Rolling Handle for Hand Motion Guidance and Teleoperation

International audienceThis paper presents a grounded haptic device able to provide force feedback. The device is composed of a biaxial rocker module and a grounded base which houses two servomotors actuating a mobile platform through three constrained coupling structures. The mobile platform can apply kinesthetic haptic feedback to the user hand, while the biaxial rocker module has two analog channels which can be used to provide inputs to external systems

Design of a 2-DoF Haptic Device for Motion Guidance

International audienceWe present a 2-degrees-of-freedom (2-DoF) haptic device, which can be either used as a grounded or a hand-held device. It is composed of two platforms moving with respect to each other, actuated by two servomotors housed in one of structures. The device implements a rigid coupling mechanism between the two platforms, based on a threelegged 3-4R constrained parallel linkage, with the two servomotors actuating two of these legs. The device can apply position/kinesthetic haptic feedback to the user hand(s). This paper presents the device and its kinematics, together with a human subjects experiment where we evaluate its capabilities to provide meaningful directional information

Development of Risk Prediction Equations for Incident Chronic Kidney Disease

IMPORTANCE ‐ Early identification of individuals at elevated risk of developing chronic kidney disease  could improve clinical care through enhanced surveillance and better management of underlying health  conditions.  OBJECTIVE – To develop assessment tools to identify individuals at increased risk of chronic kidney  disease, defined by reduced estimated glomerular filtration rate (eGFR).  DESIGN, SETTING, AND PARTICIPANTS – Individual level data analysis of 34 multinational cohorts from  the CKD Prognosis Consortium including 5,222,711 individuals from 28 countries. Data were collected  from April, 1970 through January, 2017. A two‐stage analysis was performed, with each study first  analyzed individually and summarized overall using a weighted average. Since clinical variables were  often differentially available by diabetes status, models were developed separately within participants  with diabetes and without diabetes. Discrimination and calibration were also tested in 9 external  cohorts (N=2,253,540). EXPOSURE Demographic and clinical factors.  MAIN OUTCOMES AND MEASURES – Incident eGFR <60 ml/min/1.73 m2.  RESULTS – In 4,441,084 participants without diabetes (mean age, 54 years, 38% female), there were  660,856 incident cases of reduced eGFR during a mean follow‐up of 4.2 years. In 781,627 participants  with diabetes (mean age, 62 years, 13% female), there were 313,646 incident cases during a mean follow‐up of 3.9 years. Equations for the 5‐year risk of reduced eGFR included age, sex, ethnicity, eGFR, history of cardiovascular disease, ever smoker, hypertension, BMI, and albuminuria. For participants  with diabetes, the models also included diabetes medications, hemoglobin A1c, and the interaction  between the two. The risk equations had a median C statistic for the 5‐year predicted probability of  0.845 (25th – 75th percentile, 0.789‐0.890) in the cohorts without diabetes and 0.801 (25th – 75th percentile, 0.750‐0.819) in the cohorts with diabetes. Calibration analysis showed that 9 out of 13 (69%) study populations had a slope of observed to predicted risk between 0.80 and 1.25. Discrimination was  similar in 18 study populations in 9 external validation cohorts; calibration showed that 16 out of 18 (89%) had a slope of observed to predicted risk between 0.80 and 1.25. CONCLUSIONS AND RELEVANCE – Equations for predicting risk of incident chronic kidney disease developed in over 5 million people from 34 multinational cohorts demonstrated high discrimination and  variable calibration in diverse populations

