Criteria for assessing quality of human-machine interface in a heterogeneous group of agricultural robots

Abstract

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 яблоньрассмотрены 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 heterogeneous agricultural robots’ interaction, namely, unmanned aerial vehicles and ground mobile platforms, are considered using the example of the automated point fertilization scenario on plantations of columnar apple trees. The criteria for assessing the quality of the human-machine interface for the formulation and implementation of agricultural robotics group tasks 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 situation awareness, the number of control actions, the accuracy of the situation diagnosis, the time of detection and the situation diagnosis, 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 with the means of intuitive human-machine interfaces.