Distributed haptic interface for applications in robotic teleoperation and rehabilitation

Abstract

A tecnologia háptica está cada vez mais presente na sociedade em áreas tão diversas como a saúde, a robótica e o lazer. Nesta dissertação desenvolveuse um dispositivo háptico com o objetivo de ser utilizado na teleoperação robótica e na reabilitação. O dispositivo desenvolvido permite ao utilizador, através de uma interface gráfica, controlar uma rede de mini-motores vibratórios individualmente ou utilizando estímulos previamente definidos. O utilizador consegue assim definir que motor, ou que conjunto de motores, pretende activar e a intensidade dos mesmos. No desenvolvimento do sistema utilizou-se a arquitetura ROS e a arquitetura Qt para a implementação do sistema de comunicação e da interface gráfica, e a plataforma Arduino para o comando dos motores vibratórios. Para a funcionalidade do dispositivo na área da reabilitação foi desenvolvida uma luva/manga composta por dezasseis motores vibratórios dispostos em pontos estratégicos tendo em conta os nervos do ser humano. Todo o sistema foi testado e avaliado por pessoal médico e por uma amostra de voluntários com vários backgrounds. Uma análise realizada aos dados recolhidos mostrou que o método proposto foi bem sucedido.

The haptic technology is increasingly present in society in diverse areas such as health, robotics and recreation. In the present work, a haptic device with the objective of being used in robotic teleoperation and rehabilitation was developed. The developed device allows the user, through the use of a graphical interface, to control a network of mini vibration motors, either individually or using predefined stimuli. Therefore, the user can define which motor, or which group of motors, to turn on and its intensity. In the development of the system the platform ROS and platform Qt were used in the implementation of the communication system and the graphical interface, and the platform Arduino was used to do the command of the vibration motors. To the functionality of the device, a glove/sleeve composed by sixteen vibration motors displayed in strategical points according the human being dermatomes was developed. The entire system was tested and evaluated by clinicians and by a sample of volunteers with different backgrounds. An analysis to the collected data showed that the proposed method was successful.