Interfaces haptiques non fondées pour le guidage et le rendu d'interaction

Les systèmes haptiques sans sol jouent un rôle clé dans l'interaction homme-robot-environnement, les défis résident dans le développement de ces dispositifs, y compris la conception mécatronique, les algorithmes de rendu haptique, et la compréhension de la perception haptique. Dans cette thèse, nous présentons la conception de plusieurs dispositifs haptiques non ancrés dans le sol (portables et de poche) capables de générer diverses sensations tactiles pour l'homme en vue de l'application de la navigation et du rendu de l'environnement. Dans la première contribution, nous explorons le développement d'un dispositif cutané à porter sur plusieurs positions du corps pour appliquer un retour d'information sur la position et l'emplacement dans des scénarios de navigation. Dans la deuxième contribution, nous présentons la conception d'un mécanisme parallèle contraint pour le rendu haptique kinesthésique pour le guidage des mouvements de la main et le rendu tactile de type rencontre. Dans la troisième contribution, nous présentons un ensemble de dispositifs palmaires montés sur la main avec des effecteurs terminaux interchangeables, qui inspirent également l'exploration de matériaux souples et déformables pour le rendu des sensations tactiles. Enfin, dans la dernière contribution, nous étudions l'efficacité du retour haptique (kinesthésique, vibrotactile) pour l'entraînement des capacités motrices en réalité virtuelle.Unground haptic systems play key role in the human-robot-environment interaction, the challenges lie in the development of these devices, including the mechatronic design, haptic rendering algorithms and the understanding of haptic perception. In this thesis, we present the design of multiple ungrounded (wearable and handheld) haptic devices able to generate diverse touch sensations to the human for the application of navigation and rendering environment. In the first contribution, we explore the development of multiple-body-position wear cutaneous device for applying position/location feedback in navigation scenario. In the second contribution, we present the design of constrained parallel mechanism for kinesthetic haptic rendering for hand motion guidance and encounter-type touch rendering. In the third contribution, we present a set of hand-mounted palmar devices with interchangeable end-effectors, which also inspire the exploration of soft and deformable materials for touch sensation rendering. Finally, in the last contribution, we study the effectiveness of haptic feedback (kinesthetic, vibrotactile) for motor skill training in virtual reality

Interfaces haptiques non fondées pour le guidage et le rendu d'interaction

Unground haptic systems play key role in the human-robot-environment interaction, the challenges lie in the development of these devices, including the mechatronic design, haptic rendering algorithms and the understanding of haptic perception. In this thesis, we present the design of multiple ungrounded (wearable and handheld) haptic devices able to generate diverse touch sensations to the human for the application of navigation and rendering environment. In the first contribution, we explore the development of multiple-body-position wear cutaneous device for applying position/location feedback in navigation scenario. In the second contribution, we present the design of constrained parallel mechanism for kinesthetic haptic rendering for hand motion guidance and encounter-type touch rendering. In the third contribution, we present a set of hand-mounted palmar devices with interchangeable end-effectors, which also inspire the exploration of soft and deformable materials for touch sensation rendering. Finally, in the last contribution, we study the effectiveness of haptic feedback (kinesthetic, vibrotactile) for motor skill training in virtual reality.Les systèmes haptiques sans sol jouent un rôle clé dans l'interaction homme-robot-environnement, les défis résident dans le développement de ces dispositifs, y compris la conception mécatronique, les algorithmes de rendu haptique, et la compréhension de la perception haptique. Dans cette thèse, nous présentons la conception de plusieurs dispositifs haptiques non ancrés dans le sol (portables et de poche) capables de générer diverses sensations tactiles pour l'homme en vue de l'application de la navigation et du rendu de l'environnement. Dans la première contribution, nous explorons le développement d'un dispositif cutané à porter sur plusieurs positions du corps pour appliquer un retour d'information sur la position et l'emplacement dans des scénarios de navigation. Dans la deuxième contribution, nous présentons la conception d'un mécanisme parallèle contraint pour le rendu haptique kinesthésique pour le guidage des mouvements de la main et le rendu tactile de type rencontre. Dans la troisième contribution, nous présentons un ensemble de dispositifs palmaires montés sur la main avec des effecteurs terminaux interchangeables, qui inspirent également l'exploration de matériaux souples et déformables pour le rendu des sensations tactiles. Enfin, dans la dernière contribution, nous étudions l'efficacité du retour haptique (kinesthésique, vibrotactile) pour l'entraînement des capacités motrices en réalité virtuelle

