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工业 5.0：机器人是否真的减轻了工人的认知负荷？

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作者

Ieva Miseviciute

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3 分钟

工业 5.0的愿景是人与机器人的无缝协作（HRC），而不是用机器取代人，并且将工人的身体和心理健康（Wellbeing）放到了非常高的优先级。协作机器人（cobots）具有很高的可重复性和精确性，能够弥补工人在灵巧性和灵活性上的不足，能够提高生产效率。但在工人与协作机器人的互动过程中，工人的用户体验和身心健康却没有得到验证。有鉴于此，意大利都灵理工大学的一个研究小组开始了一项任务，在产品装配任务中量化人机协作过程中的人类认知负荷。

认知负荷，即完成一项任务所需的脑力劳动，对人类的工作表现和身心健康至关重要。过重的负荷会影响工作效率，而最佳的负荷则能提高工作效率。通过测量和了解认知负荷，该团队不仅能够找到提高生产效率的方法，还能够从根本上改善工人的身心健康。

在这项研究中，被试要在不同的条件下（手动，协作机器人）组装复杂程度不同的产品。研究者假设，复杂度较高的任务会导致认知负荷增加，而协作机器人的支持则可以减轻认知负荷。为了衡量任务过程中的认知负荷，研究者使用Tobii Glasses 3测量被试在生产过程中的眼动行为。并结合了心率变异性和皮肤电反应等测量手段。

研究结果表明，在复杂的装配任务中，协作机器人辅助系统可以减轻认知负荷。在所有生理指标中，协作机器人对认知负荷的影响各不相同--皮肤电反应随着装配复杂性的增加而呈上升趋势，而心率变异性指标则没有特别的趋势。值得注意的是，眼动追踪指标产生了最显著的结果，表明认知负荷发生了变化：

与手动任务相比，与协作机器人合作时工人的眼跳平均幅度更大，峰值速度也更高，这表明在与协作机器人合作时认知负荷水平有所降低。
注视的平均持续时间在更复杂的任务中较长，可能需要更多的认知努力。然而，研究作者指出，复杂任务期间的较长注视时间也可能反映出一种流动状态——对活动的深度投入。
在更复杂的任务中，注视的平均持续时间更长，瞳孔平均直径也更大，复杂任务会增加认知负荷。

研究者强调，没有任何一种生理指标可以单独反应认知负荷，因此，全面的多模态方法仍然至关重要。在未来的应用场景中，来自眼动追踪、心率变异性和皮肤电反应的生理数据可以反馈给协作机器人，以便根据工人的个体认知负荷来调整其交互方式。