Эргономические аспекты синтеза систем отображения внешней обстановки оператору при дистанционном управлении автономными мобильными роботами

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Эргономические аспекты синтеза систем отображения внешней обстановки оператору при дистанционном управлении автономными мобильными роботами

Сыркин Леонид Давидович

доктор психологических наук, кандидат медицинских наук

профессор, кафедра медицинской психологии, Государственный социально-гуманитарный университет

Усов Виталий Михайлович

доктор медицинских наук

ведущий научный сотрудник, Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина



Аннотация

Авторы подробно рассматривают аспекты человеко-машинного взаимодействия оператора с группой автономных мобильных роботов, в частности оптимизированных с эргономических позиций способов отображения человеку-оператору информации для принятия решений в режиме дистанционного контроля. Исследуются эргономические аспекты применения режимов визуализации, облегчающих восприятие и перекодирование навигационной обстановки для оперативного «включения» оператора в управление в супервизорном режиме при выявлении в ходе визуального контроля коллизий автономных мобильных роботов. Исследованы базовые подходы к построению средств деятельности с опорой на теоретические взгляды о системе регуляции деятельности оператора с учетом профессий, близких по содержанию выполняемой деятельности. Методология исследования объединяет методы эргономики, системного анализа, инженерной психологии, психологии труда, проектирования человеко-машинных интерфейсов. Основными результатом проведенного исследования является эргономическая характеристика средств деятельности операторов в процессе динамического наблюдения перемещений мобильных роботов в зоне контроля с учетом имеющихся разработок для близких аналогов профессий, а также приоритетные направления проработки человеко-машинного интерфейса систем коммуникации оператора с одним или группой автономных мобильных роботов.

Ключевые слова: эргономика, психология труда, человеко-машинный интерфейс, инженерно-психологическое проектирование, индикация внешней обстановки, автономный мобильный робот, человеко-машинное взаимодействие, психофизиология, эргономическая экспертиза, психологическое проектирование

The authors of the research focuse on the aspects of human-computer interaction between an operator and a group of autonomous mobile robots, in particular, optimized ergonomic ways of displaying information to a human operator in the decision-making process in the remote control mode. The authors study ergonomic aspects of imaging modes used to facilitate perception and transcoding to navigation for a quick inclusiong of an operator into the management in the supervisory mode in case there is interference with autonomous mobile robots determined in the course of the visual control. The authors analyze basic approaches to arranging activity means relying on theoretical views regarding regulation of the activities of the system operator taking into account occupations with similar activities. The research methodology combines ergonomics methods, systems analysis, engineering psychology, labour psychology, and design of human-machine interfaces. The main result of the research is the ergonomic description of activity means used by operators in the course of case monitoring over mobile robots in a given control zone taking into account available developments for similar professions as well as description of the priority areas for developing HMI operator communication systems with an autonomous mobile robot or a group of autonomous mobile robots.

Keywords:

ergonomics, labour psychology, man-machine interface, engineering-psychological design, external environment indication, autonomous mobile robot, man-machine interaction, ergonomic expertise, psychophysiology, psychological design

оператор робот информация человек машина



Введение

В настоящее время активно ведутся исследовательские и проектные работы в области робототехники, включая создание роботов-помощников (роботов-ассистентов). Этот вид предназначен для широкого использования в операциях, выполняемых на основе точных навигационных данных о конкретной территориальной области, наличии удобных маршрутов для передвижения.

Данные, необходимые для уточнения карт поверхности, могут быть получены на основе выполнения операций разведки и патрулирования территории группой автономных мобильных роботов (АМР), оснащенных бортовым оборудованием для локального позиционирования и навигации ^[1-6].

Во многих задачах принципиально важным положением является требование постоянного контроля человеком-оператором (ЧО) активности АМР. Этот контроль должен осуществляться преимущественно в дистанционном режиме, и при этом необходимо предусматривать средства обеспечения ЧО визуальной обратной связью на основе индикации телеметрических данных с борта АМР для своевременного обнаружения и разрешения возможных коллизий. Объективные трудности принятия ЧО решений в условиях информационных ограничений, задержек получения информации об активности группы АМР требуют специальных исследований в области человеко-машинного интерфейса.

Сегодня у специалистов нет единого подхода к построению управления группой роботов, и в этом аспекте актуально изучение роли человека в этом процессе при решении специфичных и ответственных задач.

Проявление повышенного интереса к применению групп роботов различного назначения связано с тем, что такие группы, как правило, обладают значительными преимуществами по сравнению с одиночными роботами (в смысле общей производительности и экономии времени). Появление АМР порождает новые вопросы к общеметодологическим проблемам исследования эргатических систем, поскольку очевидна необходимость совершенствовать человеко-машинный интерфейс при возрастающих интеллектуальных возможностях искусственных агентов ^[7-9].