Interfaces haptiques non fondées pour le guidage et le rendu d'interaction

Unground haptic systems play key role in the human-robot-environment interaction, the challenges lie in the development of these devices, including the mechatronic design, haptic rendering algorithms and the understanding of haptic perception. In this thesis, we present the design of multiple ungrounded (wearable and handheld) haptic devices able to generate diverse touch sensations to the human for the application of navigation and rendering environment. In the first contribution, we explore the development of multiple-body-position wear cutaneous device for applying position/location feedback in navigation scenario. In the second contribution, we present the design of constrained parallel mechanism for kinesthetic haptic rendering for hand motion guidance and encounter-type touch rendering. In the third contribution, we present a set of hand-mounted palmar devices with interchangeable end-effectors, which also inspire the exploration of soft and deformable materials for touch sensation rendering. Finally, in the last contribution, we study the effectiveness of haptic feedback (kinesthetic, vibrotactile) for motor skill training in virtual reality.Les systèmes haptiques sans sol jouent un rôle clé dans l'interaction homme-robot-environnement, les défis résident dans le développement de ces dispositifs, y compris la conception mécatronique, les algorithmes de rendu haptique, et la compréhension de la perception haptique. Dans cette thèse, nous présentons la conception de plusieurs dispositifs haptiques non ancrés dans le sol (portables et de poche) capables de générer diverses sensations tactiles pour l'homme en vue de l'application de la navigation et du rendu de l'environnement. Dans la première contribution, nous explorons le développement d'un dispositif cutané à porter sur plusieurs positions du corps pour appliquer un retour d'information sur la position et l'emplacement dans des scénarios de navigation. Dans la deuxième contribution, nous présentons la conception d'un mécanisme parallèle contraint pour le rendu haptique kinesthésique pour le guidage des mouvements de la main et le rendu tactile de type rencontre. Dans la troisième contribution, nous présentons un ensemble de dispositifs palmaires montés sur la main avec des effecteurs terminaux interchangeables, qui inspirent également l'exploration de matériaux souples et déformables pour le rendu des sensations tactiles. Enfin, dans la dernière contribution, nous étudions l'efficacité du retour haptique (kinesthésique, vibrotactile) pour l'entraînement des capacités motrices en réalité virtuelle

Interfaces haptiques non fondées pour le guidage et le rendu d'interaction

Unground haptic systems play key role in the human-robot-environment interaction, the challenges lie in the development of these devices, including the mechatronic design, haptic rendering algorithms and the understanding of haptic perception. In this thesis, we present the design of multiple ungrounded (wearable and handheld) haptic devices able to generate diverse touch sensations to the human for the application of navigation and rendering environment. In the first contribution, we explore the development of multiple-body-position wear cutaneous device for applying position/location feedback in navigation scenario. In the second contribution, we present the design of constrained parallel mechanism for kinesthetic haptic rendering for hand motion guidance and encounter-type touch rendering. In the third contribution, we present a set of hand-mounted palmar devices with interchangeable end-effectors, which also inspire the exploration of soft and deformable materials for touch sensation rendering. Finally, in the last contribution, we study the effectiveness of haptic feedback (kinesthetic, vibrotactile) for motor skill training in virtual reality.Les systèmes haptiques sans sol jouent un rôle clé dans l'interaction homme-robot-environnement, les défis résident dans le développement de ces dispositifs, y compris la conception mécatronique, les algorithmes de rendu haptique, et la compréhension de la perception haptique. Dans cette thèse, nous présentons la conception de plusieurs dispositifs haptiques non ancrés dans le sol (portables et de poche) capables de générer diverses sensations tactiles pour l'homme en vue de l'application de la navigation et du rendu de l'environnement. Dans la première contribution, nous explorons le développement d'un dispositif cutané à porter sur plusieurs positions du corps pour appliquer un retour d'information sur la position et l'emplacement dans des scénarios de navigation. Dans la deuxième contribution, nous présentons la conception d'un mécanisme parallèle contraint pour le rendu haptique kinesthésique pour le guidage des mouvements de la main et le rendu tactile de type rencontre. Dans la troisième contribution, nous présentons un ensemble de dispositifs palmaires montés sur la main avec des effecteurs terminaux interchangeables, qui inspirent également l'exploration de matériaux souples et déformables pour le rendu des sensations tactiles. Enfin, dans la dernière contribution, nous étudions l'efficacité du retour haptique (kinesthésique, vibrotactile) pour l'entraînement des capacités motrices en réalité virtuelle

