将触觉反馈从指尖转移到手腕上的重新定位被认为是使与混合现实虚拟环境的触觉相互作用的一种方式，同时使手指免费完成其他任务。我们介绍了一对腕触觉触觉设备以及一个虚拟环境，以研究手指和触觉者之间的各种映射如何影响任务性能。腕部呈现的触觉反馈反映了由食指和拇指控制的虚拟物体和虚拟化头像之间发生的相互作用。我们进行了一项用户研究，比较了四个不同的手指触觉反馈映射和一个无反馈条件作为对照。我们评估了用户通过任务完成时间的指标，手指和虚拟立方体的路径长度以及在指尖处的正常和剪切力的大小来评估了用户执行简单的选择任务的能力。我们发现多次映射是有效的，并且当视觉提示受到限制时会产生更大的影响。我们讨论了方法的局限性，并描述了朝着腕部磨损设备进行多重自由度触觉渲染的下一步步骤，以改善虚拟环境中的任务性能。

机器人辅助的微创手术（RMI）缺乏触觉反馈是在手术过程中安全组织处理的潜在障碍。贝叶斯建模理论表明，与没有经验的外科医生相比，在RMIS期间，具有开放或腹腔镜手术经验的外科医生可以发展为组织刚度的先验。为了测试先前的触觉经验是否导致远程操作的力估计能力提高，将33名参与者分配到三个训练条件之一：手动操纵，用力反馈的远程操作或无力反馈的远程操作，并学会了将硅胶样品张紧到一套力值。然后，他们被要求执行张力任务，以及先前未经触觉的任务，而无需反馈而在远程操作下进行不同的力量值。与远程操作组相比，手动组在训练的力量范围之外的张力任务中具有较高的力误差，但在低力水平下，在触诊任务中显示出更好的速度准确性功能。这表明训练方式的动力学会影响远程操作过程中的力估计能力，如果在与任务相同的动态下形成，则可以访问先前的触觉体验。

人类可以利用身体互动来教机器人武器。当人类的动力学通过示范引导机器人时，机器人学习了所需的任务。尽管先前的工作重点是机器人学习方式，但对于人类老师来说，了解其机器人正在学习的内容同样重要。视觉显示可以传达此信息；但是，我们假设仅视觉反馈就错过了人与机器人之间的物理联系。在本文中，我们介绍了一类新颖的软触觉显示器，这些显示器包裹在机器人臂上，添加信号而不会影响相互作用。我们首先设计一个气动驱动阵列，该阵列在安装方面保持灵活。然后，我们开发了这种包裹的触觉显示的单一和多维版本，并在心理物理测试和机器人学习过程中探索了人类对渲染信号的看法。我们最终发现，人们以11.4％的韦伯（Weber）分数准确区分单维反馈，并以94.5％的精度确定多维反馈。当物理教授机器人臂时，人类利用单维反馈来提供比视觉反馈更好的演示：我们包装的触觉显示会降低教学时间，同时提高演示质量。这种改进取决于包裹的触觉显示的位置和分布。您可以在此处查看我们的设备和实验的视频：https：//youtu.be/ypcmgeqsjdm

天然用户界面正在上升。用于增强，虚拟和混合现实头架显示器的制造商正在越来越多地将新传感器整合到消费级产品中，从而允许没有其他硬件的手势识别。这为虚拟环境中的裸互动提供了新的可能性。这项工作提出了一种手势创作工具，用于特定对象的抓取手势，允许在现实世界中抓取虚拟对象。提出的解决方案使用模板匹配以进行手势识别，并且不需要技术知识来设计和创建定制的手势。在用户研究中，将提出的方法与捏合手势和控制虚拟对象的控制器进行了比较。根据准确性，任务完成时间，可用性和自然性比较不同的抓握技术。该研究表明，用所提出的方法创建的手势被用户视为比其他方法更自然的输入方式。

我们探索Calico是一种微型可重新定位的可穿戴系统，具有快速，精确的运动，用于体内相互作用，驱动和感应。印花布由两轮机器人和一条轨道机制或“铁路”组成，机器人在其上行驶。机器人具有独立的，尺寸很小，并且具有其他传感器扩展选项。轨道系统允许机器人沿着用户的身体移动并到达任何预定位置。它还包括旋转开关以启用复杂的路由选项，当提出发散轨道时。我们报告了印花布的设计和实施，并通过一系列的系统性能评估。然后，我们介绍一些应用程序方案和用户研究，以了解印花布作为舞蹈教练的潜力，并探索对我们情景的定性感知，以告知该领域未来的研究。

