Ishara za LED na Maonyesho ya Hisia katika Maeneo ya Kazi ya Pamoja ya Binadamu na Robot

Yaliyomo

• 1. Utangulizi
• 2. Mbinu ya Utafiti
  • 2.1 Usanidi wa Majaribio
  • 2.2 Hali Zilizojaribiwa
• 3. Utekelezaji wa Kiufundi
  • 3.1 Mfumo wa Ishara za LED
  • 3.2 Algorithm ya Maonyesho ya Hisia
• 4. Matokeo na Uchambuzi
  • 4.1 Vipimo vya Utendaji
  • 4.2 Mtazamo wa Watumiaji
• 5. Utekelezaji wa Msimbo
• 6. Matumizi ya Baadaye
• 7. Marejeo

1. Utangulizi

Ushirikiano wa binadamu na robot katika maeneo ya kazi ya pamoja unahitaji mawasiliano bora ili kuhakikisha usalama na ufanisi. Utafiti huu unachunguza jinsi mawasiliano yasiyo ya maneno kupitia ishara za LED na maonyesho ya hisia yanaweza kuboresha mwingiliano wa binadamu na robot. Utafiti huu unashughulikia changamoto muhimu ya kuzuia migongano huku ukidumisha ufanisi wa mtiririko wa kazi katika mazingira ya viwanda ambapo mawasiliano ya masikio yanaweza kutokuwa na uhakika kutokana na kelele za nyuma.

2. Mbinu ya Utafiti

Jaribio lilijumuisha washiriki 18 wakishirikiana na robot ya Franka Emika Panda iliyowekwa kamba ya LED kwenye kifaa chake cha mwisho na onyesho la uso lenye uhai kwenye kibao. Utafiti ulitathmini hali tatu za mawasiliano ili kukadiria athari zao kwenye utabiri wa migongano na utendaji wa kazi.

2.1 Usanidi wa Majaribio

Mfumo wa robot ulisanidiwa na ishara za LED zilizo na rangi maalum zinazowakilisha nia tofauti za mwendo: kijani kwa mwendo salama, manjano kwa tahadhari, na nyekundu kwa hatari ya karibu ya mgongano. Mfumo wa onyesho la hisia ulitumia kibao kuonyesha mienendo ya uso inayofanana na nia ya robot ya kuepuka migongano.

2.2 Hali Zilizojaribiwa

• Hali A: Ishara za LED pekee
• Hali B: Ishara za LED pamoja na maonyesho ya hisia yanayolingana
• Hali C: Ishara za LED pamoja na maonyesho ya hisia ya kuzuia mapema

3. Utekelezaji wa Kiufundi

3.1 Mfumo wa Ishara za LED

Mfumo wa udhibiti wa LED ulitumia mbinu ya msingi wa uwezekano kuamua hatari ya mgongano. Mfumo huo ulikokotoa umbali kati ya kifaa cha mwisho cha robot na opareta wa kibinadamu kwa kutumia:

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

ambapo $d$ ni umbali wa sasa, $d_0$ ni kizingiti cha usalama, na $k$ ni kigezo cha unyeti.

3.2 Algorithm ya Maonyesho ya Hisia

Mfumo wa onyesho la hisia ulitekeleza mashine ya hali maalum yenye hali kuu tatu za kihisia: wastani, wasiwasi, na tahadhari. Mabadiliko kati ya hali yalisababishwa na viwango vya ukaribu na kasi ya mwendo.

4. Matokeo na Uchambuzi

4.1 Vipimo vya Utendaji

4.2 Mtazamo wa Watumiaji

Matokeo ya dodoso yalionyesha kuwa maonyesho ya hisia yaliongeza sana mwingiliano unaohisiwa (p < 0.05) lakini hayakuboresha uwazi wa mawasiliano wala ufanisi wa kazi ikilinganishwa na ishara za LED pekee.

5. Utekelezaji wa Msimbo

class KidhibitiOnyeshoHisia:
    def __init__(self):
        self.hali = ['wastani', 'wasiwasi', 'tahadhari']
        self.hali_ya_sasa = 'wastani'
    
    def sasisha_hisia(self, umbali, kasi):
        alama_hatari = self.kokotoa_hatari(umbali, kasi)
        
        if alama_hatari < 0.3:
            self.hali_ya_sasa = 'wastani'
        elif alama_hatari < 0.7:
            self.hali_ya_sasa = 'wasiwasi'
        else:
            self.hali_ya_sasa = 'tahadhari'
        
        return self.pata_onyesho_hisia()
    
    def kokotoa_hatari(self, d, v):
        # Kokoto la hatari lililosawazishwa
        hatari_umbali = max(0, 1 - d / UMBALI_USALAMA)
        hatari_kasi = min(1, v / KASI_UPEO)
        return 0.6 * hatari_umbali + 0.4 * hatari_kasi

6. Matumizi ya Baadaye

Matokeo ya utafiti yana maana kubwa kwa roboti za viwanda, roboti za afya, na roboti za huduma. Kazi ya baadaye inapaswa kulenga maonyesho ya hisia yanayobadilika yanayojifunza kutoka kwa majibu ya mtumiaji binafsi na tofauti za kitamaduni katika tafsiri ya hisia.

7. Marejeo

1. Ibrahim, M., et al. "Kuchunguza Athari za Ishara za LED na Maonyesho ya Hisia katika Maeneo ya Kazi ya Pamoja ya Binadamu na Robot." arXiv:2509.14748 (2025).
2. Breazeal, C. "Kubuni Roboti za Kijamii." MIT Press (2002).
3. Bartneck, C., et al. "Kichwa cha CAROQ: Kiolesura cha Umbo la Kichwa kwa Mawasiliano ya Kihisia." Robotiki na Mifumo Yenye Kujitegemea (2020).
4. Goodfellow, I., et al. "Mitandao ya Kuzua Adui." Maendeleo katika Mfumo wa Usindikaji wa Taarifa za Neural (2014).

Uchambuzi wa Mtaalamu