İnsan-Robot Ortak Çalışma Alanlarında LED Sinyalleri ve Duygusal Gösterimler

İçindekiler

• 1. Giriş
• 2. Metodoloji
  • 2.1 Deneysel Kurulum
  • 2.2 Test Edilen Koşullar
• 3. Teknik Uygulama
  • 3.1 LED Sinyal Sistemi
  • 3.2 Duygusal Gösterim Algoritması
• 4. Sonuçlar ve Analiz
  • 4.1 Performans Metrikleri
  • 4.2 Kullanıcı Algısı
• 5. Kod Uygulaması
• 6. Gelecek Uygulamalar
• 7. Referanslar

1. Giriş

Ortak çalışma alanlarında insan-robot işbirliği, hem güvenlik hem de verimlilik için etkili iletişim gerektirir. Bu araştırma, LED sinyalleri ve duygusal gösterimler yoluyla sözsüz iletişimin insan-robot etkileşimini nasıl geliştirebileceğini inceler. Çalışma, arka plan gürültüsü nedeniyle işitsel iletişimin güvenilmez olabileceği endüstriyel ortamlarda, iş akışı verimliliğini korurken çarpışmaları önleme konusundaki kritik zorluğu ele almaktadır.

2. Metodoloji

Deney, uç efektöründe LED şerit ve bir tablet üzerinde animasyonlu yüz ekranı bulunan bir Franka Emika Panda robotu ile işbirliği yapan 18 katılımcıyı içermiştir. Çalışma, çarpışma öngörüsü ve görev performansı üzerindeki etkilerini değerlendirmek için üç iletişim koşulunu değerlendirmiştir.

2.1 Deneysel Kurulum

Robotik sistem, farklı hareket niyetlerini temsil eden renk kodlu LED sinyalleri ile yapılandırılmıştır: güvenli hareket için yeşil, dikkat için sarı ve yakın çarpışma riski için kırmızı. Duygusal gösterim sistemi, robotun çarpışmadan kaçınma niyetine karşılık gelen yüz ifadelerini göstermek için bir tablet kullanmıştır.

2.2 Test Edilen Koşullar

• Koşul A: Sadece LED sinyalleri
• Koşul B: Tepkisel duygusal gösterilerle LED sinyalleri
• Koşul C: Önleyici duygusal gösterilerle LED sinyalleri

3. Teknik Uygulama

3.1 LED Sinyal Sistemi

LED kontrol sistemi, çarpışma riskini belirlemek için olasılık tabanlı bir yaklaşım kullanmıştır. Sistem, robotun uç efektörü ile insan operatör arasındaki mesafeyi şu formülü kullanarak hesaplamıştır:

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

Burada $d$ mevcut mesafe, $d_0$ güvenlik eşiği ve $k$ hassasiyet parametresidir.

3.2 Duygusal Gösterim Algoritması

Duygusal gösterim sistemi, üç birincil duygusal duruma sahip sonlu durum makinesi uygulamıştır: nötr, endişeli ve uyarı. Durumlar arası geçişler, yakınlık eşikleri ve hareket hızı tarafından tetiklenmiştir.

4. Sonuçlar ve Analiz

4.1 Performans Metrikleri

4.2 Kullanıcı Algısı

Anket sonuçları, duygusal gösterilerin algılanan etkileşimi önemli ölçüde artırdığını (p < 0.05) ancak sadece LED sinyalleri ile karşılaştırıldığında iletişim netliğini veya görev verimliliğini iyileştirmediğini göstermiştir.

5. Kod Uygulaması

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):
        # Normalize 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. Gelecek Uygulamalar

Araştırma bulgularının endüstriyel robotik, sağlık robotiği ve hizmet robotiği için önemli çıkarımları vardır. Gelecek çalışmalar, bireysel kullanıcı tepkilerinden ve duygusal yorumlamadaki kültürel farklılıklardan öğrenen uyarlanabilir duygusal gösterimlere odaklanmalıdır.

7. Referanslar

1. Ibrahim, M., vd. "İnsan-Robot Ortak Çalışma Alanlarında LED Sinyalleri ve Duygusal Gösterimlerin Etkisinin İncelenmesi." arXiv:2509.14748 (2025).
2. Breazeal, C. "Sosyal Robotların Tasarımı." MIT Press (2002).
3. Bartneck, C., vd. "CAROQ başı: Duygusal iletişim için baş şeklinde bir arayüz." Robotik ve Otonom Sistemler (2020).
4. Goodfellow, I., vd. "Üretici Çekişmeli Ağlar." Sinirsel Bilgi İşleme Sistemlerinde Gelişmeler (2014).

Uzman Analizi