手腕驱动的矫形器设计用于帮助脊髓损伤的人，然而，这种控制策略所施加的运动限制可以阻碍移动性并导致身体运动异常。本研究表征了使用新型尼古斯掌握器，一种适配器矫正器的身体补偿，允许对未受害手动功能进行对象掌握的掌握。受试者执行一系列掌握和释放任务，以比较正常（测试控制）和约束的腕驱动模式，显示出由于约束而显示的显着补偿。电动机增强模式也与传统的手推车运作进行比较，以探讨混合人体机器人控制的潜在作用。我们发现被动手推车和电机增强模式都满足了在测试的各种任务中实现了不同的角色。因此，我们得出结论，一种灵活的控制方案，可以基于手头的任务改变干预的措施具有减少未来工作补偿的可能性。

机器人系统的远程操作用于精确而精致的物体抓握需要高保真的触觉反馈，以获取有关抓握的全面实时信息。在这种情况下，最常见的方法是使用动力学反馈。但是，单个接触点信息不足以检测软件的动态变化形状。本文提出了一个新型的远程触发系统，该系统可为用户的手提供动感和皮肤刺激，以通过灵敏地操纵可变形物体（即移液器）来实现准确的液体分配。实验结果表明，为用户提供多模式触觉反馈的建议方法大大提高了用远程移液器的剂量质量。与纯视觉反馈相比，当用户用多模式触觉界面与视觉反馈混合使用多模式触觉接口时，相对给药误差减少了66 \％，任务执行时间减少了18 \％。在CoVID-19，化学实验，有机材料和伸缩性的抗体测试期间，可以在精致的给药程序中实施该提出的技术。

反复出现或持续的尴尬身体姿势是与工作相关的肌肉骨骼疾病（MSD）发展最常见的危险因素之一。为了防止工人采用有害配置，也可以指导他们朝着更符合人体工程学的配置，可穿戴触觉设备可能是理想的解决方案。在本文中，在肢体姿势校正环境中评估了一个称为Ergotac的纤维ac式单元，称为袖口和称为袖口的滑动单元。使用定量与任务相关的指标和主观定量评估，比较了在十二个健康受试者中比较了他们提供单关节（肩膀或膝盖）和多关节（肩膀和膝盖）指导的能力。还建立了一个集成的环境，以简化参与传感器和反馈系统之间的沟通和数据共享。结果显示出两种设备的良好可接受性和直觉。 Ergotac似乎是肩膀的合适反馈装置，而袖口可能是膝盖的有效解决方案。这项比较研究虽然是初步的，但却是对两种设备进行有效全身姿势校正的潜在整合的促进，目的是开发反馈和辅助设备，以提高工人对危险工作条件的认识，从而防止MSD。

Grasping is an incredible ability of animals using their arms and limbs in their daily life. The human hand is an especially astonishing multi-fingered tool for precise grasping, which helped humans to develop the modern world. The implementation of the human grasp to virtual reality and telerobotics is always interesting and challenging at the same time. In this work, authors surveyed, studied, and analyzed the human hand-grasping behavior for the possibilities of haptic grasping in the virtual and remote environment. This work is focused on the motion and force analysis of fingers in human hand grasping scenarios and the paper describes the transition of the human hand grasping towards a tripod haptic grasp model for effective interaction in virtual reality.

Current Virtual Reality (VR) environments lack the rich haptic signals that humans experience during real-life interactions, such as the sensation of texture during lateral movement on a surface. Adding realistic haptic textures to VR environments requires a model that generalizes to variations of a user's interaction and to the wide variety of existing textures in the world. Current methodologies for haptic texture rendering exist, but they usually develop one model per texture, resulting in low scalability. We present a deep learning-based action-conditional model for haptic texture rendering and evaluate its perceptual performance in rendering realistic texture vibrations through a multi part human user study. This model is unified over all materials and uses data from a vision-based tactile sensor (GelSight) to render the appropriate surface conditioned on the user's action in real time. For rendering texture, we use a high-bandwidth vibrotactile transducer attached to a 3D Systems Touch device. The result of our user study shows that our learning-based method creates high-frequency texture renderings with comparable or better quality than state-of-the-art methods without the need for learning a separate model per texture. Furthermore, we show that the method is capable of rendering previously unseen textures using a single GelSight image of their surface.

