Ready Robot One: Teleoperazione e manipolazione

Abstract

Il concetto di teleoperazione robotica si basa sull’idea di controllare macchinari come robot umanoidi o manipolatori per compiere attività delicate, pericolose o altrimenti inaccessibili in ambienti remoti rispetto alla posizione dell’operatore. La crescita di nuove tecnologie, come i visori per la realtà virtuale, ha portato allo sviluppo di soluzioni innovative in questo settore, proponendo approcci differenti per eseguire la teleoperazione in modo più intuitivo e coinvolgente. L'obiettivo di questa tesi è sviluppare un'architettura intuitiva per eseguire la manipolazione remota con il robot umanoide TIAGo++, facendo uso della tecnologia della realtà virtuale per fornire un feedback visivo e garantire un'esperienza utente superiore. L'idea è ottenere un sistema portatile che consenta all'operatore di controllare il robot semplicemente muovendo la parte superiore del corpo, senza la necessità di dispositivi esterni o joystick. Ciò viene realizzato con l'aiuto del visore Oculus Quest 2, che estrae le informazioni sui movimenti della testa e delle mani dell'operatore, mostrando il punto di vista del robot attraverso una telecamera stereo Zed Mini montata sulla testa del robot. L'intuitività e l'usabilità del sistema sviluppato vengono infine valutate attraverso alcuni esperimenti, nei quali un gruppo di partecipanti è invitato a eseguire semplici compiti di raccolta e posizionamento muovendo le mani per controllare TIAGo. I risultati dimostrano che anche le persone non familiari con gli argomenti e gli strumenti trattati in questa tesi sono in grado di controllare correttamente il robot, evidenziando la facilità d'uso e l'efficienza dell'architettura proposta.

The concept of robotic teleoperation is based on the idea of controlling machines as humanoid robots or manipulators, to perform delicate, dangerous or otherwise inaccessible tasks in remote environments with respect to the operator’s location. The arise of new technologies such as virtual reality headsets, brought the development of innovative solutions in this sector, that propose different approaches to perform teleoperation in more intuitive and immersive ways. The aim of this thesis is to develop an intuitive architecture to perform remote manipulation with TIAGo++ humanoid robot, making use of virtual reality technology to provide visual feedback and to ensure a superior user experience. The idea is to obtain a portable system that allows the operator to control the robot simply by moving their upper body, without the need for external devices or joysticks. This is achieved with the help of the Oculus Quest 2 headset, which extracts the information about the human’s head and hand movements, and shows the robot’s point of view via a Zed Mini stereo camera mounted on the robot’s head. The intuitiveness and usability of the developed system is eventually evaluated with some experiments, in which a group of participants is asked to perform simple pick and place tasks by moving their hands to control TIAGo. The results show that people who are not familiar with the topics and the instruments addressed in this thesis are still able to control the robot correctly, proving the ease of use and efficiency of the architecture.