Стремление достичь максимально возможной автономности интеллектуальных агентов в тех областях, где они более эффективно, чем ЧО, выполняют специализированные трудовые операции, составляет один из трендов современной робототехники, систем искусственного интеллекта и информатики. Однако с позиций накопленного авиационной и космической эргономикой опыта необходимо проявлять разумную осмотрительность в новых областях применения АМР и детально прояснять принципиальный вопрос: каким образом и с помощью какого инструментария ЧО может контролировать активность АМР, какие средства необходимы для его информационного обеспечения.

Дальнейшее изложение подчинено цели получить психологическое описание средств деятельности оператора, контролирующего применение АМР, и на этой основе осуществить поиск средств информационной поддержки ЧО в дистанционном режиме контроля группы АМР при решении задач позиционирования и навигации.



Задачи изучения средств деятельности операторов, взаимодействующих с группой роботов

Одной из первоочередных задач психологического изучения средств деятельности ЧО, позволяющих осуществлять взаимодействия ЧО с группой роботов является определение состава данных, которые должны быть доступны ЧО при дистанционном контроле активности АМР.

В проведенном исследовании в качестве основного результата целенаправленной активности группы АМР, осуществляемой под контролем ЧО, рассматривалось построение постоянно обновляемой модели цифровой карты (МЦК), на основе которой в дальнейшем может создаваться и развиваться транспортная инфраструктура.

Задачу инженерно-психологического описания средств деятельности оператора при контроле активности АМР необходимо рассматривать в свете существующих вариантов визуализации ЦКМ на электронном индикаторе (ЭИ) и других видах приборов. Основой для использования ЦКМ при контроле ЧО активности АМР является преобразование к должному (воспринимаемому) виду телеметрических данных с борта АМР.

Понимание состава данных позиционирования, передаваемых для индикации ЧО, дает изучение типового оснащения АМР на основе ряда современных технических средств. При дальнейшем изложении предполагается, что позиционирование способны осуществлять сами интеллектуальные АМР, используя бортовые сенсоры, системы компьютерного зрения, дальнометрические приборы и прочее «бортовое оборудование», а производную, интегрированную от полученного состава данных картину получает ЧО через каналы телеметрии на рабочем месте, осуществляя при необходимости обратную связь на АРМ через диспетчерский пункт посредством выдачи команд в наиболее естественной форме командных предписаний ^[10-16].

Полученное предварительное описание информационного контента, служащего предметом коммуникации ЧО и группы АМР для информирования ЧО о текущем позиционировании АМР и одновременно является основой инструментария подготовки принятия решений ЧО, дает основание подвести промежуточные итоги. В дистанционном режиме ЧО получает от группы АМР динамически меняющуюся картину передвижения мобильных активных агентов в сложной внешней среде, в которой помимо естественных препятствий движению находятся искусственные конструкции инфраструктуры, и все эти данные формируются на основе телеметрической информации, передаваемой от АРМ. Эта оперативная информация в конечном итоге кумулируется и обобщается в МЦК, обновляемой по мере поступления новых данных. Для того, чтобы на основе этой информации ЧО мог вести ориентирование в пространстве, он должен быть способен определённым образом мысленно позиционировать себя либо в координатах «внешнего наблюдателя» («вид со стороны» на динамическую картину с мобильными объектами, например на навигационном ЭИ), либо позиционировать себя в систему координат, связанной с одним из мобильных объектов, наблюдать непосредственное окружение на обзорном ЭИ и вести контроль возможных коллизий с объектами, находящимися на разном удалении от наблюдателя. Можно констатировать, что в каждом из этих вариантов речь идет об образных представлениях ЧО, которые базируются на визуальном восприятии и перекодировании информации МЦК при том или ином способе ее отображения на ЭИ. Однако, в том случае, когда ЧО занимает позицию «вид со стороны» его деятельность, на наш взгляд, в большей степени напоминает работу диспетчера УВД, а при наблюдении рабочего окружения, визуализируемого в «эго-центрической» системе координат на подвижном объекте можно найти сходство с работой штурмана летательного аппарата (ЛА). Таким образом, можно принять рабочую гипотезу о том, что в качестве аналогов для психологического описания новых средств деятельности оператора при разведке и патрулировании лунной территории с помощью группы АМР можно рассматривать профессии штурмана ЛА, диспетчера УВД, а в отношении контроля работоспособности бортовых систем АМР - бортинженера.

Мы не предполагали детально рассмотреть особенности перехода в супервизорный режим управления АМР и функции оператора, дистанционно управляющего мобильным роботом, так как это другой аспект изучаемой проблемы, который требует самостоятельного изучения ^[17].

К настоящему времени в авиации накоплен огромный опыт построения бортовых систем отображения информации (СОИ), а в ходе инженерно-психологических экспериментов определены и сформулированы основные принципы, которые принимаются во внимание при разработке ЭИ ^[18].

В свою очередь, эти подходы базируются на достижениях теоретической мысли отечественных авиационных психологов, которые сформулировали концепцию «образа полёта», как разновидности концептуальной модели, конкретизированной к особенностям летного труда, подтвердили ее в ряде натурных экспериментов и предложили конструктивные решения в области повышения безопасности полёта на основе учёта ограничений человеческого фактора ^[19].

