Abstract. While virtual reality can greatly contribute to the feeling of presence when operating a telepresence robot, it can come with multiple difficulties to implement in a manner that would make the user feel comfortable. One of those tasks is choosing a locomotion control method. Traditional locomotion control methods for telepresence robot, such as joysticks, might be easy to use but are lacking in immersion. Non-traditional locomotion control methods, for example, a treadmill-type might increase the immersion but the cost of equipment is too high for many users.
In this study, we wanted to explore if the Wii Balance Board could be a suitable locomotion control method for a virtual reality telepresence robot. The Wii Balance Board was thought to possibly offer a low-cost and comfortable leaning-based locomotion control method for a telepresence robot. The Wii Balance Board was compared against joysticks, which were chosen as they are one of the most common locomotion control methods in virtual reality.
For the experiment, we created a simulated environment in which the subjects had to operate a virtual robot through an assigned path with various obstacles. A 3D-model of the University of Oulu was used as the virtual environment, as it was readily available and represented a possible use case environment for a telepresence robot. The experiment consisted of nine three-part runs. After each run, the subjects filled out a form related to their preferences, and performance data was collected during each run. We had planned to run experiments for 40 people, but due to the COVID-19 outbreak, we were forced to conduct tests with only two researchers instead.
After analyzing the results, we conclude that the Wii Balance Board is not suitable for controlling virtual reality telepresence robots in the tested environments. The Wii Balance Board was fatiguing to use after moderate periods of time and did not offer accurate enough control to be used in scenarios other than open environments. For future studies, we suggested to explore other options for joysticks, such as a balance board which would be better-designed for leaning purposes to compensate for the fatigue caused by constant leaning.Wii Balance Boardin tehokkuus ohjausmenetelmänä virtuaalitodellisuus etäläsnärobotille. Tiivistelmä. Vaikka virtuaalitodellisuus voi huomattavasti edistää läsnäolontunnetta käyttäessä etäläsnäolorobottia, siihen voi liittyä useiden haasteiden toteuttaminen tavoilla, jotka saavat käyttäjä saadaan tuntemaan olonsa mukavaksi. Yksi näistä haasteista on liikkeenohjaustyylin valitseminen. Perinteiset liikkeenohjaustyylit etäläsnäolorobotille, kuten ohjaussauvat, voivat olla helposti käytettäviä, mutta puutteellisia immersion kannalta. Epätavanomaiset liikkeenohjaustyylit, kuten juoksumattotyyppiset, voivat lisätä immersiota, mutta laitteistojen kustannukset ovat monille käyttäjille liian suuret.
Tässä tutkimuksessa halusimme selvittää, olisiko Wii Balance Board -tasapainolevy sopiva ohjausmenetelmä etäläsnäolorobotille virtuaalitodellisuudessa. Wii Balance Board voisi tarjota halvan ja mukavan nojaukseen perustuvan liikkeenohjaustyylin etäläsnäoloroboteille. Wii Balance Boardia verrattiin ohjaussauvoihin, jotka valittiin, koska ne ovat yksi yleisimmistä liikkeenohjausmenetelmistä virtuaalitodellisuudessa.
Tutkimusta varten loimme simuloidun ympäristön, jossa testihenkilöt ohjasivat virtuaalista robottia annettua reittiä pitkin erinäisiä esteitä väistellen. Ympäristönä käytimme Oulun Yliopistosta luotua virtuaalista mallia, koska se oli helposti saatavilla ja kuvasi mahdollista käyttötapausta etäläsnäolorobotille. Tutkimus koostui yhdeksästä kolmiosaisesta kierroksesta. Jokaisen kierroksen jälkeen koehenkilö täytti kyselyn mieltymykseen liittyen ja kierroksilta kerättiin tietoja suorituskykyyn liittyen. Olimme suunnitelleet tutkimuksen toteutettavaksi 40 henkilöllä, mutta COVID-19 taudin puhkeamisen takia meidän oli pakko suorittaa kokeita vain kahdella tutkijalla.
Tulosten analysoinnin jälkeen päättelimme, että Wii Balance Board ei ole sopiva virtuaalitodellisuus etäläsnäolorobottien ohjaamiseen testatuissa ympäristöissä. Wii Balance Board oli uuvuttava käyttää kohtalaisen pitkien ajanjaksojen jälkeen eikä se tarjonnut tarpeeksi tarkkaa ohjausta muissa, kuin avoimissa ympäristöissä. Tulevia tutkimuksia varten ehdotimme tutkia muita vaihtoehtoja ohjaussauvoille, kuten tasapainolevy, joka olisi paremmin suunniteltu nojaustarkoituksiin jatkuvan kaltevuuden aiheuttaman väsymyksen kompensoimiseksi