Ungrounded haptic interfaces for guidance and interaction rendering

Unground haptic systems play key role in the human-robot-environment interaction, the challenges lie in the development of these devices, including the mechatronic design, haptic rendering algorithms and the understanding of haptic perception. In this thesis, we present the design of multiple ungrounded (wearable and handheld) haptic devices able to generate diverse touch sensations to the human for the application of navigation and rendering environment. In the first contribution, we explore the development of multiple-body-position wear cutaneous device for applying position/location feedback in navigation scenario. In the second contribution, we present the design of constrained parallel mechanism for kinesthetic haptic rendering for hand motion guidance and encounter-type touch rendering. In the third contribution, we present a set of hand-mounted palmar devices with interchangeable end-effectors, which also inspire the exploration of soft and deformable materials for touch sensation rendering. Finally, in the last contribution, we study the effectiveness of haptic feedback (kinesthetic, vibrotactile) for motor skill training in virtual reality.Les systèmes haptiques sans sol jouent un rôle clé dans l'interaction homme-robot-environnement, les défis résident dans le développement de ces dispositifs, y compris la conception mécatronique, les algorithmes de rendu haptique, et la compréhension de la perception haptique. Dans cette thèse, nous présentons la conception de plusieurs dispositifs haptiques non ancrés dans le sol (portables et de poche) capables de générer diverses sensations tactiles pour l'homme en vue de l'application de la navigation et du rendu de l'environnement. Dans la première contribution, nous explorons le développement d'un dispositif cutané à porter sur plusieurs positions du corps pour appliquer un retour d'information sur la position et l'emplacement dans des scénarios de navigation. Dans la deuxième contribution, nous présentons la conception d'un mécanisme parallèle contraint pour le rendu haptique kinesthésique pour le guidage des mouvements de la main et le rendu tactile de type rencontre. Dans la troisième contribution, nous présentons un ensemble de dispositifs palmaires montés sur la main avec des effecteurs terminaux interchangeables, qui inspirent également l'exploration de matériaux souples et déformables pour le rendu des sensations tactiles. Enfin, dans la dernière contribution, nous étudions l'efficacité du retour haptique (kinesthésique, vibrotactile) pour l'entraînement des capacités motrices en réalité virtuelle

Wearable cutaneous device for applying position/location haptic feedback in navigation applications

International audienceWe present a wearable cutaneous device capable of applying lateral stretch and position/location haptic feedback to the user's skin. It is composed of a 2D Cartesian-like structure able to move a pin on the plane parallel to the skin. The pin houses a small metallic sphere of 8 mm of diameter. The sphere can be either left free to rotate when the pin moves, providing location feedback about its absolute position, or kept fixed, providing skin stretch about its relative displacement. The device weighs 30 g for a workspace of 12×12 mm. This paper presents the device's design and actuation together with a perceptual evaluation of the position/location feedback provided by the device when worn around the forehead, forearm, and hand. Finally, we test the device in a preliminary human navigation task. Results show an average navigation error of 0.26 m, which is comparable to state-of-the-art vibrotactile guidance techniques using two vibrating armbands