В литературе отмечается, что, несмотря на многообразие подходов к проблеме отображения информации на бортовых ЭИ, можно выделить два основных варианта предъявления информации. Первый - «находит выражение в попытках сформировать картинный вид окружающего пространства, подобный тем визуальным картинам, которые мог бы наблюдать человек при прямом визуальном контакте». Второй ориентирован на «преимущественное представление полетной инструментальной информации в символической форме в виде шкал и индексов».

Сегодня, по-видимому, можно говорить только о предварительном рассмотрении вопроса выбора способа индикации, так как на этапе априорного описания средств деятельности многие детали просто невозможно предусмотреть и учесть. Тем не менее, есть основания полагать, что на практике будут использованы разработки многофункциональных цифровых индикаторов (МФЦИ), применяемые в современной авионике ^{[18, 20, 21]}.

Наиболее значимые для организации человеко-машинного взаимодействия события в случае контроля активности группы АМР происходят на психологическом уровне восприятия ЧО обстановки и построения обобщенного «навигационного образа», как составной части «образа полета», который обеспечивает принятие решений ^{[19, 22]}.

Эти вопросы составляют существо дальнейшего изложения, поскольку до настоящего времени указанные вопросы в достаточной степени не исследованы. При анализе состояния вопросы необходимо обращаться к опыту решения подобных проблем в смежных областях операторской деятельности, наиболее близкие из которых по составу и содержанию операторских задач и средств операторской деятельности были отмечены выше.

Базовый подход к психологической характеристике средств деятельности операторов в режиме контроля позиционирования мобильного робота

В связи с тем, что сегодня можно только в гипотетическом плане судить о предстоящих задачах оператора в отношении тех перцептивных и мыслительных действий, которые он будет осуществлять, взаимодействуя с группой АМР, возможным способом аналитического исследования является сопоставление с существующими профессиями. В числе наилучших кандидатов на эту роль, на наш взгляд, могут рассматриваться профессии штурмана высокоскоростного самолета (вертолета), особенно при движении в группе, и диспетчера различных транспортных систем, в первую очередь, системы управления воздушным движением (УВД). На этой основе могут быть проанализированы те средства деятельности, которые служат целям формирования навигационного образа и ведению навигации в сложной среде.

Психологическаясущность профессий диспетчера и штурманаисследовалась рядом отечественных ученых, хотя наибольшая активность таких работ пришлась на период развития реактивной авиации в 70-90 гг. ^{[9, 23, 24]}, затем существенно снизилась в силу известных исторических и социально-экономических причин деградации многих отечественных высокотехнологичных областей и, соответственно, снижения активности ведения связанных с ними инженерно-психологических разработок.

Социальный заказ на эти работы был в свое время сформирован возрастающими требованиями по обеспечению безопасности полетов, в частности, в отношении предотвращения ошибок ориентирования ЧО ^[24-26]. Эти работы выполнены применительно к анализу психологического содержания штурманского труда.

Выборвкачестве аналогов профессий штурмана и диспетчера УВД связан, в первую очередь, с тем, что эти специалисты в своей работе при принятии решений опираются на три главных источника данных: карты местности, оперативно поступающие сведения о перемещениях мобильных средств, ментальные и образные представления самого ЧО о ситуации на основе ранее усвоенного опыта (обучения). В каждой конкретной специальности имеются значимые особенности, особенно, в части пространственно-временных ограничений деятельности, срочности выполнения действий, постоянствасостава контролируемых мобильных агентов, взаимодействия с другими членами рабочего коллектива (дежурной смены, экипажа и пр.), но в главном - в психологическом содержании образной регуляции деятельности и выраженном аналитически-расчетном компоненте умственных действий с опорой на работу с картографическими данными, на наш взгляд, они имеют большую общность, что позволяет использовать результаты изучения этих профессий для анализа средств деятельности ЧО, решающего задачи дистанционного контроля АМР.

Эргономическая характеристика средств деятельности операторов управления воздушным движением и операторов железнодорожного транспорта

Принципиально важной характеристикой труда штурмана ЛА является положение о том, что «решение навигационных задач включает психологические процессы построения образа, выполнение умственных преобразований, переходы от одной системы отсчета к другой, согласно принятым системам отсчета и пр.» ^[24]. Как указывает автор, до начала работ штурман должен тщательно «изучить все детали маршрута: расположение, координаты и визуальную форму (радиолокационных) ориентиров, характер местности в районе (аэродромов), конфигурацию путей подхода (и схем захода на посадку)». Штурман ЛА хорошо подготовлен, если он «помнит все изгибы в линии пути и может легко их воспроизвести, что и свидетельствует об образном характере его памяти, а, следовательно, и мышления, поскольку именно образы становятся предметами умственных преобразований» ^[24]. Собственно эти же этапы работы с МЦК будут, по всей видимости, иметь место и для профессиональной деятельности оператора при анализе маршрутов перемещений АМР и использования ориентиров на местности.

