来自 Rosenberg 的虚拟装置

Question

这不是一个技术问题，但我现在已经读过很多遍了，Virtual Fixtures，由 L.B. 开发。 Rosenberg 于 1992 年推出，是最早的增强现实应用之一。我想了解更多关于这个虚拟夹具的信息，但我看不到任何关于这个“应用程序”的信息网站。有人可以向我解释一下，Vitural Fixtures 是关于什么的吗？有没有好的文献资源？我在谷歌上发现的唯一东西是来自 ar 的历史摘要——没有人解释虚拟装置。

非常感谢

编辑:关于系统的图片也很有用:)

Answer 1

罗森伯格 1993 年的论文 Virtual fixtures: Perceptual tools for telerobotic manipulation解释了它们是什么，以及他用作应用程序的协议(protocol)。

如果您无法访问该文章，我将简要总结一下这个想法，我想在这里展示来自 Rosenberg 的图片并没有什么坏处。

这个想法是用户佩戴外骨骼来执行从运算符(operator)空间到远程环境的任务。此外，无论是外骨骼还是物理对象(在夹具板上)都会限制运算符(operator) ARM 的可能运动，就像物理尺子会限制铅笔的运动(这样您就可以更快地绘制直线并且更准确)。虚拟夹具和尺子的区别在于虚拟夹具在物理上并不存在在远程环境中 ，即实际执行任务的位置(它可以存在于运算符(operator)空间中)，但您仍然可以获得它的触觉(感官)反馈。例如，这就像外科医生在手术中能够拥有一把尺子，但出于显而易见的原因，您不能将这把尺子物理地穿过患者的 body 。



此外(这是创新的增强现实部分)，虚拟设备可以使用真实图像和渲染的虚拟设备的组合显示在现实世界之上。因此，您不仅可以通过外骨骼或实际尺子感觉到它们，而且还可以通过视觉系统看到它们，因此即使它们实际上并不存在于远程环境中，它也会增加您对固定装置实际存在于远程环境中的感觉。此处给出了使用的固定装置(平面)的示例:



总而言之，这些夹具可以帮助用户执行各种任务，在物理尺子无法物理共享实际发生任务的空间的情况下，给他更高的准确性。

文章的结论是:

The results confirm that overlaying abstract sensory information in the form of virtual fixtures on top of sensory feedback from a remote environment can greatly enhance teleoperator performance. Virtual fixtures composed of simple combinations of impedance surfaces and abstract auditory information increased operator performance by up to 70%. Analysis of some basic perceptual elements suggests that virtual fixtures enhance perfcrmance by simplifying the perception of the workspace, altering the conceptualization of the task, by providing localizing references to the remote worksite, and by reducing the demands on taxed sensory modalities by providing information through alternative sensory pathways. Post testing interviews revealed that the use of virtual fixtures caused subjects altered their conceptualization of the task such that a successful trial no longer just looked a certain way but also felt a certain way and sounded a certain way.