A Study on Human-Swarm Interaction: A Framework for Assessing Situation Awareness and Task Performance

要約

本論文では、動的環境における状況認識を測定する、人間群インタラクション研究のためのフレームワークを紹介する。このフレームワークで導入された概念を実装することで、タブレットベースのインターフェースをユーザ研究のために開発し、オペレータがロボット群を誘導して、群にとって未知の危険なセルをマーキングする単一ターゲット探索タスクを行った。主観的および客観的な状況認識尺度が使用され、ロボットがターゲットにどれだけ近づいたかでタスクのパフォーマンスが評価された。このフレームワークにより、人間群インタラクションにおける状況認識の役割を構造的に調査することが可能となり、試行回数を重ねるごとにタスク性能が向上し、インタフェースが学習可能であること、重心アクティブ位置が状況認識を評価するための有用なタスク性能指標であること、知覚と投影がタスク性能に重要な役割を果たし、インタフェース設計におけるそれらの重要性が強調されたこと、客観的状況認識が主観的状況認識とタスク性能の両方に影響を与え、客観的状況認識を強調するインタフェースの必要性が強調されたこと、などの重要な知見が得られた。これらの結果は、我々のフレームワークが、状況認識概念を人間群インタラクション研究に統合するための構造化されたアプローチであり、状況認識とタスクパフォーマンスを評価する体系的な方法を提供するものであることを検証するものである。このフレームワークは、インターフェイスの学習可能性を評価し、意味のあるタスクパフォーマンス指標を特定し、状況認識を強化するためのインターフェイス設計を改良し、最終的に動的環境における人間群インタラクションを改善するために、他の群れ研究に適用することができる。

要約(オリジナル)

This paper introduces a framework for human swarm interaction studies that measures situation awareness in dynamic environments. A tablet-based interface was developed for a user study by implementing the concepts introduced in the framework, where operators guided a robotic swarm in a single-target search task, marking hazardous cells unknown to the swarm. Both subjective and objective situation awareness measures were used, with task performance evaluated based on how close the robots were to the target. The framework enabled a structured investigation of the role of situation awareness in human swarm interaction, leading to key findings such as improved task performance across attempts, showing the interface was learnable, centroid active robot position proved to be a useful task performance metric for assessing situation awareness, perception and projection played a key role in task performance, highlighting their importance in interface design and objective situation awareness influenced both subjective situation awareness and task performance, emphasizing the need for interfaces that emphasise objective situation awareness. These findings validate our framework as a structured approach for integrating situation awareness concepts into human swarm interaction studies, offering a systematic way to assess situation awareness and task performance. The framework can be applied to other swarming studies to evaluate interface learnability, identify meaningful task performance metrics, and refine interface designs to enhance situation awareness, ultimately improving human swarm interaction in dynamic environments.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, DeepL