moitvivt Моделирование, оптимизация и информационные технологии Modeling, Optimization and Information Technology 2310-6018 Издательство 10.26102/2310-6018/2021.34.3.027 1052 Критерии оценки качества человеко-машинного интерфейса сельскохозяйственных роботов при выполнении совместных задач Criteria for assessing quality of human-machine interface of a heterogeneous group of agricultural robots 0000-0001-5388-8152 Ватаманюк Ирина Валерьевна Vatamaniuk Irina Valer'evna Vatamaniuk.i.v@gmail.com aff-1 0000-0003-1851-2699 Савельев Антон Игоревич Saveliev Anton Igorevich saveliev.ais@yandex.ru aff-2 0000-0002-2215-9536 Гузей Хаджи Мехмет Güzey Hacı Mehmet mehmet.guzey@erzurum.edu.tr aff-3 0000-0001-7411-4420 Йокиш Оливер Jokisch Oliver jokisch@hft-leipzig.de aff-4 0000-0002-0315-9485 Мотиенко Анна Игоревна Motienko Anna Igorevna anna.gunchenko@gmail.com aff-5 Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences Эрзурумский Технический Университет Erzurum Technical University Университет телекоммуникаций Лейпцига Hochschule für Telekommunikation Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences 01 01 2026 1 1 10.26102/2310-6018/2021.34.3.027 Copyright © Авторы, 2026 2026 This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License

В статье рассматриваются существующие решения в области человеко-машинных интерфейсов для обеспечения группового взаимодействия наземных роботов и беспилотных летательных аппаратов при выполнении задач сельского хозяйства и точечного земледелия. На примере сценария автоматизированного точечного внесения удобрений на плантации колоновидных яблонь рассмотрены различные аспекты взаимодействия гетерогенных сельскохозяйственных роботов, а именно беспилотных летательных аппаратов и наземных мобильных платформ. Определены критерии оценки качества человеко-машинного интерфейса для постановки и выполнения групповых задач сельскохозяйственной робототехники. Выделены наиболее эффективные из них: среднее время, необходимое пользователю для решения задачи по методике KLM-GOMS, оценка сложности системы по методике Т. Комбера и Дж. Мэлтби, правильность выполнения задачи, частота успешного выполнения задачи, время выполнения задачи, степень осведомленности о ситуации, количество управляющих действий, точность диагностики ситуации, время обнаружения и диагностики ситуации, поведение контролируемого технологического параметра, рабочая нагрузка, функциональное состояние оператора. Полученные результаты могут быть использованы при разработке стратегий совместной деятельности гетерогенных сельскохозяйственных роботов, контролируемой с помощью интуитивно понятных человеко-машинных интерфейсов.

The paper discusses existing solutions in the field of human-machine interfaces to ensure group interaction of ground robots and unmanned aerial vehicles when performing tasks in agriculture and spot farming. Various aspects of the interaction of heterogeneous agricultural robots, namely, unmanned aerial vehicles and ground mobile platforms, are considered using the example of a scenario of automated point fertilization on plantations of columnar apple trees. The criteria for assessing the quality of the human-machine interface for the formulation and implementation of group tasks of agricultural robotics are determined. The most effective of them are highlighted: the average time required for a user to solve a problem using the KLM-GOMS method, an assessment of the system complexity by the method of T. Comber and J. Maltby, the correctness of the task, the frequency of successful completion of the task, the time it takes to complete the task, the degree of awareness of the situation, the number of control actions, the accuracy of the diagnosis of the situation, the time of detection and diagnosis of the situation, the behavior of the controlled technological parameter, the workload, the functional state of the operator. The results obtained can be used to develop strategies for the joint activity of heterogeneous agricultural robots, controlled using intuitive human-machine interfaces.

 сельскохозяйственные роботы БПЛА человеко-машинный интерфейс критерии оценки качества групповое взаимодействие роботов точечное земледелие agricultural robots UAV human-machine interface quality assessment criteria group interaction of robots spot farming Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (проект № 18-58-76001 ЭРА_а). This research is supported by RFBR (project № 18-58-76001 ЭРА_а) References Андреев В.П., Плетенев П.Ф. Метод информационного взаимодействия для систем распределённого управления в роботах с модульной архитектурой. Труды СПИИРАН. 2018;2(57):134–160. DOI: 10.15622/sp.57.6. Ryumin D., Kagirov I., Axyonov A., Pavlyuk N., Saveliev A., Kipyatkova I., Zelezny M., Mporas I., Karpov A. A Multimodal User Interface for an Assistive Robotic Shopping Cart. Electronics. 2020;9(12):2093. DOI: 10.3390/electronics9122093. Tikanmäki A., Bedrník T., Raveendran R., Röning J. The remote operation and environment reconstruction of outdoor mobile robots using virtual reality. 2017 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation. 2017;1526–1531. DOI: 10.1109/ICMA.2017.8016043. Tikanmaki A., Roning J. Development of Mörri, a high performance and modular outdoor robot. 2009 IEEE International Conference on Robotics and Automation. IEEE, 2009;1441–1446. DOI: 10.1109/ROBOT.2009.5152437. Iqbal J., Xu R., Halloran H., Li C. Development of a Multi-Purpose Autonomous Differential Drive Mobile Robot for Plant Phenotyping and Soil Sensing. Electronics. 2020;9(9):1550. DOI: 10.3390/electronics9091550. Ju C., Son H.I. A distributed swarm control for an agricultural multiple unmanned aerial vehicle system. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering. 2019;233(10):1298-1308. DOI: 10.1177/0959651819828460. Jiao R. et al. An Intuitional End-to-End Human-UAV Interaction System for Field Exploration. Frontiers in Neurorobotics. 2019;13:117. DOI: 10.3389/fnbot.2019.00117. Galin R., Meshcheryakov R. Collaborative Robots: Development of Robotic Perception System, Safety Issues, and Integration of AI to Imitate Human Behavior. Proceedings of 15th International Conference on Electromechanics and Robotics" Zavalishin's Readings". Springer, Singapore, 2021;175-185. DOI: 10.1007/978-981-15-5580-0_14. Астапова М.А., Аксаментов Е.А. Использование спектральных ландшафтных индексов для детектирования препятствий в задачах навигации мобильных робототехнических платформ на сельскохозяйственных территориях. Известия Юго-Западного государственного университета. 2021;25(1):66–81. DOI: 10.21869/2223-1560-2021-25-1-66-81. Aksamentov E., Zakharov K., Tolopilo D., Usina E. Approach to Robotic Mobile Platform Path Planning Upon Analysis of Aerial Imaging Data. Proceedings of 15th International Conference on Electromechanics and Robotics “Zavalishin’s Readings”. – Springer, Singapore, 2021;93-102. DOI: 10.1007/978-981-15-5580-0_7. Sauro J. Measuring Task Times without Users. 2011. Доступно по: http://www.measuringusability.com/predicted-times.php (дата обращения 2020-12-14). Mayhew D.J. Keystroke level modeling as a cost justification tool. Cost-Justifying Usability. Morgan Kaufmann, 2005;465-XV. DOI: 10.1016/B978-012095811-5/50016-X. Comber T., Maltby J. R. Investigating Layout Complexity. CADUI. 1996; 209–228. Курзанцева Л.И. Разработка адаптивного человеко-машинного интерфейса с использованием множества критериев оценки его качества. Управляющие системы и машины. 2011;6:46-51. Nielsen J. Heuristic evaluation. Usability inspection methods. John Wiley & Sons, Inc., 1994;25–62.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.