Критерии оценки качества человеко-машинного интерфейса сельскохозяйственных роботов при выполнении совместных задач

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Sauro J. Measuring Task Times without Users. 2011. Доступно по: http://www.measuringusability.com/predicted-times.php (дата обращения 2020-12-14).

12. 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.

13. Comber T., Maltby J. R. Investigating Layout Complexity. CADUI. 1996; 209–228.

14. Курзанцева Л.И. Разработка адаптивного человеко-машинного интерфейса с использованием множества критериев оценки его качества. Управляющие системы и машины. 2011;6:46-51.

15. Nielsen J. Heuristic evaluation. Usability inspection methods. John Wiley & Sons, Inc., 1994;25–62.