Aspectos da consciência situacional no processo de soldagem linear orientado a interação humano-robô : uma abordagem baseada em ontologias

Abstract

Segurança, eficiência e eficácia são características importantes na interação humano-robô em um contexto de fábrica. Assim, trabalhadores e operadores estão expostos a desafios de interagir com determinados sistemas, em particular com robôs de soldagem. Considerando a complexidade do contexto industrial e do próprio processo de soldagem, um fator importante para o operador é "entender o que está acontecendo" ou obter consciência situacional (SA). A SA aumenta a capacidade de tomada de decisões, reduz erros e adiciona recursos para melhorar a interface humano-robô (IHR). O objetivo geral deste trabalho é desenvolver uma ontologia para o mapeamento dos principais aspectos da consciência situacional no contexto da soldagem robotizada. A modelagem utilizando ontologias define detalhadamente o escopo do chão de fábrica em relação ao sistema, ao ambiente, ao time de operadores, a empresa, aos robôs e a tarefa de soldagem linear. A identificação dos aspectos foi efetuada na interface original e atualizada do robô de solda MDS-1005 da fabricante BUG-O Systems, como objeto do estudo de caso. A avaliação do estudo de caso foi realizada com seis participantes que executaram tarefas pré determinadas de simulação com o robô. Para validação da ontologia, ao final das tarefas, foi aplicado um questionário SART adaptado e com aspectos voltados aos três níveis de SA. Os resultados obtidos demonstram que a interface atualizada, que contém mais aspectos da ontologia, proporcionou maior consciência situacional para os participantes, portanto maior percepção do processo de soldagem robotizada, compreensão da situação e na capacidade de prever a evolução do processo como um todo.

Safety, efficiency and effectiveness are important features in human-robot interaction in a factory context. Thus, workers and operators are exposed to the challenges of interacting with particular systems, particularly welding robots. Given the complexity of the industrial context and the welding process itself, an important factor for the operator is "understanding what's going on" or gaining situational awareness (SA). SA increases decision making, reduces errors and adds features to improve the human-robot interface (IHR). The general objective of this work is to develop an ontology for mapping the main aspects of situational awareness in the context of robot welding. Modeling using ontologies defines in detail the scope of the shop floor in relation to the system, the environment, the operator team, the company, the robots and the linear welding task. Aspect identification was performed on the original and updated interface of the welding robot MDS-1005 from manufacturer BUG-O Systems, as the object of the case study. The case study evaluation was performed with six participants who performed predetermined simulation tasks with the robot. To validate the ontology, at the end of the tasks, an adapted SART questionnaire was applied, with aspects focused on the three levels of AS. The results show that the updated interface, which contains more aspects of ontology, provided greater situational awareness for the participants, thus greater understanding of the robotic welding process, understanding of the situation and the ability to predict the evolution of the process as a whole.