«На представление о географическом пространстве у штурмана должно быть наложено пространство воздушных путей и схемы подходов. Проработка совмещенного пространства в терминах движения, которая характерна для опытных штурманов, означает, что образ полета у штурмана - это уже не (только) представление о карте или даже системе карт, а представление о группе воздушных судов, движущихся вместе с самолетом, в котором находится штурман» ^[24]. Заметим, что принцип такого «послойного» совмещения разнородной картографической информации сегодня реализуется в МФЦИ на борту ЛА ^{[20, 27]}.

Как важнейший тезис автор работы ^[24] рассматривает следующий: «психологическое содержание операторского труда представляет собой совместное функционирование устоявшихся, заранее сформированных структур профессионального опыта и текущих, наличных, «свежих» восприятий, мыслей, переживаний и действий». По его мнению, профессиональный опыт позволяет легко актуализировать из памяти те представления, которые были связаны с неоднократным прохождением того или иного маршрута.

В представлении о ситуации, складывающейся в полете, автор различает «несколько (психологических) слоев ^[24]:

1) структуры пространства и времени, сложившиеся в ходе предыдущей деятельности;

2) система перцептивных миров (актуальное восприятие);

3) мысленный образ самой ситуации и ее развития».

Для понимания психологического содержания стоящей перед ЧО задачи контроля прохождения АМР предписанного маршрута полезны также сведения из топографии, в частности, по разделу ведения ориентирования ^{[10, 28]}. «Задача ориентирования заключается в опознании отдельных предметов, совокупности их как целостной структуры и в определении своего места внутри совокупности. Она решается различением внутри совокупности направлений и определением расстояний до ближайших, основных или граничных объектов» ^[29].

Фактически в этом определении задачи ориентирования раскрывается психологический смысл деятельности ЧО, когда он решает задачу навигации, позиционируется себя в систему координат подвижного объекта и, тем самым, совмещая эго-центрическую систему координат со схемой своего тела.

Важнейшая задача ориентирования - нахождение и выдерживание заданного направления движения, а также восстановление движения по заданному маршруту, если возникли помехи движению и были внесены коррекции для того, чтобы предотвратить коллизии ^[28].

Профессия диспетчера УВД дает другой пример того, какие сложные психологические механизмы и структуры актуализируются у ЧО, когда необходимо с высокой точностью и надежностью осуществлять контроль навигационной обстановки с использованием картографических данных и данных текущей обстановки о множестве мобильных объектов. Есть и некоторые отличия, в частности, в этом случае речь идет:

1) о переменной структуре совокупности контролируемых подвижных средств;

2) контролируемые объекты являются пилотируемым, то есть в этом случае большой вес приобретает коммуникативных компонент совместной деятельности диспетчерам УВД и экипажей ЛА, а сфера принятия решений разделена между несколькими участниками со строгой системой разделения полномочий.

В работе ^[23] представлено описание профессии диспетчера УВД и психограмма этой профессии, которые затем воспроизводятся во многих более поздних публикациях, когда речь идет о психологическом описании этой профессии.

Как и в случае с профессией штурмана, важнейшей структурой, ответственной за принятие решение и обеспечение безопасности воздушного движения является пространственно-временной «навигационный образ» («образ воздушной ситуации»), который формируется «на основе поступающей по различным каналам информации о положении и движении воздушных судов». «Образ этот трехмерный, динамический, включающий не только сиюминутное положение управляемых объектов, но и экстраполяцию их относительного пространственного положения через короткий отрезок времени» ^[23]. При этом выполняются «такие умственные операции, как экстраполяция маршрута и времени движения самолета». «Зрительная информация поступает к диспетчеру УВД в образно-схематической и цифровой форме. Изображения на экране обзорного локатора и на табло метеоданных требуют декодирования».

В таком контексте становится понятным, какие средства деятельности должен использовать оператор УВД, чтобы своевременно осуществить прогноз развития ситуации и своевременно вмешаться в процесс УВД.

В деятельности диспетчера применительно к железнодорожному транспорту заметная роль отводится оперативному мышлению, которое выполняет согласно ^{[23, 30]} следующие функции:

1) планирование- мыслительная деятельность по созданию плана функционирования управляемого объекта на определенный отрезок времени;

2) контроль и регулирование- специальная деятельность по выполнению выработанного плана, требующая отражения динамических характеристик управляемого объекта и соотнесения их с программой;

3) решение задач по поиску и устранению «резких отклонений» от нормыв управляемых процессах, когда сказывается большое влияние эмоционального состояния диспетчера и высокого темпа;

4) диагностика- при возникновении неисправностей и аварийных ситуаций.

Выполненный анализ позволяет констатировать, что в плане психологической характеристики средств деятельности необходимо акцентировать внимание на информационной поддержки функционирования тех регуляторных механизмов, которые: позволяют ЧО воссоздать «целостный и динамичный образ внешней обстановки»; распределить внимание между различными источниками информации; выполнить прогнозирование изменения ситуации (ее пространственно-временного образа); оперативно включиться в процесс управления при возникновении аварийной или непредвиденной ситуации.



