Let the Body Follow: Coupled Egocentric Control for Whole-Body Robot Teleoperation
作者: Tsung-Chi Lin, Yichen Xie, Chien-Ming Huang
分类: cs.RO
发布日期: 2026-07-20
💡 一句话要点
提出耦合自我中心控制以解决全身机器人遥操作协调问题
🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control) 支柱六：视频提取与匹配 (Video Extraction)
关键词: 全身遥操作 耦合控制 自我中心控制 机器人技术 用户体验 操作效率 家庭护理 服务机器人
📋 核心要点
- 现有的全身遥操作方法要求用户同时控制机器人的多个部件，难以保持任务意识并避免运动学或环境约束。
- 论文提出的耦合自我中心控制方法使得机器人躯干和底座能够自动响应用户的头部和手臂动作，简化了控制过程。
- 实验结果表明，该方法相比基线混合接口在物体操作效率、心理负担和用户体验等方面均有显著改善。
📝 摘要（中文）
全身遥操作要求用户在多个机器人组件之间协调感知、操作、姿态和移动，这一协调过程十分复杂。本文提出了一种耦合自我中心控制的方法，使得机器人的躯干和底座能够自动响应操作员的头部和手臂动作。用户无需为每个躯干或底座的调整提供明确的触控命令，而是可以专注于视线和手部控制。通过对TIAGo移动操控器进行的用户研究评估，耦合自我中心控制在物体操作效率、控制努力、心理需求和用户偏好等方面均表现出显著提升。
🔬 方法详解
问题定义：本论文旨在解决全身机器人遥操作中用户协调多个组件的复杂性，现有方法往往需要用户进行繁琐的手动控制，导致效率低下和心理负担加重。
核心思路：提出耦合自我中心控制，机器人躯干和底座自动响应用户的头部和手臂动作，用户可以专注于视线和手部控制，简化操作流程。
技术框架：该方法包括用户的头部和手臂动作捕捉模块、机器人控制模块和反馈模块，形成一个闭环控制系统。用户的头部姿态直接影响躯干高度和底座旋转，而手部动作则影响躯干运动和底座平移。
关键创新：最重要的创新在于通过耦合用户的自然动作与机器人控制，减少了对传统按钮控制的依赖，使得操作更加直观和高效。
关键设计：在设计中，头部的俯仰角度用于调整躯干高度，头部的偏航角度用于驱动底座旋转，末端执行器的高度用于调整躯干运动，末端执行器的工作空间边界则触发底座平移。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
实验结果显示，耦合自我中心控制在物体操作效率上提高了显著水平，减少了按钮控制的努力，降低了心理需求和整体工作负担，用户对躯干和底座控制的信心和偏好均有所提升。
🎯 应用场景
该研究的潜在应用领域包括家庭护理、服务机器人和工业自动化等场景。通过简化遥操作过程，提升用户体验和操作效率，未来可在更多复杂环境中实现高效的机器人协作与控制。
📄 摘要（原文）
Whole-body teleoperation requires users to coordinate perception, manipulation, posture, and mobility across multiple robot components. This coordination is difficult because users must simultaneously control the robot's head, arms, torso, and base while maintaining task awareness and avoiding kinematic or environmental constraints. In this paper, we propose coupled egocentric control, a body-following teleoperation approach in which the robot's torso and base automatically respond to the operator's head and arm motions. Rather than requiring explicit touchpad commands for every torso or base adjustment, the system lets users focus on gaze and hand control: head pitch adjusts torso height, head yaw drives base rotation, end-effector height adjusts torso motion, and end-effector workspace boundaries trigger base translation. We evaluate this approach in a user study on whole-body teleoperation of a TIAGo mobile manipulator for home-care-inspired tasks. Compared with a baseline hybrid interface, coupled egocentric control improves object manipulation efficiency, reduces button-based control effort and arm singularities, lowers mental demand and overall workload, and increases ease of use, ease of learning, confidence, and user preference for torso and base control.