Flying Head: A Head Motion Synchronization Mechanism for Flying Telepresence

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Flying Head is a telepresence system that remotely connects humans and unmanned aerial vehicles (UAVs). UAVs are teleoperated robots used in various situations, including disaster area inspection and movie content creation. This study aimed to integrate humans and machines with different abilities (i.e., flying) to virtually augment human abilities. Precise manipulation of UAVs normally involves simultaneous control of motion parameters and requires the skill of a trained operator. This paper proposes a new method that directly connects the user’s body and head motion to that of the UAV. The user’s natural movement can be synchronized with UAV motions such as rotation and horizontal and vertical movements. Users can control the UAV more intuitively since such manipulations are more in accordance with their kinesthetic imagery; in other words, a user can feel as if he or she became a flying machine.

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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, A Flying Telepresence Platform to Augment Moving Sensation，Transaction of The Virtual Reality Society of Japan，Vol.19, No.3, (2014. 9).(in Japanese journal)
  • 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},
}