Редукция сложности в интерфейсах робототехнических и эргатических систем

Сергеев Алексей Викторович
Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК), ведущий инженер, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, тел.: +7(921)975-04-97, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Сергеев Сергей Федорович ^*
д.псх.н., Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого (СПбПУ), профессор, заведующий научно-исследовательской лабораторией «Эргономика сложных систем», 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, тел.: +7(911)995-09-29, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Материал поступил в редакцию 15 мая 2019 года.

Аннотация
Рассматривается проблема редукции сложности взаимодействий человека и машины в интерфейсах сложных эргатических и робототехнических систем. Причина ее появления связана с ограничениями механизма сознания по обработке независимо существующих процессов управления, число которых не превышает пяти. Возможности управления сложными системами определяются способностью интерфейса привести в соответствие возможности оператора и сложность информационно-коммуникационной модели ситуации управления. Показаны пути решения данной проблемы методами классической инженерной психологии и эргономики в авиации на примере многофункциональных индикаторов и специализированных интерфейсов. Анализируются перспективы использования для управления автономными мобильными роботами технологии индуцированных виртуальных сред. Данная технология позволяет разделить алгоритмы управления в пространстве и времени, что снижает сложность управления мобильными роботами и уменьшает нагрузку на когнитивную систему оператора. Используемая при этом технология мультимодальных виртуальных сред позволяет повысить эффективность интерфейсных взаимодействий человека-оператора с управляемой технической системой. Показана специфика и варианты решения данной проблемы методами неклассической эргономики при проектировании интерфейсов сложных эрготехнических систем и мобильных роботов специального назначения.

Ключевые слова
Интерфейс «человек-робот», редукция сложности, индуцированные среды, виртуальная реальность, самоорганизация, неклассическая эргономика, управляющая коммуникация.

DOI
https://doi.org/10.31776/RTCJ.7204

Индекс УДК 

004.896

Библиографическое описание 
Сергеев А.В. Редукция сложности в интерфейсах робототехнических и эргатических систем / А.В. Сергеев, С.Ф. Сергеев // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 7. - №2. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2019. – С. 109-118.

Литература

1. Miller, George A. The magical number seven, plus or minus two: some limits on our capacity for processing information. – Text : unmediated // Psychological Review. – Vol. 63 (2), Mar 1956. – Pp. 81-97.
2. Стрелков Ю.К. Инженерная и профессиональная психология / Ю.К. Стрелков. – Текст : непосредственный. – Москва: Академия. – 2001. – 360 с.
3. Сергеев С.Ф. Роль механизма редукции в обучении и образовании / С.Ф. Сергеев. – Текст : непосредственный // Философия образования. – 2013. – № 1. – C.198-205.
4. Холодная М.А. Когнитивные стили: О природе индивидуального ума / М.А. Холодная. – Текст : непосредственный. – Москва: Пер СЭ. – 2002. – 304 с.
5. Kelly, George A. The Psychology of Personal Constructs. – Text : unmediated. – Vol. 1 and 2. – 1955. – New York: WW Norton.
6. Величковский Б.Б. Рабочая память и ситуационная осведомленность / Б.Б. Величковский. – Текст : непосредственный // Человеческий фактор в сложных технических системах и средах (ЭРГО 2018): труды III межд. конф. (4-7 июля 2018 года, Санкт-Петербург) / Под ред. А.Н. Анохина [и др.]. – Санкт-Петербург: МЭА, СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2018. – С. 263-268.
7. Alvarez G.A. The capacity of visual short-term memory is set both by visual information load and by number of objects / G.A. Alvarez, P. Cavanagh. – Text : unmediated // Psychological Science. – 2004. – Vol. 15. – Pp. 106-111.
8. Luck S.J. The capacity of visual working memory for features and conjunctions / S.J. Luck, E.K. Vogel. – Text : unmediated // Nature. – 1997. – Vol. 390. – Pp. 279-281.
9. Гусев А.Н. Внимание и память как детерминанты слепоты к изменению / А.Н. Гусев, О.А. Михайлова, А.Е. Кремлев. – Текст : непосредственный // Вестник МГУ. Серия 14 психология. – № 1. – 2015. – C. 20-41.
10. Гибсон Дж. Экологический подход к зрительному восприятию. – Текст : непосредственный. – Москва: Прогресс, 1988. – 464 с.
11. Луман Н. Невероятность коммуникации // Проблемы теоретической социологии. Вып. 3. / Отв. ред. А.О. Бороноев. – Текст : непосредственный – Санкт-Петербург: Изд-во СПбГУ. – 1994. – С. 43-55.
12. Сергеев С.Ф. Двойная контингенция в человеко-машинном взаимодействии / С.Ф. Сергеев. – Текст : непосредственный // Человеческий фактор: проблемы психологии и эргономики. – 2018. – № 2 (87). – С. 9-12.
13. Сергеев С.Ф. Механизмы ориентирующей педагогической коммуникации в обучении / С.Ф. Сергеев. – Текст : непосредственный // Школьные технологии. – 2014. – № 5. – С. 24-31.
14. Яценко А.Н. Разработка эргономических предложений к электронной индикации пилотажно-навигационных параметров на перспективных и модернизируемых вертолётах. – Текст : электронный // Труды МАИ: [эл. журнал]. – Вып. 38. – Режим доступа: http://trudymai.ru/upload/iblock/dc8/razrabotka-ergonomicheskikh-predlozheniy-k-elektronnoy-indikatsii-pilotazhno_navigatsionnykh-parametrov-na-perspektivnykh-i-moderniziruemykh-vertolyetakh.pdf. (дата обращения: 02.02.2019).
15. Cannon, Daniel, Perceived mental workload and operator performance of dexterous manipulators under time delay with master-slave interfaces. – Text : unmediated // 2015 IEEE In-ternational Conference on Computational Intelligence and Virtual Environments for Measurement Systems and Applications (CIVEMSA), 12-14 June 2015.
16. Сергеев А.В. Управление мобильным роботом космического назначения с применением виртуальной реальности/ А.В. Сергеев, М.Ю. Гук. – Текст : непосредственный // Пилотируемые полеты в космос. – 2018. – № 4 (29). – С. 44-52.
17. Гребенщиков А.В. Космический эксперимент «Теледроид»: «Исследование возможностей использования дистанционно управляемого антропоморфного робота для операционной поддержки деятельности космонавтов в условиях орбитального полета». – Текст : электронный / А.В. Гребенщиков, О.А. Сапрыкин. – Режим доступа: knts.tsniimash.ru/ru/src/Conf_InfRes/ГРЕБЕНЩИКОВ_А_В-пер.pdf. (дата обращения: 30. 08.2017).
18. Сергеев С.Ф. Эргономические проблемы проектирования интерфейса на базе индуцированных виртуальных сред / С. Ф. Сергеев. – Текст : непосредственный // Мир Авионики. – 2006. – № 3. – С. 62-67.

Полный текст статьи (pdf)