A Multi-Operator Mixed-Reality Interface for Multi-Robot Control and Coordination: Co-Located and Private Workspace Collaboration
作者: Omotoye Shamsudeen Adekoya, Antonio Sgorbissa, Carmine Tommaso Recchiuto
分类: cs.RO, cs.HC
发布日期: 2026-06-05
备注: Submitted to RO-MAN 2026
💡 一句话要点
提出混合现实接口以解决多操作者机器人协作问题
🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)
关键词: 多操作者控制 混合现实 机器人协作 任务执行 共享意识 远程操作 人机交互
📋 核心要点
- 现有的多操作者机器人控制方法在共享意识和防止干预冲突方面存在不足，影响协作效率。
- 本文提出了一种混合现实接口，支持共置和私有工作区模式，增强操作者之间的协作与任务执行。
- 实验结果表明，共置共享工作区在协作感和理解上显著优于私有工作区，提升了任务执行效果。
📝 摘要（中文）
多操作者对机器人团队的控制不仅需要共享任务信息，还需维护共同意识并防止冲突干预。基于之前的HORUS接口，本文提出了一种混合现实接口，扩展了单操作者多机器人监督至协作多操作者使用。该系统支持两种互补模式：共置共享工作区和私有工作区。通过场景构建、共享会话同步和每机器人控制租约的结合，支持协作监控、任务分配和远程操作，同时防止命令冲突。通过对36名参与者的研究评估，结果显示两种模式在任务执行上表现相当，但共置共享工作区显著提升了协作感、共享理解和交接清晰度，是更受欢迎的协作模式。
🔬 方法详解
问题定义：本文旨在解决多操作者在控制机器人团队时面临的共享意识不足和干预冲突问题。现有方法在协作时缺乏有效的机制来维护操作者之间的协调与理解。
核心思路：提出的混合现实接口通过支持共置和私有工作区模式，使操作者能够在同一物理空间或独立空间中有效协作，增强了任务执行的效率和协作感。
技术框架：系统架构包括场景构建、共享会话同步和每机器人控制租约三个主要模块。场景构建通过注册驱动的方式实现，确保操作者对环境的共同理解。共享会话同步则确保不同操作者之间的信息一致性。
关键创新：最重要的创新在于实现了共置共享工作区与私有工作区的有效结合，显著提升了操作者之间的协作效果。这一设计与传统的单操作者控制方法形成了鲜明对比。
关键设计：在技术细节上，系统采用轻量级的共享会话同步机制，确保低延迟的实时交互。同时，通过每机器人控制租约的设计，避免了操作者之间的命令冲突，提升了任务执行的安全性和效率。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
实验结果显示，在共置共享工作区模式下，操作者的协作感、共享理解和交接清晰度显著提升，且在任务执行效果上与私有工作区模式相当。这表明物理共置的工作区能够有效改善操作者之间的协调。
🎯 应用场景
该研究的潜在应用领域包括无人机编队、救援机器人、工业自动化等多种需要多操作者协作的场景。通过提升操作者之间的协作效率和任务执行效果，未来可在复杂环境下实现更高效的机器人控制与协调。
📄 摘要（原文）
Multi-operator control of robot teams requires not only access to the same mission information, but also mechanisms for maintaining shared awareness and preventing conflicting interventions. Building on our previous HORUS interface (Holistic Operational Reality for Unified Systems) we present a mixed-reality interface that extends single-operator multi-robot supervision to collaborative multi-operator use. The system supports two complementary modes: a co-located shared workspace, in which operators observe and manipulate the same mini-map in the same physical location, and a private-workspace mode, in which operators work on the same mission through independently placed local workspaces. The architecture combines registration-driven scene construction, lightweight shared-session synchronization, and per-robot control leases to support collaborative monitoring, tasking, and teleoperation while preventing conflicting commands. We evaluated the approach in a human-subject study with 36 participants (18 pairs) controlling three Nova Carter mobile robots in two search environments. The performance of the objective task was comparable across the two modes, indicating that both modes supported effective mission execution. However, the co-located shared workspace significantly improved perceived collaboration, shared understanding, and handoff clarity, and was the preferred collaborative mode. These results indicate that physically co-locating the MR workspace improves how operators coordinate even when the underlying robot-control tools remain unchanged.