मानव-रोबोट साझा कार्यस्थानों में एलईडी संकेत और भावनात्मक प्रदर्शन

विषय सूची

• 1. परिचय
• 2. कार्यप्रणाली
  • 2.1 प्रयोगात्मक सेटअप
  • 2.2 परीक्षण की गई शर्तें
• 3. तकनीकी कार्यान्वयन
  • 3.1 एलईडी संकेत प्रणाली
  • 3.2 भावनात्मक प्रदर्शन एल्गोरिदम
• 4. परिणाम और विश्लेषण
  • 4.1 प्रदर्शन मेट्रिक्स
  • 4.2 उपयोगकर्ता धारणा
• 5. कोड कार्यान्वयन
• 6. भविष्य के अनुप्रयोग
• 7. संदर्भ

1. परिचय

साझा कार्यस्थानों में मानव-रोबोट सहयोग के लिए सुरक्षा और दक्षता दोनों सुनिश्चित करने हेतु प्रभावी संचार आवश्यक है। यह शोध जांच करता है कि कैसे एलईडी संकेतों और भावनात्मक प्रदर्शनों के माध्यम से अशाब्दिक संचार मानव-रोबोट अंत:क्रिया को बेहतर बना सकता है। यह अध्ययन औद्योगिक वातावरणों में, जहाँ पृष्ठभूमि के शोर के कारण श्रव्य संचार अविश्वसनीय हो सकता है, कार्यप्रवाह दक्षता बनाए रखते हुए टकराव रोकने की महत्वपूर्ण चुनौती को संबोधित करता है।

2. कार्यप्रणाली

इस प्रयोग में 18 प्रतिभागियों ने एक फ्रैंका एमिका पांडा रोबोट के साथ सहयोग किया, जिसके अंतिम एफेक्टर पर एक एलईडी स्ट्रिप और एक टैबलेट पर एनिमेटेड चेहरे का प्रदर्शन लगा था। इस अध्ययन ने टकराव की प्रत्याशा और कार्य प्रदर्शन पर उनके प्रभाव का आकलन करने के लिए तीन संचार स्थितियों का मूल्यांकन किया।

2.1 प्रयोगात्मक सेटअप

रोबोटिक प्रणाली को विभिन्न गति इरादों का प्रतिनिधित्व करने वाले रंग-कोडित एलईडी संकेतों के साथ कॉन्फ़िगर किया गया था: सुरक्षित गति के लिए हरा, सावधानी के लिए पीला, और आसन्न टकराव जोखिम के लिए लाल। भावनात्मक प्रदर्शन प्रणाली ने रोबोट के टकराव परिहार इरादे के अनुरूप चेहरे के भाव दिखाने के लिए एक टैबलेट का उपयोग किया।

2.2 परीक्षण की गई शर्तें

• शर्त A: केवल एलईडी संकेत
• शर्त B: एलईडी संकेत प्रतिक्रियात्मक भावनात्मक प्रदर्शनों के साथ
• शर्त C: एलईडी संकेत पूर्व-निवारक भावनात्मक प्रदर्शनों के साथ

3. तकनीकी कार्यान्वयन

3.1 एलईडी संकेत प्रणाली

एलईडी नियंत्रण प्रणाली ने टकराव जोखिम निर्धारित करने के लिए संभाव्यता-आधारित दृष्टिकोण का उपयोग किया। प्रणाली ने रोबोट के अंतिम एफेक्टर और मानव ऑपरेटर के बीच की दूरी की गणना इस सूत्र का उपयोग करके की:

$P(collision) = \frac{1}{1 + e^{-k(d - d_0)}}$

जहाँ $d$ वर्तमान दूरी है, $d_0$ सुरक्षा सीमा है, और $k$ संवेदनशीलता पैरामीटर है।

3.2 भावनात्मक प्रदर्शन एल्गोरिदम

भावनात्मक प्रदर्शन प्रणाली ने तीन प्राथमिक भावनात्मक अवस्थाओं - तटस्थ, चिंतित और सतर्क - के साथ एक सीमित अवस्था मशीन लागू की। अवस्थाओं के बीच संक्रमण निकटता सीमा और गति वेग द्वारा ट्रिगर किए गए थे।

4. परिणाम और विश्लेषण

4.1 प्रदर्शन मेट्रिक्स

4.2 उपयोगकर्ता धारणा

प्रश्नावली परिणामों से पता चला कि भावनात्मक प्रदर्शनों ने अनुभूत अंत:क्रियाशीलता को काफी बढ़ा दिया (p < 0.05) लेकिन केवल एलईडी संकेतों की तुलना में संचार स्पष्टता या कार्य दक्षता में सुधार नहीं किया।

5. कोड कार्यान्वयन

class EmotionalDisplayController:
    def __init__(self):
        self.states = ['neutral', 'concerned', 'alert']
        self.current_state = 'neutral'
    
    def update_emotion(self, distance, velocity):
        risk_score = self.calculate_risk(distance, velocity)
        
        if risk_score < 0.3:
            self.current_state = 'neutral'
        elif risk_score < 0.7:
            self.current_state = 'concerned'
        else:
            self.current_state = 'alert'
        
        return self.get_emotional_display()
    
    def calculate_risk(self, d, v):
        # Normalized risk calculation
        distance_risk = max(0, 1 - d / SAFETY_DISTANCE)
        velocity_risk = min(1, v / MAX_VELOCITY)
        return 0.6 * distance_risk + 0.4 * velocity_risk

6. भविष्य के अनुप्रयोग

शोध निष्कर्षों के औद्योगिक रोबोटिक्स, स्वास्थ्य देखभाल रोबोटिक्स और सेवा रोबोटिक्स के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं। भविष्य के कार्य को अनुकूली भावनात्मक प्रदर्शनों पर केंद्रित करना चाहिए जो व्यक्तिगत उपयोगकर्ता प्रतिक्रियाओं और भावनात्मक व्याख्या में सांस्कृतिक अंतरों से सीखते हैं।

7. संदर्भ

1. Ibrahim, M., et al. "Investigating the Effect of LED Signals and Emotional Displays in Human-Robot Shared Workspaces." arXiv:2509.14748 (2025).
2. Breazeal, C. "Designing Sociable Robots." MIT Press (2002).
3. Bartneck, C., et al. "The CAROQ head: A head-shaped interface for emotional communication." Robotics and Autonomous Systems (2020).
4. Goodfellow, I., et al. "Generative Adversarial Networks." Advances in Neural Information Processing Systems (2014).

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