Nutzerzentrierte Gestaltung einer GUI für die mobile Mensch-Roboter-Kooperation an Montagearbeitsplätzen : Integration von Situationsbewusstsein, Gebrauchstauglichkeit und intuitiver Roboterprogrammierung

Colceriu, Christian; Nitsch, Verena; Brell-Cokcan, Sigrid

doi:43523

Nutzerzentrierte Gestaltung einer GUI für die mobile Mensch-Roboter-Kooperation an Montagearbeitsplätzen : Integration von Situationsbewusstsein, Gebrauchstauglichkeit und intuitiver Roboterprogrammierung

Colceriu, Christian^RWTH*

2024

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Christian Colceriu

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2024

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2024

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak02

Hauptberichter/Gutachter
Brell-Cokcan, Sigrid (Thesis advisor)^RWTH* ; Nitsch, Verena (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2024-07-22

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2024-07506
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/990697/files/990697.pdf

Einrichtungen

Projekte

G:(DE-82)AZ1225-16 - Forschungsverbund Mobile, ad-hoc kooperierende Roboterteams – FORobotics (AZ1225-16) (AZ1225-16)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 720

Kurzfassung
Die mobile Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) ist ein relativ neues Technologiefeld, bei dem menschliche Faktoren wie Technikakzeptanz und Gebrauchstauglichkeit eine wichtige Rolle spielen. Nutzerzentrierte Gestaltung ist ein Ansatz, der Produkte hervorbringen kann, die mit größerer Wahrscheinlichkeit von den Nutzenden akzeptiert werden. Daher sollten die Benutzungsschnittstellen zwischen Mensch und Roboter nutzerzentriert gestaltet werden. Dies umfasst das gesamte Spektrum der Interaktion, von der gemeinsamen Durchführung der Arbeitsaufgabe bis hin zur spontanen Programmierung des Roboters durch das Montagepersonal. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Untersuchung eines ganzheitlichen Ansatzes zur nutzerzentrierten Gestaltung einer grafischen Benutzungsschnittstelle (GUI) für die mobile MRK an Montagearbeitsplätzen. Dazu werden auf Basis der drei Konstrukte Situationsbewusstsein, Gebrauchstauglichkeit und intuitive Nutzung in mehreren Iterationen Methoden zur Analyse, Gestaltung und Evaluierung der GUI durchgeführt. Durch ein interdisziplinäres, theoretisches Rahmenwerk aus den Bereichen Arbeitswissenschaft, Betriebswissenschaft, Human Factors und UX-Design wurde ein Vorgehensmodell entwickelt, das zu guten Ergebnissen in Bezug auf die drei untersuchten Konstrukte führt. Die Messung des Situationsbewusstseins hat einen Wert von M=0.83 (SD=0.20) ergeben, bei einem möglichen Maximalwert von 1. Die Gebrauchstauglichkeit ist mit M=1.8 (SD=0.77) bewertet worden, auf einer Skala von -3 bis +3. Bei der Messung der Intuitivität hat sich ein QUESI-Wert von M=3.7 (SD=0.8) ergeben, bei einem möglichen Maximalwert von 5.Durch die Integration verschiedener theoretischer Konzepte, bekannter Entwicklungsansätze und empirischer Evaluation wurden neue Erkenntnisse hinsichtlich der Anwendung von Methoden zur Gestaltung von Benutzungsschnittstellen für die mobile MRK in der Montagearbeit entwickelt, die Gebrauchstauglichkeit und Situationsbewusstsein fördern und intuitiv programmierbar sind.

Mobile human-robot cooperation (HRC) is a relatively new technological field where human factors such as technology acceptance and usability play an important role. User-centered design is an approach that can produce products that are more likely to be accepted by users. Therefore, the user interfaces between humans and robots should be designed in a user-centered way. This includes the whole spectrum of interaction, from the joint execution of the work task to the spontaneous programming of the robot by the assembly personnel. This dissertation deals with the investigation of a holistic approach to the user-centered design of a graphical user interface (GUI) for mobile MRK at assembly workstations. For this purpose, methods for the analysis, design and evaluation of the GUI are carried out in several iterations based on the three constructs of situation awareness, usability and intuitive use. Through an interdisciplinary, theoretical framework from the fields of industrial engineering, industrial management, human factors and UX design, a procedure model was developed that leads to good results in terms of the three constructs investigated. The measurement of situation awareness resulted in a value of M=0.83 (SD=0.20), with a possible maximum value of 1. Usability was rated with M=1.8 (SD=0.77), on a scale from -3 to +3. The measurement of intuitiveness resulted in a QUESI score of M=3.7 (SD=0.8), with a possible maximum score of 5. By integrating different theoretical concepts, known development approaches and empirical evaluation, new insights have been developed regarding the application of methods for the design of user interfaces for mobile HRC in assembly work that promote usability and situation awareness and are intuitively programmable.

OpenAccess:
PDF
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