Практические следствия развиваемого подхода к построению человеко-машинного интерфейса взаимодействия оператора с группой мобильных роботов

Полученные аналитические результаты при принятии рабочей гипотезы о близости проектируемой деятельности оператора некоторым наземным аналогам имеют практические следствия в отношении подходов к разработке методик компьютерного обучения и выбора профессионально-ориентированных тестов.

Эти вопросы ранее поднимались в литературе применительно к наземным мобильным роботам. В статье ^[31]обсуждаются вопросы построения тренажера, способного к адаптации с учетом реальных образцов мобильных роботов.

Нам представляется правильным на сегодняшнем уровне разработки АМР ставить вопрос о разработке компьютеризированного инструментария в составе методик обучения операторов. В этой связи получили широкое распространение модели, построенные с применением технологий виртуальной и дополненной реальности и современных систем 3D-визуализации. Как известно, на основе этих информационных технологий существуют пакеты программно-моделирующих средств реалистичного воспроизводства в реальном масштабе времени поведения объектов в виртуальном мире таким же образом, как они взаимодействуют в реальном мире, подчиняясь физическим законам и законам механики. Эти инструменты нашли применение в области создания моделей для вычислительных научных экспериментов, моделирования и визуализации поведения сложных эргатических систем, в частности, с включением в коммуникацию роботов, и в тренажеростроении ^{[2, 29, 32-40]}.

Применительно к поставленной задаче можно предполагать, что на основе выше цифровой модели интерфейса ЧО на основе МЦК и обзорного индикатора обстановки можно построить, так называемый, «синтетический» тест, выявляющий способности к перекодированию символьно заданной информации на ЭИ в целостный навигационный образ, позволяющий принимать решения о риске коллизий мобильных объектов при разном их количестве, скорости и направлениях движения и пр.

Современные компьютерные технологии могут обеспечивать внедрение в методик оценки достижений и результативности выполнения стандартизированных по уровню сложности задач с позиции так называемого «синтетического» подхода ^{[41, 42]}.

Как отмечено в обзоре ^[43] уже на самых ранних этапах становления профессионально-психологического отбора (ППО) исследователи, которые выбрали путь построения «синтетических тестов», пытались создать модельные условия на установках, имитирующих летную деятельность: «Установки различной сложности были разработаны Штерном и Кронфельдом в Германии, Бартлетом в Англии ("Кембриджская кабина"), Мешберном и Линком в Канаде».

Это направление в большей мере «привело к созданию тренажеров для обучения и подготовки летчиков, но меньше использовалось для первоначального отбора в авиацию, поскольку при обследовании большую роль играли навыки и умения кандидатов, а не их способности» ^[43].

Это означает необходимость построения в рамках синтетического подхода специальных методик для компьютеризированного обучения и для тестирования результативности принятия решений по ведению пространственной ориентировки в сложных условиях, в которых акцент делается именно на восприятии и перекодировании информации для актуализации образных представлений ^[44].

Согласно разработанному методическому подходу для обучения и последующего тестирования успешности обучения должны быть предложены стандартизированные ситуации для отработки (тренировки) выполнения набора профессионально-ориентированных операций. В этом отношении наиболее перспективны психологические профессионально-ориентированные конструкты, направленные на усложнение содержания задания и актуализацию у обучаемых необходимых для его выполнения психологических механизмов подготовки и принятия решений ^[37-40].

В качестве базовых принципов психологического моделирования деятельности, позволяющих по результатам обучения выполнить прогноз успешности профессиональной самореализации в цитируемой работе указаны:

· развитие у обучаемых профессионального мышления, формирование пространственных представлений, соединение знаний с образными представлениями пространственных перемещений ЛА и сенсорно-перцептивными эталонами восприятия информации для типовых полётных ситуаций;

· приоритет актуализации умственных действий над автоматизированными операционально-исполнительными, особенно при нестандартных заданиях.

Вопросы адаптации человека к роботизированному окружению в свете восприятия безопасности рабочей среды

Возникает вопрос, почему надо акцентировать внимание к этим аспектам?

Не секрет, что у операторов многих опасных профессий существует известная (вполне разумная) осмотрительность в обращении с автоматическими системами, если от их функционирования зависит безопасность, здоровье и жизнь. Многие десятилетия применение роботизированных образцов технических средств отличала новизна решений и испытательный характер работ, что отложило известный отпечаток на восприятие оператором тех опасностей, которые связаны с тотальной автоматизацией рабочей среды. В этих аспектах важно сформировать у оператора верные представления о HMI в аспектах взаимодействия с роботами (англ .: Human-Robot Interaction - HRI). Точное знание ситуаций, в которых оператор получает безусловное право вмешательства в управление АМР, должно сочетаться с пониманием и того факта, что в значительной части планируемых режимов применения интеллектуальные и сенсорные ресурсы АМР достаточны велики для работы в экстремальной среде, в которой, изначально присутствует множество ограничений человеческого фактора ^[45-50]. Заметим, что в данном контексте, на наш взгляд, правомерно употребление термина «совместная деятельность» оператора и группы АМР, хотя в общем случае он не является общеупотребительным. Традиционный подход состоит в том, что роботы рассматриваются, как высокотехнологичный инструментарий для значительной части потенциальных областей применения, особенно в промышленности. Однако в рассматриваемом контексте, интеллектуальные активные агенты имеют отдельные признаки адаптивного поведения в новой среде, свойственному естественному интеллекту, поскольку конструкция их «модели внешнего мира» допускает высокую степень автономности, адаптивности и изменения активности в зависимости от складывающейся динамической обстановки.