在本文中，我们介绍了基于差异驱动器快照机器人和模拟的用户研究的基于倾斜的控制的实现，目的是将相同的功能带入真正的远程介绍机器人。参与者使用平衡板来控制机器人，并通过头部安装的显示器查看了虚拟环境。使用平衡板作为控制装置的主要动机源于虚拟现实（VR）疾病；即使是您自己的身体与屏幕上看到的动作相匹配的小动作也降低了视力和前庭器官之间的感觉冲突，这是大多数关于VR疾病发作的理论的核心。为了检验平衡委员会作为控制方法的假设比使用操纵杆要少可恶意，我们设计了一个用户研究（n = 32，15名女性），参与者在虚拟环境中驾驶模拟差异驱动器机器人， Nintendo Wii平衡板或操纵杆。但是，我们的预注册的主要假设不得到支持。操纵杆并没有使参与者引起更多的VR疾病，而委员会在统计学上的主观和客观性上都更加难以使用。分析开放式问题表明这些结果可能是有联系的，这意味着使用的困难似乎会影响疾病。即使在测试之前的无限训练时间也没有像熟悉的操纵杆那样容易使用。因此，使董事会更易于使用是启用其潜力的关键。我们为这个目标提供了一些可能性。

遥操作平台通常要求用户位于固定位置，以便可视化和控制机器人的运动，因此不提供具有多种移动性的操作员。一个例子是现有的机器人手术解决方案，该解决方案要求外科医生远离患者，附着在其头部必须固定的控制台上，并且它们的臂只能在有限的空间中移动。这在正常手术中的医生和患者之间产生了障碍。为了解决这个问题，我们提出了一个移动电话专业解决方案，外科医生不再机械地限制在控制控制台上，并且能够使用配备有无线传感器的手臂来远优步到患者床边的机器人，并通过光学查看内窥镜视频 - 通过头戴式显示器（HMDS）。我们评估我们的用户交互方法的可行性和效率，与标准的手术机器人机械手相比，通过两个任务，具有不同水平的所需灵活性。结果表明，通过足够的训练，我们所提出的平台可以获得类似的效率，同时为操作员提供额外的移动性。

本文描述了可以用于控制上限假体的人机界面的新框架。目的是从嘈杂的表面肌电图信号中估算人类的电动机意图，并在存在以前看不见的扰动的情况下，对假体（即机器人）执行电动机意图。该框架包括每个自由度的肌肉弯曲模型，一种学习用于估计用户电机意图的模型的参数值的方法，以及使用从肌肉模型获得的刚度和阻尼值来适应的可变阻抗控制器假体运动轨迹和动力学。我们使用人机界面的模拟版本在强大的人类的背景下进行实验评估我们的框架，以执行主要在手腕中攻击一种自由的任务，并以统一力场的形式考虑外部扰动这将手腕从目标上推开。我们证明我们的框架提供了所需的自适应性能，并且与数据驱动的基线相比，可以大大提高性能。

工业机器人的机器人编程方法是耗时的，并且通常需要运营商在机器人和编程中具有知识。为了降低与重新编程相关的成本，最近已经提出了使用增强现实的各种接口，为用户提供更直观的手段，可以实时控制机器人并在不必编码的情况下编程它们。但是，大多数解决方案都要求操作员接近真正的机器人的工作空间，这意味着由于安全危险而从生产线上移除它或关闭整个生产线。我们提出了一种新颖的增强现实界面，提供了用户能够建模工作空间的虚拟表示，该工作空间可以被保存和重复使用，以便编程新任务或调整旧任务，而无需与真正的机器人共同定位。与以前的接口类似，操作员随后可以通过操纵虚拟机器人来实时地控制机器人任务或控制机器人。我们评估所提出的界面与用户学习的直观和可用性，其中18名参与者为拆卸任务编写了一个机器人操纵器。

人类和机器人之间的物理互动可以帮助机器人学习执行复杂的任务。机器人臂通过观察人类在整个任务中指导它的方式来获得信息。虽然先前的作品专注于机器人如何学习，但它同样重要的是，这种学习对人类教师透明。显示机器人不确定性的视觉显示可能会传达此信息;然而，我们假设视觉反馈机制错过了人类和机器人之间的物理连接。在这项工作中，我们提出了一种柔软的触觉显示，它缠绕在机器人臂的表面并符合机器人臂的表面，在现有的触点点添加触觉信号，而不会显着影响相互作用。我们展示了软致动力如何产生突出的触觉信号，同时仍然允许在设备安装中的灵活性。使用心理物理学实验，我们表明用户可以准确地区分包裹展示的通胀水平，平均韦伯分数为11.4％。当我们在机器人操纵器的ARM周围放置包裹的显示器时，用户能够在样本机器人学习任务中解释和利用触觉信号，从而改善机器人需要更多培训的区域的识别，并使用户能够提供更好的演示。查看我们的设备和用户学习的视频：https://youtu.be/tx-2tqeb9nw

