Investigadores de la Universidad Xi’an Jiaotong-Liverpool, el King’s College de Londres y la Universidad de Columbia Británica han desarrollado un sistema de realidad virtual (VR) para mejorar la interacción remota entre humanos y vehículos. El equipo ganó el Mejor Papel Premio en el XVIII Congreso Internacional de Realidad Virtual Continuum y su Aplicación en la Industria. La tecnología emplea la técnica de «mundo en miniatura» (WiM), que permite a los usuarios controlar vehículos terrestres no tripulados (UGV) con gestos manuales en dispositivos de realidad virtual. Este enfoque es particularmente útil para misiones de búsqueda y rescate, donde los UGV y los vehículos aéreos no tripulados (UAV) trabajan juntos.
Presentamos Worlds-in-Miniature para la tele operación eficiente de UGV
Worlds-in-Miniature (WiM) es una técnica que ofrece una réplica a escala reducida del entorno original, combinando las ventajas de un espacio de operación, un mapa cartográfico y una interfaz que permite a los usuarios observar la vista general y los detalles rápidamente. Esta técnica se ha aplicado al control remoto de drones usando VR, pero su potencial en la manipulación de teleoperadores y drones sigue sin explorarse. Los enfoques tradicionales para el control remoto de drones teleoperadores se basan en monitores de computadora para mostrar información y teclados, ratones o joysticks para controlar el dron. Sin embargo, estos métodos convencionales tienen limitaciones, especialmente cuando se controlan UGV con perspectivas de cámara fija.
Los UGV se usan comúnmente en operaciones de búsqueda y rescate, donde pueden controlarse de forma remota en función de las imágenes en tiempo real transmitidas por los UAV. Esta combinación de perspectivas aéreas y terrestres permite búsquedas a gran escala sin puntos ciegos, lo que hace que el proceso sea muy eficiente. Sin embargo, el método tradicional de operar los UGV usando dos joysticks puede ser un desafío, ya que el ángulo de la cámara del UAV es fijo y la perspectiva del mapa no cambia cuando el vehículo cambia de dirección[2]. Esto puede generar dificultades para distinguir entre izquierda y derecha, lo que afecta negativamente el control del operador sobre el UGV.
Implementando WiM para un mejor control e interacción natural
Para hacer frente a estos desafíos, el equipo de investigación aplicó la técnica WiM al sistema remoto de interacción humano-vehículo, proporcionando una perspectiva en primera persona que se mueve con el vehículo. Este enfoque innovador permite a los operadores controlar los UGV de manera más conveniente y precisa mediante gestos con las manos, como agarrar y mover, en dispositivos de realidad virtual. La interfaz de realidad virtual basada en WiM no solo aborda las limitaciones de los métodos tradicionales, sino que también admite a los teleoperadores en su interacción y control de un UGV en miniatura directamente en el mapa en miniatura.
Los investigadores realizaron un estudio de usuarios comparando cuatro condiciones, que consisten en dos factores: visibilidad del mapa y métodos de control, para evaluar la efectividad de su enfoque. Los hallazgos mostraron que la técnica WiM mejoró significativamente el rendimiento de los teleoperadores, redujo su carga de trabajo y mejoró su preferencia por las tareas de tele operación. En consecuencia, la investigación del equipo contribuye a la comunidad de realidad virtual al proporcionar una interfaz de realidad virtual basada en WiM para la tele operación de UGV y abrir puertas para otros investigadores interesados en diseñar interfaces de realidad virtual en contextos similares.
Aplicaciones más allá de las misiones de búsqueda y rescate
Si bien el enfoque principal de esta investigación está en las misiones de búsqueda y rescate, la tecnología tiene el potencial para aplicaciones más amplias. Jialin Wang, el segundo autor del artículo y estudiante de doctorado en la Escuela de Tecnología Avanzada, expresó su esperanza de que la tecnología contribuya a campos como la medición agrícola, la televisión y el cine, y más.
El Dr. Yushan Pan, supervisor del equipo de investigación del Departamento de Computación de la Universidad Xi’an Jiaotong-Liverpool, destacó la capacidad de la interfaz del equipo para permitir a los usuarios controlar los UGV de manera más flexible y precisa en la perspectiva de la vista superior. El documento de investigación también ofrece información única para investigadores de todo el mundo en áreas como la colaboración natural entre humanos y máquinas y el control remoto. Con su investigación interdisciplinaria utilizando robots, control remoto y realidad virtual, el equipo demostró que el control remoto de los UGV se puede lograr incluso sin monitores de computadora, teclados, ratones o joysticks, lo que hace que la interacción remota entre humanos y UGV sea más natural.