Таким образом, терминология психологии труда, с одной стороны, традиционно предполагает носителем «субъектности» исключительно естественный интеллект, но, с другой, расширение представлений об искусственном интеллекте, как носителе адаптивного поведения мобильных агентов в незнакомой среде, привносит новые оттенки в понимание «совместной деятельности», в которой вариативность действий, инициируемых роботом, далеко выходит за рамки детерминированного поведения автомата. В данном случае, возможно, более уместно представление о «вассальном» типе отношений (первоначально слово vassus обозначало «несвободного слугу» феодального мира, выполняющего предписания вышестоящего ближайшего по рангу подчиненности «хозяина»), так как в пределах какого-то начального предписания активный агент способен находить рациональный путь достижения цели, сообразуясь с заложенными в его модели внешнего мира возможностями и заданными командными предписаниями.

Отражением такого взгляда является широкое использование в литературе по робототехнике терминов «робот-помощник» (экипажа), «сервисный робот» и др. Надо отметить, что в данном случае обсуждение терминологических нюансов имеет не только академический интерес. Бурное развитие робототехники привело к реальным опасениям специалистов о недостаточности контроля активности искусственных интеллектуальных агентов, вследствие «непрозрачности» для внешнего наблюдателя тех побудительных причин, которые приводят к той или иной форме поведения, к выполнению той или иной последовательности действий и пр. Прогнозируемость активности АМР является достаточно серьезной эксплуатационной проблемой, и в этом отношении чрезвычайно важна психологическая уверенность ЧО, что в любой критической ситуации в его распоряжении окажется достаточно средств контроля активности АМР и перехода в супервизорный режим управления для блокирования активности или ее коррекции. Огромное значение, на наш взгляд, будут иметь правильно организованные тренировки на базе всестороннего обучения оператора вопросам эксплуатации роботов, и именно это обстоятельство должно стимулировать опережающее создания исследовательских испытательных компьютеризированных стендов для отработки различных видов HRI.

Совершенно очевидно, что приведенные положения являются сугубо предварительными и рассчитанными на внимание к ряду дискуссионных вопросов. В то же время, представленный случай управления оператором группой АМР и ведения ориентировки для контроля возможных коллизий не является чем-то экзотическим. На наш взгляд, многие аналогичные вопросы уже возникали при обсуждении вопросов применения беспилотных летательных аппаратов (летающих роботов), роботов подводного базирования и пр. в экстремальной среде.



Заключение

Множество возможных сценариев применения АМР требует постановки новых исследовательских задач для изучения человеко-машинного взаимодействия при использовании роботов различного назначения.

В данной работе показано, что, как один из первых шагов по пути освоения человеком незнакомой территориальной зоны, необходимо рассматривать применение АМР в режимах разведки и патрулирования. Для этого рассмотрены средства деятельности операторов в процессе динамического наблюдения перемещений мобильных роботов в зоне контроля с учетом имеющихся разработок для близких аналогов профессий.

Показано, что даже для этого небольшого перечня задач необходима тщательная проработка HRI и инженерно-психологические изыскания в области систем визуализации и построения коммуникации оператора с АМР.



Библиография

1.Zixing C., Zhihong P. Cooperative Co-Evolutionary Adaptive Genetic Algorithm in Path Planning of Cooperative Multi-mobile Robot System // Intelligent & Robotic System, 2002, 33(1). p.61-67.

2.Тимофеев А.В. Интеллектуальное и мультиагентное управление робототехническими системами с использованием моделей виртуальной реальности // Мехатроника. 2000. № 3. С. 26-31.

3.Петухов С.В. Применение стереотелевизионных систем технического зрения для навигации мобильных роботов // Машиностроение и инженерное образование. М.: Изд-во Московский государственный индустриальный университет, 2008. № 4. С. 2-10.

4.Миронов С.В., Юдин А.В. Система технического зрения в задачах навигации мобильных объектов // Программные продукты и системы. 2011. № 1. С. 3.

5.Климов Р.С., Лопота А.В., Спасский Б.А. Тенденции развития наземных робототехнических систем военного назначения // Робототехника и техническая кибернетика. 2015. № 3(8). С. 3-10.

6.Хрипунов С.П., Чиров Д.С. Методический подход по обоснованию целесообразности применения интеллектуальных информационных технологий при синтезе моделей управления сложными организационно-техническими системами // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2016. Т. 14. № 1. С. 39-47.

7.Пряничников В.Е., Андреев В.П., Кирсанов К.Б., Кувшинов С.В., Марзанов Ю.С., Никитина Т.А., Пронкин В.Ю., Прысев Е.А. Технологии модернизации и очувствления мобильных роботов специального назначения // Известия Южного федерального университета. 2011. Т. 116. № 3. С. 166-171.

