Критерии оценки качества человеко-машинного интерфейса сельскохозяйственных роботов при выполнении совместных задач
Работая с нашим сайтом, вы даете свое согласие на использование файлов cookie. Это необходимо для нормального функционирования сайта, показа целевой рекламы и анализа трафика. Статистика использования сайта отправляется в «Яндекс» и «Google»
Научный журнал Моделирование, оптимизация и информационные технологииThe scientific journal Modeling, Optimization and Information Technology
cетевое издание
issn 2310-6018

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

idМотиенко А.И. idВатаманюк И.В. idСавельев А.И. idГузей Х. idЙокиш О.

УДК 004.5
DOI: 10.26102/2310-6018/2021.34.3.027

  • Аннотация
  • Список литературы
  • Об авторах

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.

Мотиенко Анна Игоревна
кандидат технических наук

WoS | Scopus | ORCID |

Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук

Санкт-Петербург, Россия

Ватаманюк Ирина Валерьевна

Email: Vatamaniuk.i.v@gmail.com

WoS | Scopus | ORCID | РИНЦ |

Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук

Санкт-Петербург, Россия

Савельев Антон Игоревич
кандидат технических наук

ORCID |

Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук

Санкт-Петербург, Российская Федерация

Гузей Хаджи Мехмет
кандидат технических наук

ORCID |

Эрзурумский Технический Университет

Эрзурум, Турция

Йокиш Оливер
Prof., Dr.-Ing.

ORCID |

Университет телекоммуникаций Лейпцига

Лейпциг, Германия

Ключевые слова: сельскохозяйственные роботы, БПЛА, человеко-машинный интерфейс, критерии оценки качества, групповое взаимодействие роботов, точечное земледелие

Для цитирования: Мотиенко А.И. Ватаманюк И.В. Савельев А.И. Гузей Х. Йокиш О. Критерии оценки качества человеко-машинного интерфейса сельскохозяйственных роботов при выполнении совместных задач. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2021;9(3). Доступно по: https://moitvivt.ru/ru/journal/pdf?id=1052 DOI: 10.26102/2310-6018/2021.34.3.027

475

Полный текст статьи в PDF

Поступила в редакцию 16.09.2021

Поступила после рецензирования 28.09.2021

Принята к публикации 29.09.2021

Опубликована 19.10.2021