Сенсорные особенности операторов в задачах управления эргатическими системами при отсутствии зрительной обратной связи

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Целью исследования было выяснить влияние зрительной обратной связи на качество работы пользователей с рядом интерфейсов “человек–компьютер”, а также на освоение интерфейсов. В результате работы были оценены особенности генерации управляющих команд операторами эргатических систем с использованием окулографического интерфейса, интерфейсов управления движениями руки и головы. Наличие зрительной обратной связи оказалось важным для точной генерации команд во всех случаях. Однако при управлении головой и глазами наличие зрительной обратной связи приводило у необученных пользователей к большему отклонению от идеальной траектории и увеличению дистанции, которую проходил курсор до достижения цели. Анализ типичных реакций во всех экспериментах позволил выделить три типа управления, отличающихся для движения глаз и головы, но не для движения рук в режиме эргатической системы. Первый и второй типы проявляли большее количество ошибок при наличии обратной связи по сравнению с третьим типом. Полученные результаты могут быть использованы при разработке перспективных интерфейсов для эргатических систем, включая определение необходимых компонентов зрительной обратной связи для данного класса технических устройств.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Я. А. Туровский

Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова Российской академии наук; Воронежский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: yaroslav_turovsk@mail.ru
Россия, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 65; 394018, Воронеж, Университетская площадь, 1

В. Ю. Алексеев

Воронежский государственный университет

Email: yaroslav_turovsk@mail.ru
Россия, 394018, Воронеж, Университетская площадь, 1

Р. А. Токарев

Воронежский государственный университет

Email: yaroslav_turovsk@mail.ru
Россия, 394018, Воронеж, Университетская площадь, 1