8.Тимофеев, А.В., Юсупов Р.М. Интеллектуализация процессов управления и навигации робототехнических систем // Робототехника и техническая кибернетика. 2014. № 2(3). С. 19-22.

9.Ронжин А.Л., Юсупов Р.М. Многомодальные интерфейсы автономных мобильных робототехнических комплексов // Известия ЮФУ. Технические науки. 2015. № 1(162). С. 195-206.

10.Звенигородский А.С. Анализ и моделирование команд движения интеллектуального мобильного робота // Искусственный интеллект. 2000. № 1. 109-114.

11.Карпов А.А., Кипяткова И.С., Ронжин А.Л. Проектирование речевых интерфейсов для информационно-управляющих систем: учебное пособие. СПб.: ГУАП, 2012. 76 с.

12.Крючков Б.И., Карпов А.А., Усов В.М. Перспективные подходы к применению сервисных роботов в области пилотируемой космонавтики // Труды СПИИРАН. 2014. № 32. С. 125-151.

13.Бондаренко А.Г., Харитонов В.В., Соловей Ю.Н. Эргономическая оптимизация обучающей среды при подготовке авиационных специалистов с использованием компьютерных систем // Тренды и управление. 2015. № 3. C. 301-317.

14.Юсупов Р.М., Крючков Б.И., Карпов А.А., Ронжин А.Л., Усов В.М. Возможности применения многомодальных интерфейсов на пилотируемом космическом комплексе для поддержания коммуникации космонавтов с мобильным роботом - помощником экипажа // Пилотируемые полеты в космос. 2013. № 3. С. 23-34.

15.Ющенко А.С. Диалоговое управление роботами с использованием нечетких моделей // Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте: Сборник трудов. V Междунар. научно-практич. конф. М.: Физматлит, 2009. Т. 1. С. 97-108.

16.Хрипунов С.П., Чиров Д.С., Благодарящев И.В. Военная робототехника: современные тренды и векторы развития // Тренды и управление. 2015. № 4. С. 410-422.

17.Алферов Г.В., Кулаков Ф.М., Нечаев А.И., Чернакова С.Э. Информационные системы виртуальной реальности в мехатронике и робототехнике: Уч. пособие . СПб.: СОЛО, 2006. 146 с.

18.Давыдов В.В., Иванов А.И., Лапа В.В., Лемещенко Н.А., Рябинин В.А., Чунтул А.В. Проблема использования электронных пилотажных дисплеев в системе отображения информации вертолетов // Сб. МАЧАК. 2007. № 3(26). С. 40-50.

19.Завалова Н.Д., Ломов Б.Ф., Пономаренко В.А. Образ в системе психической регуляции деятельности. М.: Наука, 1986. 176 с.

20.Копорский Н.С., Видин Б.В., Жаринов И.О.Бортовые средства отображения информации современных пилотируемых летательных аппаратов // В кн. Современные технологии / Под ред. С.А. Козлова, В.Л. Ткалич. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2004. С. 154-165.

21.Маркелов В.В., Костишин М.О., Жаринов И.О., Нечаев В.А., Заколдаев Д.А. Принципы индикации маршрутных траекторий полета летательного аппарата на экране бортовых средств отображения информации // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 1(101). С. 96-107.

22.Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Паттерны функциональных состояний оператора. М.: Наука, 2010. 390 с.

23.Дмитриева М.А., Крылов А.А., Нафтельев А.И. Психология труда и инженерная психология. Л.: ЛГУ, 1979. 220 с.

24.Стрелков Ю.К. Инженерная и профессиональная психология: Уч. пособие М.: Издательский центр «Академия», 2005. 360 с.

25.Щербаков С.А., Кукушкин Ю.А., Солдатов С.К., Зинкин В.Н., Богомолов А.В. Психофизиологические аспекты совершенствования методов изучения ошибочных действий летного состава на основе концепции человеческого фактора // Проблемы безопасности полетов. 2007. № 8. С. 10.

26.Никифоров Д.А., Ворона А.А., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Методика оценивания потенциальной ненадежности действий летчика // Безопасность жизнедеятельности. 2015. № 7(175). С. 7-16.

27.Жаринов И.О., Жаринов О.О. Бортовые средства отображения информации на плоских жидкокристаллических панелях: Уч. пособие // Информационно-управляющие системы. СПб.: ГУАП, 2005, 144 с.

28.Евдокимов А.А. Военная топография. Пособие для практических занятий. СПб.: ГУАП, 2008. 152 с.

29.Белоусов И.Р. Виртуальная среда для телеуправления роботами через сеть Интернет // Известия РАН: Теория и системы управления. 2002. № 4. С. 135-141.

30.Сапунов С.В. Проверка соответствия карты при навигации мобильных роботов // Искусственный интеллект. 2006. № 6. С. 77-685.

31.Ермолов И.Л., Никитин В.Н., Собольников С.А. Интерактивный тренажер для операторов мобильных роботов с элементами актуальной адаптации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2010. № 9. С. 45-51.