最近，针对各种实际应用，例如操纵学习，已经广泛探索了触觉手套。以前的手套设备具有不同的力驱动系统，例如形状记忆合金，伺服电动机和气动执行器；但是，这些提议的设备在快速运动，易于繁殖和安全问题方面可能难以置信。在这项研究中，我们提出了Magglove，这是一种具有线性电动机的可移动磁铁机制的新型触觉手套，以解决这些问题。拟议的Magglove设备是佩戴者手背面紧凑的系统，具有很高的响应性，易用性和良好的安全性。提出的设备是自适应的，随着电流流过线圈的大小的修饰。基于我们的评估研究，可以证实所提出的设备可以在给定任务中实现手指运动。因此，Magglove可以为操纵学习任务中的佩戴者学习水平提供量身定制的灵活支持。

虚拟现实（VR）中的运动是VR应用的重要组成部分。许多科学家正在以不同的变化来丰富社区，从而在VR中进行运动。一些最有前途的方法是基于手势的，不需要其他手持硬件。最近的工作主要集中在不同的运动技术的用户偏好和性能上。这忽略了在探索新方法时用户经历的学习效果。在这项工作中，可以调查用户是否可以迅速适应VR中基于手势的运动系统。参与者实施和测试了四种不同的运动技术。本文的目的是双重的：首先，它旨在鼓励研究人员考虑他们的研究中的学习效果。其次，本研究旨在洞悉用户在基于手势的系统中的学习效果。

远程运行是一种广泛采用的策略，用于控制需要高度灵巧运动和关键高级智力的复杂任务的机器人操纵器。经典的远程操作方案基于操纵杆的控制，或基于更直观的接口，这些界面将用户臂运动直接映射到一个机器人臂的运动中。当执行给定任务需要可重新配置的多个机器人ARM系统时，这些方法会限制。实际上，两个或多个机器人臂的同时进行近距离运行可以扩展操纵单元的工作空间，或增加其总有效载荷或提供其他优势。在可重新配置的多臂系统的不同阶段中，每个机器人可以充当独立的手臂，也可以充当一对合作的手臂，或者是虚拟大型机器人手的手指之一。该手稿提出了一个新型的远程注射框架，可以使个人和组合任何数量的机器人臂控制。多亏了设计的控制体系结构，人类操作员可以直观地选择提出的控制方式和操纵器，以使任务方便地通过用户界面执行。此外，通过Tele-Tele-Inverance范式，该系统可以通过让机器人模仿人类操作员的手臂阻抗和位置参考来解决需要物理互动的复杂任务。拟议的框架已通过8个主题，控制4个弗兰卡·埃米卡·熊猫机器人，并用7多杆执行远程触发任务。实验的定性结果向我们展示了我们框架的有希望的适用性。

可接受的是指对象允许的可能动作的感知。尽管其与人计算机相互作用有关，但没有现有理论解释了支撑无力形成的机制;也就是说，通过交互发现和适应的充分性。基于认知科学的加固学习理论，提出了一种综合性的无力形成理论。关键假设是用户学习在存在增强信号（成功/故障）时将有前途的电机动作与经验相关联。他们还学会分类行动（例如，“旋转”拨号），使他们能够命名和理由的能力。在遇到新颖的小部件时，他们概括这些行动的能力决定了他们感受到的能力。我们在虚拟机器人模型中实现了这个理论，它展示了在交互式小部件任务中的人性化适应性。虽然其预测与人类数据的趋势对齐，但人类能够更快地适应能力，表明存在额外机制。

为了在高移动性虚拟环境中实现柔软物体的高富度触觉渲染，我们提出了一种新颖的触觉显示dandeliontouch。一群无人机将触觉执行器传递给用户的指尖。 DandelionTouch的用户能够在不受设备工作区域限制的大空间中体验触觉反馈。重要的是，在与虚拟物体的长时间互动中，他们不会经历肌肉疲劳。手动跟踪和群控制算法允许用手动运动引导群，并避免在编队内部发生冲突。在这项研究中，研究了群体之间的阻抗连接的几种拓扑结构。该实验在实时在正方形轨迹上执行了一个遵循的实验，该实验表明，在恒星拓扑中连接的无人机执行了平均位置误差较低的轨迹（与其他阻抗拓扑相比，RMSE降低了20.6 \％与潜在的基于现场的群体控制相比，为40.9 \％。在所有具有阻抗行为的地层中，无人机的达到的速度比通过潜在场算法控制的群体高28％。此外，在与7名参与者的用户研究中评估了几种纤维骨架模式的感知。该研究表明，提议的时间延迟和频率调制的组合使用户可以同时成功识别VR中的表面特性和运动方向（平均识别率为70 \％，最大为93 \％）。 DandelionTouch建议在VR系统中提出一种新型的触觉反馈，无需手持或可穿戴界面。