The balance board was unfamiliar to the participants and it was reported as hard to control. Analyzing the open-ended questions revealed a potential relationship between perceived difficulty and VR sickness, meaning that difficulty possibly affects sickness. The balance board’s potential to reduce VR sickness was held back by the difficulty to use it, thus making the board easier to use is the key to enabling its potential. A few suggestions were presented to achieve this goal.

Tämä diplomityö esittelee nojautumiseen perustuvan ohjausmenetelmän toteutuksen, joka mahdollistaa etäläsnäolorobotin ohjaamisen käyttämällä kehoa. toteutus koostui ohjauskartoituksesta tasauspyörästö vetoisen etäläsnäolorobotin ohjaamiseksi Nintendo Wii Balance Board -tasapainolaudan avulla. Motivaatio tasapainolaudan käyttämiseen ohjauslaitteena oli vähentää virtuaalitodellisuus pahoinvointia käyttämällä pieniä oman kehon liikkeitä, jotka vastaavat näytöllä näkyviä liikkeitä; kehon liikkeen sovittaminen yhteen näytöllä nähtyyn liikkeeseen voi lieventää näkö- ja tasapainoelinten välistä aistiristiriitaa, jota pidetään yleisesti yhtenä pääsyistä virtuaalitodellisuus pahoinvointiin. Tasapainolautaa verrattiin ohjaussauvoihin käyttäjätutkimus (N=32), jossa osallistuja ajoivat simuloitua etäläsnäolorobottia virtuaaliympäristössä merkittyä reittiä pitkin käyttämällä molemmilla ohjausmenetelmiä. Tulokset osoittivat, että ohjaussauvat ei aiheuttanut osallistujille enempää virtuaalitodellisuus pahoinvointia kuin tasapainolauta, ja lauta osoittautui tilastollisesti merkitsevästi vaikeammaksi käyttää sekä subjektiivisesti että objektiivisesti. Tasapainolauta oli osallistujille tuntematon, ja sen ilmoitettiin olevan vaikeasti hallittava. Avointen kysymysten analysointi paljasti mahdollisen yhteyden koetun vaikeuden ja virtuaalitodellisuus pahoinvoinnin välillä, mikä tarkoittaa, että vaikeus voi mahdollisesti vaikuttaa pahoinvointiin. Tasapainolaudan vaikeus rajoitti sen potentiaalia vähentää virtuaalitodellisuus pahoinvointia, mikä tarkoittaa, että laudan käytön helpottaminen on avain sen potentiaalin saavuttamiseen. Muutamia ehdotuksia esitettiin tämän tavoitteen saavuttamiseksi.