32.Крючков Б.И., Усов В.М. Создание моделей виртуальной реальности, как способ обучения космонавтов взаимодействию с роботом - помощником экипажа и как условие определение потенциальных областей его полезного применения // Труды международной научно-технической конференции «Экстремальная робототехника». СПб.: Политехника-сервис, 2013. С. 230-244.

33.Михайлюк М.В., Брагин В.И. Технологии виртуальной реальности в имитационно-тренажерных комплексах подготовки космонавтов // Пилотируемые полеты в космос. 2013. № 2(7). С. 82-93.

34.Ушаков И.Б., Пономаренко В.А., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Автоматизированные системы для контроля состояния специалистов опасных профессий // Безопасность жизнедеятельности. 2005. № 10. С. 34.

35.Гусев Д.В., Климов Р.С. Программный комплекс априорного оценивания показателей качества профессиональной деятельности оператора эргатической системы // Программные системы и вычислительные методы. 2015. № 4. С. 374-389.

36.Ронжин А.Л., Леонтьева А.Б. Применение методики "Гудвин" для моделирования человеко-машинного взаимодействия // Известия вузов. Приборостроение. 2006. Т. 49. № 11. С. 70-74; Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Методологические аспекты динамического контроля функциональных состояний операторов опасных профессий // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2010. № 4-2. С. 6-12.

37.Ушаков И.Б., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Физиология труда и надежность деятельности человека. М.: Наука, 2008. 318 с.

38.Солдатов С.К., Гузий А.Г., Богомолов А.В., Шишов А.А., Кукушкин Ю.А., Щербаков С.А., Кирий С.В. Априорное оценивание профессиональной надежности летчика на этапе подготовки к полетам // Проблемы безопасности полетов. 2007. № 8. С. 33.

39.Ушаков И.Б., Ворона А.А., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Аппаратно-программные комплексы для медико-психологического обеспечения контроля надежности профессиональной деятельности человека в условиях высокого риска возникновения чрезвычайной ситуации // Безопасность жизнедеятельности. 2004. № 3. С. 8.

40.Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Психофизиологические механизмы формирования и развития функциональных состояний // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2014. Т. 100. № 10. С. 1130-1137.

41.Бодров В.А. Основные принципы разработки систем ППО военнослужащих и его проведение // Военно-медицинский журнал, 1984. № 9. C. 41-44.

42.Холодная М.А. Психология интеллекта: парадоксы исследования. Томск: Изд-во Том. ун-та. М.: Изд. «Барс», 1997. 392 с.

43.Покровский Б.Л. Психологический отбор в авиации. // Тезисы докладов VI-й Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 100-летию авиационной медицины в России и 70-летию кафедры авиационной и космической медицины РМАПО Росздрава «Актуальные вопросы медицинского обеспечения полетов». М., 2009. 178 с. [Электронный ресурс] URL: http://do.gendocs.ru/docs/index-17268.html?page=4 доступ свободный дата 09.03.2016

44.Ворона А.А., Герасименко В.Д., Козловский Э.А., Кукушкин Ю.А., Богомолов А.В. Медико-психологическое прогнозирование профессиональной готовности выпускника военно-учебного заведения // Военно-медицинский журнал. 2012. Т. 333. № 1. С. 40-44.

45.Богомолов А.В., Кукушкин Ю.А. Автоматизация персонифицированного мониторинга условий труда // Автоматизация. Современные технологии. 2015. № 3. С. 6-8.

46.Ушаков И.Б., Богомолов А.В., Гридин Л.А., Кукушкин Ю.А. Методологические подходы к диагностике и оптимизации функционального состояния специалистов операторского профиля. М.: Медицина, 2004. 144 с.

47.Hangen He, Timofeev A.V., Xin Xu. On-line Local Monitoring and Adaptive Navigation of Mobile Robots on Environment with Unknown Obstacles // Proceedings of ACAT'2002. Moscow, 2002. p.54-56.

48.Ушаков И.Б., Богомолов А.В. Информатизация программ персонифицированной адаптационной медицины // Вестник Российской академии медицинских наук. 2014. № 5-6. С. 124-128.

49.Крючков, Б.И., Усов В.М. Создание моделей виртуальной реальности, как способ обучения космонавтов взаимодействию с роботом - помощником экипажа и как условие определение потенциальных областей его полезного применения // Труды международной научно-технической конференции «Экстремальная робототехника». СПб: Политехника-сервис, 2013. С. 230-244

50.Лукаш А.А., Димитриев Ю.В., Житников А.Г. Методы эргономического обеспечения разработки систем управления эргатических комплексов // Тренды и управление. 2015. № 2. C. 154-161. DOI: 10.7256/2307-9118.2015.2.14472.

51.Гандер Д.В., Алексеенко М.С. Особенности личностного потенциала летчика в цикле профессионального становления // Психология и Психотехника. 2015. № 7. C. 684-696. DOI: 10.7256/2070-8955.2015.7.15692.

Размещено на Allbest.ru

...