Список литературы

  1. Корнеев А. А., Курганский А. В. Внутренняя репрезентация серии движений при воспроизведении статического рисунка и траектории движущегося объекта. Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. 2013. Т. 63. № 4. С. 437–450. https://doi.org/10.7868/S0044467713040060
  2. Мельк А. Ю. Обзор интерфейса мозг — компьютер. Научный аспект. 2020. Т. 5. № 3. С. 704–707.
  3. Орлов И. В., Столбков Ю. К., Герасименко Ю. П. Управление устройствами для двигательной реабилитации человека. Физиология человека. 2018. Т. 44. № 6. С. 93–103. https://doi.org/10.1134/S0131164618050120
  4. Полубаров А. А., Кашин Д. А., Абдрахманов Д. Ф. Применение алгоритмов машинного обучения в интерфейсе мозг — компьютер на волне p300. Вопросы устойчивого развития общества. 2022. № 8. С. 929–941. https://doi.org/10.34755/IROK.2022.26.86.021
  5. Солодов А. В. Эмоции в процессах памяти, когнитивных процессах и образовании. European Research: сборник статей XVI Международной научно-практической конференции. В 2 ч. Под ред. Г. Ю. Гуляева. Пенза: Наука и просвещение, 2018. Ч. I. С. 190–194.
  6. Турицын М. И., Анохин А. Н., Воловод Д. А., Герасимчук И. С., Машковцева Р. И. Исследование характеристик и возможностей применения бюджетного айтрекера в эргономических задачах. Человеческий фактор в сложных технических системах и средах. Под ред. А. Н. Анохина, П. И. Падерно, С. Ф. Сергеева. СПб: Северная звезда, 2016. С. 107–113.
  7. Туровский Я. А., Алексеев В. Ю. Сравнение подходов к отслеживанию распределения внимания операторов с использованием окулографических интрефейсов. Программная инженерия. 2023. Т. 14. № 3. С. 137–145. https://doi.org/10.17587/prin.14.137–145
  8. Туровский Я. А., Алексеев А. В., Ипполитов Ю. А. Информационная система дополнительного канала обратной связи для видеоокулографических интерфейсов “человек–компьютер”. Вестник новых медицинских технологий. 2017. Т. 24. № 2. C. 152–157. https://doi.org/10.12737/article_5947d43a55d805.86585568
  9. Туровский Я. А., Алексеев В. Ю., Мурадова Л. Г., Миронкин А. П. Особенности генерации команд для окулографических интерфейсов в условиях вестибулярных воздействий. Сенсорные системы. 2023. Т. 37. № 1. С. 49–59. https://doi.org/10.31857/S0235009223010080
  10. Туровский Я. А., Боронников А. И. Влияние обратной связи на характеристики освоения команд, генерируемых в задачах миографических интерфейсов. Технологии живых систем. 2020. Т. 17. № 2. С. 39–45. https://doi.org/10.18127/j20700997-202002-04
  11. Туровский Я. А., Борзунов С. В., Вахтин А. А. Алгоритм оценки результатов статистического анализа данных биомедицинской природы в условиях эффекта множественных сравнений. Программная инженерия. 2021. Т. 1. № 9. С. 470–474. https://doi.org/10.17587/prin.12.470-474
  12. Туровский Я. А., Борзунов С. В., Данилова А. В., Глаголева Е. П. Динамика непроизвольного формирования корреляционных паттернов ЭЭГ по механизму биологической обратной связи. Ульяновский медико-биологический журнал. 2020. № 2. С. 90–99. https://doi.org/10.34014/2227-1848-2020-2-90-99
  13. Alonso R., Causse M., Vachon F., Parise R., Dehais F., Terrier P. Evaluation of head-free eye tracking as an input device for air traffic control. Ergonomics. 2013. V. 56(2). P. 246–255. https://doi.org/10.1080/00140139.2012.744473
  14. Benjamini Y., Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing. Journal of the Royal Statistical Society, Series B. 1995. V. 57(1). P. 289–300. https://doi.org/10.2307/2346101
  15. Cohen M. H., Giangola J. P., Balogh J. Voice User Interface Design. Addison Wesley Publisher. 2004. 368 p.
  16. Eisma Y., Borst C., Paassen R., Winter J. Augmented Visual Feedback: Cure or Distraction? Human Factors. 2021. V. 63(7). P. 1156–1168. https://doi.org/10.1177/0018720820924602
  17. Hampton L. Refrexes. https://www.physio-pedia.com/Reflexes
  18. Kim B., Kim M., Jo S. Quadcopter flight control using a low-cost hybrid interface with EEG-based classification and eye tracking. Computers in Biology and Medicine. 2014. V. 51. P. 82–92. https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2014.04.020
  19. Toreini P., Langner M., Maedche A. Using Eye-Tracking for Visual Attention Feedback. Information Systems and Neuroscience. Lecture Notes in Information Systems and Organisation. Cham. Springer, 2020. V. 32. https://doi.org/10.1007/978-3-030-28144-1_29
  20. Wolpaw J., Wolpaw E. W. Brain-computer interfaces: principles and practice. Oxford University Press, 2012. P. 424.
  21. Yeo I. K., Johnson R. A. A new family of power transformations to improve normality or symmetry. Biometrika. 2000. V. 87(4). P. 954–959. https://doi.org/10.1093/biomet/87.4.954

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Пример работы интерфейса, управляемого пальцем испытуемого: а — круглый маркер, без обозначений — маркер испытуемого. Нумерованный маркер центрального поля по цвету отличается от остальных нумерованных маркеров, так как является целевым; б — целевым является маркер под номером 5. Поскольку эксперимент проходил без обратной связи по зрительному каналу, маркер испытуемого и видео положения руки отсутствуют.

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Общая схема управления маркером движением головы.

Скачать (125KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пример построения идеальной траектории движения курсора по реально полученной траектории оператора.

Скачать (207KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение числа экспериментов по интерфейсам со зрительной обратной связью и без (ОИ – окулографический интерфейс, РИ — интерфейс управления рукой, ГИ — интерфейс управления головой, ОС — управление в режиме обратной связи, без ОС — управление в режиме без обратной связи).

Скачать (329KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграмма размаха с наблюдаемыми минимумом и максимумом, не превышающим 1.5 интерквартильного размаха для следующих величин: а — СКО в зависимости от номера цели при работе в режиме генерации команд движением головы. При наличии ОС p ≪ 0.0001, без ОС p = 0.004; б — скорости в зависимости от номера цели при работе в режиме генерации команды движением головы. При наличии ОС (критерий Краскейла–Уоллеса), без ОС p = 0.17.

Скачать (377KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение среднего отклонения от идеальной траектории по трем кластерам (ОИ – окулографический интерфейс, РИ — интерфейс управления рукой, ГИ — интерфейс управления головой, ОС — управление в режиме обратной связи, без ОС — управление в режиме без обратной связи).

Скачать (297KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах