Physical human-robot interaction (pHRI) in real-world settings exposes operators to fluctuating environmental conditions during contact-rich tasks. Traditional task-centric evaluations overlook the physiological burdens imposed by these stressors. Therefore, we conducted a multimodal empirical study involving contact-rich tracing tasks under 18 distinct combinations of temperature, acoustic noise, and illuminance. Synchronously, we recorded electrodermal activity (EDA), surface electromyography (sEMG), eye-tracking data, and subjective environmental comfort ratings. Evaluating these physiological signals alongside execution data revealed hidden physiological costs not captured by objective performance. The results revealed that task performance remained stable across all environmental conditions. Autonomic workload, indexed by tonic skin conductance level (SCL), increased with temperature, while physical and cognitive workload were unaffected. Perceived environmental comfort showed no significant association with tracing error or completion time. These findings reveal a compensatory mechanism where operators maintain consistent performance by increasing their physiological effort to suppress thermal discomfort. Such insight motivates the development of physiology-aware control architectures that leverage real-time physiological metrics to reduce operator workload in unstructured environments.


翻译:现实环境中的物理人机交互(pHRI)在高接触型任务中使操作人员暴露于波动的环境条件中。传统的以任务为中心的评估忽视了这些压力源带来的生理负担。为此,我们开展了一项多模态实证研究,在18种不同的温度、噪声和照度组合条件下进行高接触型追踪任务。同步记录了皮肤电活动(EDA)、表面肌电信号(sEMG)、眼动追踪数据以及主观环境舒适度评级。将生理信号与执行数据结合评估,揭示了客观性能指标未能反映的隐性生理成本。结果表明,所有环境条件下的任务表现保持稳定。由相位性皮肤电导水平(SCL)表征的自主神经负荷随温度升高而增加,而体力与认知负荷未受影响。感知环境舒适度与追踪误差或完成时间无显著关联。这些发现揭示了操作人员通过增加生理努力抑制热不适来维持稳定表现的代偿机制。该认知为开发生理感知型控制架构提供了依据,通过利用实时生理指标降低操作人员在非结构化环境中的工作负荷。

0
下载
关闭预览

相关内容

模拟真实世界:多模态生成模型的统一综述
专知会员服务
34+阅读 · 2025年3月7日
【CMU博士论文】个性化情境感知多模态机器人反馈
专知会员服务
19+阅读 · 2025年3月4日
多模态人机交互综述
专知会员服务
150+阅读 · 2022年7月3日
多模态深度学习综述,18页pdf
专知
51+阅读 · 2020年3月29日
专家报告|深度学习+图像多模态融合
中国图象图形学报
12+阅读 · 2019年10月23日
专访俞栋:多模态是迈向通用人工智能的重要方向
AI科技评论
27+阅读 · 2019年9月9日
人工智能顶刊TPAMI2019最新《多模态机器学习综述》
人工智能学家
29+阅读 · 2019年1月19日
这可能是「多模态机器学习」最通俗易懂的介绍
计算机视觉life
113+阅读 · 2018年12月20日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
50+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 5月18日
VIP会员
最新内容
从采集到决策:美军视角下的战术情报范式重构
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
5+阅读 · 8月2日
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
5+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
13+阅读 · 7月31日
《史诗怒火行动:多域前瞻评估》49页报告
专知会员服务
12+阅读 · 7月31日
《英国防部:未来空战系统数字化战略》33页
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
《面向自主飞行网络的智能体人工智能架构》
专知会员服务
10+阅读 · 7月31日
相关VIP内容
模拟真实世界:多模态生成模型的统一综述
专知会员服务
34+阅读 · 2025年3月7日
【CMU博士论文】个性化情境感知多模态机器人反馈
专知会员服务
19+阅读 · 2025年3月4日
多模态人机交互综述
专知会员服务
150+阅读 · 2022年7月3日
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
50+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员