Evaluation of haptic algorithms

Abstract

In dit werk worden een aantal evaluatiemethodes voorgesteld die het mogelijk maken om haptische algoritmes met elkaar te vergelijken. Door een steeds toenemende belangstelling naar haptische systemen is een noodzaak ontstaan naar een manier om de verschillende systemen met elkaar te vergelijken. In het eerste deel van de tekst wordt er een korte uitleg gegeven over haptics en haptische systemen, waarna er de theoretische achtergrond voorgesteld wordt die het mogelijk maakt om haptische systemen te evalueren. Een haptisch systeem is inherent niet-deterministisch omwille van de input van een menselijke gebruiker die niet nooit tweemaal exact dezelfde beweging kan uitvoeren. Verder veroorzaakt de terugkoppeling door force-feedback een bijkomende factor die ervoor zorgt dat vergelijkingen tussen systemen moeilijk zijn. De evaluatiemethode bestaat er hoofdzakelijk in het haptische apparaat en de menselijke gebruiker uit de ’vergelijking’ te vervangen door een computersysteem die input en output van het haptische algoritme verzorgt. Hierdoor bekomen we een deterministisch systeem dat met een input-set steeds dezelfde output zal genereren. Het oorspronkelijke concept van de evaluatiemethode veronderstelde dat zowel de botsingspunten, de benodigde rekentijd, het aantal botsingen, als de resulterende krachten gebruikt konden worden in de evaluatie, maar het is gebleken dat de vergelijking tussen krachten uit verschillende systemen geen vanzelfsprekende zaak is. Ook de vergelijking van botsingspunten is minder triviaal dan het oorspronkelijk leek door de toevoeging van het JND als factor in het evaluatie-proces wordt het plots moeilijk om een eenduidige evaluatie uit te voeren omdat niet noodzakelijk elke gebruiker dezelfde JND-waarden zal hebben. Die verschillende waarden zijn te wijten aan verschillen in gestalte en ervaring. Naast een aantal beperkingen die aan het licht zijn gekomen, hebben zich ook mogelijkheden gepresenteerd die niet rechtstreeks het doel van deze thesis waren. Met de voorgestelde methode is het ook mogelijk om in plaats van recording-sessies als input te gebruiken, mathematische formules te gebruiken die input genereren voor de haptische systemen. Dit zou zowel offline als online kunnen gebeuren. Met offline wordt bedoeld dat de input waarden op voorhand gegenereerd worden en niet veranderen met van de feedback van het haptische systeem, waarbij dit bij de online methode wel mogelijk is. Dit onderzoekspad is niet onderzocht in deze thesis, maar is mogelijk wel een interessante denkpiste voor toekomstig onderzoek. Er is ook een andere manier mogelijk om de twee algoritmes te vergelijken met elkaar. Men kan de set van botsingen beschouwen als een opeenvolging van punten in een 3d ruimte. Deze punten kunnen we bijgevolg zien als een curve. Aangezien elk algoritme zijn eigen curve zal genereren, waarvan elk punt berekend wordt uit een vaste inputwaarde, kunnen we de curves met elkaar gaan vergelijken en het verschil tussen de beide meten.