テレオペレーション2026/11/10arXiv:2611.14062

建設ロボティクスのための人間参加型制御パラダイム：VR誘導テレオペレーションから半自律デュアルアーム操作まで

A human-in-the-loop Control Paradigm for Construction Robotics: From VR-Guided Teleoperation to Semi-Autonomous Dual-Arm Operation

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VR誘導テレオペレーション・半自律共有制御・ルールベース自律実行を状況に応じて切り替える人間参加型制御を提案し、両腕ロボットの外壁設置作業で有効性を検証した論文。

詳しい要約

1. どんなもの？

- 建設ロボティクス向けの human-in-the-loop 制御パラダイムを提案する論文 - 対象は接触を伴う dual-arm 建設タスク - VR-guided teleoperation、semi-autonomous shared control、rule-based autonomous execution の間を構造的に遷移できる - 没入型 VR 誘導、再利用可能な skill primitives の手動定義ライブラリ、shared-autonomy framework を統合 - 人間が supervisory/corrective authority を保持しつつ、反復的・精度重視の動作をロボットに委任

2. 先行研究と比べてどこがすごい？

- 既存手法は teleoperation と autonomy を別個の制御モードとして扱う傾向がある - 本研究は両者を分離せず、構造化された遷移として統合する点が特徴 - 人間とロボットの役割分担と command-priority rules を明示した shared-autonomy framework を導入 - これにより人間の監督・修正権限を保ちながら反復・精度重視動作を委任可能 - 具体的な先行研究名や定量的比較は要旨からは不明

3. 技術・手法の肝は？

- 没入型 VR guidance による teleoperation を基盤に据える - 再利用可能な skill primitives を手動でライブラリ化 - shared-autonomy framework に human-robot role allocation と command-priority rules を組み込む - VR-guided teleoperation、semi-autonomous shared control、rule-based autonomous execution の三モード間を構造的に遷移 - 環境擾乱やタスク不確実性に応じて人間関与の度合いを適応させる設計

4. どうやって有効だと検証した？

- dual-arm platform 上で代表的な facade-installation tasks により検証 - 十分に校正された nominal conditions では autonomous execution が最良性能 - 環境擾乱が autonomous pipeline の correction capability を超える場合、semi-autonomous control が resilience を改善 - semi-autonomous control は full teleoperation と比べ subjective operator workload を大幅に低減 - 具体的な被験者数や定量指標は要旨からは不明

5. 議論はある？

- 有効な建設ロボット制御はタスク・環境の不確実性に応じて人間関与を適応させるべきと主張 - 反復操作には autonomy、擾乱からの回復には shared control を用いる方針を導く - autonomous execution は nominal 条件下で最良だが、擾乱時の correction capability に限界がある点を議論 - semi-autonomous control の workload 低減効果を主観評価で示す - 限界や今後の課題の詳細は要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は？

- 要旨で参照・比較されている個別研究は明示されていない - 関連手法として shared-autonomy framework、teleoperation、skill primitives ベースの建設ロボティクス研究を辿るのが妥当 - dual-arm manipulation や contact-rich manipulation の autonomy 研究 - VR-guided teleoperation と human-in-the-loop control の先行研究 - 建設ロボティクスにおける facade-installation タスクの関連研究

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Jinhua Chen, Xiaoji Xu, Zhongyuan Liao, Huang Zhenmin, Zhang Ye, Changying Xiang

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Construction tasks in hazardous and unstructured environments require both human adaptability and robotic precision, yet existing approaches often treat teleoperation and autonomy as separate control modes. This paper presents a human-in-the-loop control paradigm that enables structured transitions among VR-guided teleoperation, semi-autonomous shared control, and rule-based autonomous execution for contact-rich dual-arm construction tasks. The proposed system combines immersive VR guidance, a manually defined library of reusable skill primitives, and a shared-autonomy framework with explicit human-robot role allocation and command-priority rules. This integration allows operators to retain supervisory and corrective authority while delegating repetitive and precision-critical actions to the robot. The paradigm is validated on a dual-arm platform through representative facade-installation tasks. Results show that autonomous execution provides the best performance under well-calibrated nominal conditions, whereas semi-autonomous control improves resilience when environmental disturbances exceed the predefined autonomous pipeline's correction capability. Semi-autonomous control also substantially reduces subjective operator workload compared with full teleoperation. These findings demonstrate that effective construction-robot control should adapt human involvement to task and environmental uncertainty, using autonomy for repeatable operations and shared control for disturbance recovery.

arXivで原文を読む →arXiv概要ページ

建設ロボティクスのための人間参加型制御パラダイム：VR誘導テレオペレーションから半自律デュアルアーム操作まで

詳しい要約

1. どんなもの？

2. 先行研究と比べてどこがすごい？

3. 技術・手法の肝は？

4. どうやって有効だと検証した？

5. 議論はある？

6. 次に読むべき論文は？

原文アブストラクト

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