Flying Head: A Head Motion Synchronization Mechanism for Unmanned Aerial Vehicle Control

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Flying Head is an unmanned aerial vehicle (UAV) control mechanism, which synchronizes human head and robot motions. Previous telepresence research has centered on the use of robots that move along the ground using wheels or legs. Recently, telepresence research has expanded to include the use of remote flying robots. The accurate manipulation of such robots, is difficult, as their control typically involves hand-operated devices such as proportional R/C systems or joysticks. Using the Flying Head system, we can incorporate a robot control using human motions such as walking, looking around and crouching. Our system synchronizes the operator and UAV positions in terms of the horizontal and vertical positions and the yaw orientation. The operator can use the UAV more intuitively, as such manipulations are more in accord with kinesthetic imagery. The results of a user study shows that this method makes controlling the robot easier than with a joystick. In this paper, we also discuss flying telepresence applications such as capturing platforms, teleoperation, and sports training.

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Flying Headは人間の頭部動作と無人航空機(UAV)を同期する操作メカニズムである.遠隔操作型ロボットは,遠隔コミュニケーションや災害救助支援などの分野において発展しており,操作性は重要である.UAVも遠隔操作型ロボットの一種であり,災害地の監視や映像コンテンツ撮影などの分野で運用されている.UAVを制御するためには複数の制御パラメータを同時に入力する必要がある.これまでの代表的なUAVの操作デバイスに,R/Cプロポーショナルシステムやジョイスティックがあるが,複数のレバーやボタンを使用して機体を制御しなければならないため,正確な操作には長期の訓練が必要である.本研究ではUAV制御の入力操作として,人間の歩く,屈むといった身体動作を採用した.身体動作を利用することにより,前後左右への移動や回転といった制御パラメータを並列的に決定することができる.また,実際に身体を移動させるため,UAVの移動距離を身体感覚から見積もることができる.本手法の操作性検証として,静止オブジェクトと移動体を撮影する評価実験を実施した.検証の結果,ジョイスティックによる操作と比較したとき,本手法の方が有意に良好な結果を出した.最後に,本研究の成果を応用したアプリケーションについても議論した.


References

  • Keita Higuchi, Jun Rekimoto Flying Head: A Head Motion Synchronization Mechanism for Unmanned Aerial Vehicle Control,CHI2013 alt.chi,(2013. 4). [pdf]
  • 樋口啓太,暦本純一:Flying Head:頭部動作との同期による無人航空機の操作メカニズム,インタラクション2013,(2013. 3).
  • Keita Higuchi, Jun Rekimoto Flying Head: Head-synchronized Unmanned Aerial Vehicle Control for Flying Telepresence,Siggraph Asia 2012 Emerging Technologies,(2012. 12).[Prize!!]

Flying Head BibTeX


@inproceedings{Higuchi:2013:CHI,
 author = {Higuchi, Keita and Rekimoto, Jun},
 title = {Flying Head: A Head Motion Synchronization Mechanism for Unmanned Aerial Vehicle Control},
 booktitle = {CHI '13 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems},
 series = {CHI EA '13},
 year = {2013},
 isbn = {978-1-4503-1952-2},
 location = {Paris, France},
 pages = {2029--2038},
 numpages = {10},
 url = {http://doi.acm.org/10.1145/2468356.2468721},
 doi = {10.1145/2468356.2468721},
 acmid = {2468721},
 publisher = {ACM},
}