Neuroergonomska procena mentalnog opterećenja u adaptivnoj industrijskoj saradnji čovek-robot

[C. Caiazzo]

117 listova

The fifth industrial revolution, known as Industry 5.0 (IR5.0), is on its way to of integrating humans at the centre of production processes, resulting in creative industrial collaborative workplace designs. Collaborative robots, or cobots, enable enterprises to improve their social sustainability while maintaining efficiency. The deployment of these devices pave the way for human-robot collaboration (HRC), which combines the benefits of automation, such as efficiency and precision, with the versatility and soft skills of humans. Psychophysiological measurements in HRC, through the deployment of non-invasive, compact, and versatile sensors, can be used to identify and analyse the human's physiological responses, like the mental workload (MWL), to the robot engagement. In this sense, Neuroergonomics enables a more accurate estimation of the workload of the operator executing a task. MWL reflects the amount of mental effort required by an employee to complete a task. The PhD work presents a comparative analysis of three laboratory experimental scenarios: in the first, the participant assembles a component without the intervention of the robot (Standard Scenario); in the second scenario, the participant performs the same activity in collaboration with the robot (Collaborative Scenario); in the third scenario, the participant gets fully guided task in collaboration with the robot (Collaborative Guided Scenario). EEG analysis was applied to objectively and real-time assess mental workload. To decrease noise and artefacts, the data were pre-processed using several procedures such as Independent Component Analysis (ICA). The mental workload was calculated using a formula that correlated the most intense waves from the scalp during the analysis. The analysis was connected with questionnaires and observational data to evaluate the effectiveness of the task completed by the participant in the three different scenarios, as well as the impact of the cobot on the workforce. The goal of this analysis is to show the different responses of participants while working or not alongside the robot in terms of mental workload, efficiency, and productivity of the task.

Peta industrijska revolucija, poznata kao Industrija 5.0 (IR5.0), je na putu da integriše ljude u centar proizvodnih procesa, što rezultira kreativnim industrijskim kolaborativnom organizacijom radnog mesta. Kolaborativni roboti ili koboti, omogućavaju kompanijama da poboljšaju svoju društvenu održivost uz održavanje efikasnosti. Primena ove opreme otvara put saradnji čoveka i robota (HRC), koja kombinuje prednosti automatizacije, kao što su efikasnost i preciznost, sa svestranošću i mekim veštinama ljudi. Psihofiziološka merenja u saradnji čoveka i robota, kroz primenu neinvazivnih, kompaktnih i raznovrsnih senzora, mogu se koristiti za identifikaciju i analizu ljudskih fizioloških odgovora, poput mentalnog opterećenja (MWL), na zajednički rad sa robotom. U tom smislu, neuroergonomija omogućava tačniju procenu opterećenja operatera koji izvršava zadatak. MWL odražava količinu mentalnog napora potrebnog od strane zaposlenog da završi zadatak. Doktorska disertacija predstavlja komparativnu analizu tri laboratorijska eksperimentalna scenarija: u prvom, učesnik sprovodi proces montaže komponente bez intervencije robota (standardni scenario); u drugom scenariju, učesnik obavlja istu aktivnost u saradnji sa robotom (kolaborativni scenario); u trećem scenariju, učesnik dobija potpuno vođen zadatak u saradnji sa robotom (vođen kolaborativni scenario). EEG analiza je primenjena za objektivnu procenu mentalnog opterećenja u realnom vremenu. Da bi se smanjila buka i artefakti, podaci su prethodno obrađeni korišćenjem nekoliko procedura kao što je analiza nezavisnih komponenti (ICA). Mentalno opterećenje je izračunato korišćenjem formule koja je povezivala najintenzivnije talase sa kože glave tokom analize. Analiza je povezana sa upitnicima i opservacionim podacima kako bi se procenila efikasnost zadatka koji je učesnik obavio u tri različita scenarija, kao i uticaj kobota na radnu snagu. Cilj ove analize je da pokaže različite odgovore učesnika dok rade ili ne zajedno sa robotom u smislu mentalnog opterećenja, efikasnosti i produktivnosti zadatka.

Collaborative Robotics, Neuroergonomics, Industry 5.0, Human-Robot Collaboration, Mental Workload, Lean Manufacturing

Kolaborativna Robotika, Neuroergonomija, Industrija 5.0, Saradnja čovekrobot, Mentalno opterećenje, Lean proizvodnja

007.52:331.101.1(043)

Tekst