Onderzoekers krijgen inzicht in hersenactiviteit tijdens mens-robot-samenwerking

Een team van onderzoekers aan de Texas A&M University heeft functionele near-infraroodspectroscopie gebruikt om functionele hersenactiviteit te meten tijdens mens-robot-samenwerking bij een productietaken.

Samenwerking tussen mensen en robots wordt steeds vaker gebruikt in veel industrieën, wat de noodzaak onderstreept om een effectieve en soepele relatie tussen de twee te garanderen. Een fundamenteel aspect van het bereiken van deze relatie is de bereidheid van mensen om robotgedrag te vertrouwen, maar dit is moeilijk te volgen vanwege subjectiviteit.

Onderzoek naar vertrouwen in autonomie

Dr. Ranjana, die associate professor en directeur is van de NeuroErgonomics Lab, zei dat haar labs onderzoek naar vertrouwen in autonomie voortkwam uit andere projecten die zich richtten op mens-robot-interacties in veiligheidskritische werkdomeinen.

“Terwijl onze focus tot nu toe was om te begrijpen hoe de toestand van de operator van vermoeidheid en stress de interactie tussen mensen en robots beïnvloedt, werd vertrouwen een belangrijk construct om te bestuderen”, zei Mehta. “We ontdekten dat mensen, als ze moe worden, hun bewaking laten varen en meer vertrouwen in automatisering hebben dan ze zouden moeten. Maar waarom dat het geval is, wordt een belangrijke vraag om te beantwoorden.”

Het nieuwe onderzoek werd gepubliceerd in Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society.

Het richt zich op het begrijpen van de relatie tussen hersenactiviteit en gedrag van de operator, die beïnvloed kan worden door zowel menselijke als robotfactoren.

Metening van functionele hersenactiviteit

Het lab maakte gebruik van functionele near-infraroodspectroscopie om functionele hersenactiviteit te meten terwijl operators samenwerkten met robots bij productietaken. Het onderzoek toonde aan dat defecte robotacties het vertrouwen van de operator in de robot verlaagden en dat het gebrek aan vertrouwen geassocieerd was met een toename van de activiteit in de frontale, motorische en visuele cortex. Deze veranderingen wezen op een toenemende werkbelasting en een verhoogde situatiebewustzijn. Het team ontdekte dat het gebrek aan vertrouwen ook geassocieerd was met de ontbinding van de samenwerking tussen deze hersengebieden. Volgens Mehta was de ontbinding groter bij hogere niveaus van robotautonomie.

“Wat we het meest interessant vonden, was dat de neurale patronen verschilden toen we de hersenactiviteitsgegevens vergeleken over betrouwbaarheidscondities (gemanipuleerd met normaal en defect robotgedrag) versus het vertrouwensniveau van de operator (verzameld via enquêtes) in de robot”, zei Mehta. “Dit benadrukte het belang van het begrijpen en meten van de relatie tussen hersenactiviteit en vertrouwen in mens-robot-samenwerking, aangezien de perceptie van vertrouwen alleen niet indicatief is voor hoe het vertrouwensgedrag van de operator zich vormt.”

Volgens Dr. Sarah Hopko, die de hoofdauteur is van het onderzoek en onlangs afgestudeerd is in industriële ingenieurswetenschappen, geven neurale reacties en percepties van vertrouwen informatie over hoe vertrouwen wordt opgebouwd, geschonden en hersteld met verschillende robotgedragingen. Ze zei ook dat de sterkte van multimodale vertrouwensmetingen, zoals neurale activiteit en oogtracking, nieuwe perspectieven kan onthullen.

Het team zal nu proberen het onderzoek uit te breiden naar andere gebieden, zoals noodgevallenreactie. Ze zullen ook proberen te begrijpen hoe vertrouwen in multi-mens-robot-teams de teamwork en taakuitvoering in veiligheidskritische omgevingen kan beïnvloeden.

“Het werk is kritisch, en we zijn gemotiveerd om ervoor te zorgen dat de ontwerp, evaluatie en integratie van mens-gerichte robottechnologie in de werkplek ondersteunend en empowerment zijn voor menselijke capaciteiten”, concludeerde Mehta.