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Analyse der Leistungsfähigkeit von pseudohaptischem Feedback zur Darstellung von Nachgiebigkeiten

Scherping, Nick :
Analyse der Leistungsfähigkeit von pseudohaptischem Feedback zur Darstellung von Nachgiebigkeiten.
TU Darmstadt, Institut EMK / FG MuST
[Bachelorarbeit], (2015)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Diese Bachelorarbeit widmet sich der Untersuchung von pseudohaptischem Feedback für Teleoperationssysteme. Es handelt sich dabei um eine technische Rückkopplungsmethode, die mechanische Eigenschaften, die normalerweise über die Haut und den Körper wahrgenommen werden, mit Hilfe visueller Wahrnehmung transportiert. Die Greifkraft eines Nutzers wird dafür in eine Auslenkung umgesetzt. Ein großer Vorteil dieser Methode ist, dass die Mensch-Maschinen-Schnittstelle ohne aktive mechanische Komponenten auskommt und nur eine Kraftsensorik benötigt. Ziel dieser Arbeit ist pseudohaptisches Feedback zu bewerten und den Einfluss bestimmter Faktoren auf die Wahrnehmung von Nachgiebigkeiten mit Hilfe von pseudohaptischem Feedback zu ermitteln. Als Grundlage stehen ein Teleoperationssystem und ein Modul mit variabel einstellbarer Nachgiebigkeit für die vorliegende Untersuchung zur Verfügung. Um pseudohaptisches Feedback zu bewerten, wird mit Hilfe statistischer Versuchsplanung eine Probandenstudie durchgeführt. Für die Versuchsplanung werden alle Einflussparameter des pseudohaptischen Feedbacks untersucht und folgenden vier Faktoren in Versuchen näher betrachtet: Der Rechenoperator der Auslenkungsberechnung unterscheidet, ob die Auslenkung über eine Subtraktion oder eine Division berechnet wird. Der Faktor für die Skalierung der Auslenkung betrachtet den Einfluss der Auslenkung. Dazu kommen der Verstärkungsfaktor der Greifkraft und ein Offsetwert für die Greifkraft als Faktoren. Das Teleoperationssystem wird in einen Versuchsaufbau integriert und für die Durchführung der Versuche automatisiert, um den Informationstransfer von pseudohaptischem Feedback zu messen. Die Faktoren werden in Stufen eingeteilt und dann durch eine Probandenstudie mit 21 Probanden untersucht. Für die Versuche wird ein teilfaktorieller Versuchsplan gewählt. Menschliche Einflüsse werden mittels Randomisierung der Ergebnisse herausgerechnet. Die Auswertung der Messergebnisse zeigt welchen Einfluss die Faktoren auf das pseudohaptische Feedback haben und unter welchen Bedingungen es besonders gut funktioniert. Es wird deutlich, dass der Rechenoperator ein wesentlicher Faktor für Qualität der Wahrnehmung ist. Bei Berechnung mit einer Division werden dabei die besten IT-Werte mit einem maximalen IT-estimate = 1,721 bit gemessen. Auch die Skalierung der Auslenkung hat bedeutenden Einfluss auf die Zielgröße der Versuche.

Typ des Eintrags: Bachelorarbeit
Erschienen: 2015
Autor(en): Scherping, Nick
Titel: Analyse der Leistungsfähigkeit von pseudohaptischem Feedback zur Darstellung von Nachgiebigkeiten
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Diese Bachelorarbeit widmet sich der Untersuchung von pseudohaptischem Feedback für Teleoperationssysteme. Es handelt sich dabei um eine technische Rückkopplungsmethode, die mechanische Eigenschaften, die normalerweise über die Haut und den Körper wahrgenommen werden, mit Hilfe visueller Wahrnehmung transportiert. Die Greifkraft eines Nutzers wird dafür in eine Auslenkung umgesetzt. Ein großer Vorteil dieser Methode ist, dass die Mensch-Maschinen-Schnittstelle ohne aktive mechanische Komponenten auskommt und nur eine Kraftsensorik benötigt. Ziel dieser Arbeit ist pseudohaptisches Feedback zu bewerten und den Einfluss bestimmter Faktoren auf die Wahrnehmung von Nachgiebigkeiten mit Hilfe von pseudohaptischem Feedback zu ermitteln. Als Grundlage stehen ein Teleoperationssystem und ein Modul mit variabel einstellbarer Nachgiebigkeit für die vorliegende Untersuchung zur Verfügung. Um pseudohaptisches Feedback zu bewerten, wird mit Hilfe statistischer Versuchsplanung eine Probandenstudie durchgeführt. Für die Versuchsplanung werden alle Einflussparameter des pseudohaptischen Feedbacks untersucht und folgenden vier Faktoren in Versuchen näher betrachtet: Der Rechenoperator der Auslenkungsberechnung unterscheidet, ob die Auslenkung über eine Subtraktion oder eine Division berechnet wird. Der Faktor für die Skalierung der Auslenkung betrachtet den Einfluss der Auslenkung. Dazu kommen der Verstärkungsfaktor der Greifkraft und ein Offsetwert für die Greifkraft als Faktoren. Das Teleoperationssystem wird in einen Versuchsaufbau integriert und für die Durchführung der Versuche automatisiert, um den Informationstransfer von pseudohaptischem Feedback zu messen. Die Faktoren werden in Stufen eingeteilt und dann durch eine Probandenstudie mit 21 Probanden untersucht. Für die Versuche wird ein teilfaktorieller Versuchsplan gewählt. Menschliche Einflüsse werden mittels Randomisierung der Ergebnisse herausgerechnet. Die Auswertung der Messergebnisse zeigt welchen Einfluss die Faktoren auf das pseudohaptische Feedback haben und unter welchen Bedingungen es besonders gut funktioniert. Es wird deutlich, dass der Rechenoperator ein wesentlicher Faktor für Qualität der Wahrnehmung ist. Bei Berechnung mit einer Division werden dabei die besten IT-Werte mit einem maximalen IT-estimate = 1,721 bit gemessen. Auch die Skalierung der Auslenkung hat bedeutenden Einfluss auf die Zielgröße der Versuche.

Freie Schlagworte: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen Haptik Versuchsplanung statistisch Telemanipulation Psychophysik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mess- und Sensortechnik
Hinterlegungsdatum: 22 Jun 2015 08:33
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv Institut EMK. Anfrage über Sekretariate

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB1891 Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn Datum: 03-12-2014

Ende Datum: 04-05-2015

ID-Nummer: 17/24 EMKB1891
Gutachter / Prüfer: Werthschützky, Prof. Roland
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