影响机械臂遥操作的认知功能分析

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1、２０１６０３１６００２０２０唐伟财第２２卷第２期载人航天Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．２２０１６年４月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＡｐｒ．２０１６影响机械臂遥操作的认知功能分析１１，２∗１唐伟财，陈善广，肖毅（１．中国航天员科研训练中心人因工程国防科技重点实验室，北京１０００９４；２．中国载人航天工程办公室，北京１００７２０）摘要：研究遥操作过程涉及到的认知行为，识别影响遥操作任务绩效的认知功能，有助于建立空间遥操作的人因可靠性分析体系，并保障在轨遥操作任务顺利完成。结合国内外研究，着重分析遥操作与情境意识、空

2、间转换、感知觉三者之间的关系，并结合具体遥操作任务剖析各项认知功能在操作过程各个阶段的影响作用；针对情境意识、空间转换、感知觉等认知功能对ＮＡＳＡ的机械臂遥操作训练指标进行分类梳理；最后提出了未来从认知层面开展空间遥操作研究时应该注意的问题，并从视觉信息呈现、认知功能变化和人为失误预测等方向对未来遥操作研究进行展望。关键词：遥操作；认知功能；感知觉；空间转换；情景意识中图分类号：Ｖ５２７文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１６）０２⁃０２６２⁃０７ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｏｇｎｉｔｉｖｅＦｕｎｃ

3、ｔｉｏｎｉｎＲｏｂｏｔｉｃｓＴｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ１１，２∗１ＴＡＮＧＷｅｉｃａｉ，ＣＨＥＮＳｈａｎｇｕａｎｇ，ＸＩＡＯＹｉ（１?ＣｈｉｎａＡｓｔｒｏｎａｕｔＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＴｒａｉｎｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｕｍａｎＦａｃｔｏｒｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅＡｇｅｎｃｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００７２０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｇｎｉｔｉｖ

4、ｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｃｏｇｎｉｔｉｖｅｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｒｅｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｐｅｒｆｏｒｍｔｈｅｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｔａｓｋｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｎｄｓｅｔｕｐｔｈｅｈｕｍａｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｓｙｓｔｅｍｉｎｓｐａｃｅｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｉｔｕａｔｉｏｎａｗａｒｅｎｅｓｓ，ｓｐａｃｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａ⁃ｂｉｌｉｔｙ，ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎａｎｄｔｅｌｅ

5、ｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｃｏｇｎｉｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｉｎｖａｒｉｏｕｓｓｔａｇｅｓｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｔａｓｋ．ＮＡＳＡｔｒａｉｎｉｎｇａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｅｔｒｉｃｗａｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｃｃｏｒｄ⁃ｉｎｇｔｏｓｉｔｕａｔｉｏｎａｗａｒｅ

6、ｎｅｓｓ，ｓｐａｃｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙａｎｄｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｓｏｍｅｔｉｐｓａ⁃ｂｏｕｔｆｕｔｕｒｅｓｔｕｄｙｏｆｓｐａｃｅｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｃｏｇｎｉｔｉｖｅｌｅｖｅｌｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｓｔｕｄｙｏｆｓｐａｃｅｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｒｏｍｖｉｓｕａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ，ｃｏｇｎｉｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｃｈａｎｇｅａｎｄｈｕｍａｎｅｒ⁃ｒｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ

7、ｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｃｏｇｎｉｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ；ｓｐａｃｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；ｓｉｔｕａｔｉｏｎａｗａｒｅｎｅｓｓ响，其中包括开展探究空间能力对遥操作绩效影１引言［２］响的Ｍｅｎｃｈａｃａ⁃Ｂｒａｎｄａｎ实验，并尝试用空间能国外针对影响机器人遥操作绩效的认知功能力测试结果评价遥操作绩效，以期用于航天员选（环节）展开了大量研究，其中，ＭＩＴ的研究是代拔和训练。目前ＭＶＬ实验室主要关注遥操作过表。ＭＩＴ的ＭＶＬ（ＭａｎＶｅｈｉ

8、ｃｌｅＬａｂｏｒａｔｏｒｙ）实验室程中疲劳等因素造成的航天员认知功能变化、对［１］在２００７年开始对机械臂遥操作进行研究，重点这些变化的监控测试的有效性以及相应的缓解措［３］是研究遥操作过程中不同认知功能对操作的影施（咖啡因、蓝光等）的有效性验证。收稿日期：２０１５⁃０６⁃２３；修回日期：２０１６⁃０２⁃０５基金项目：重点实验室自主课题（ＨＦ２０１１⁃Ｚ⁃Ｚ⁃Ａ⁃０１）；国家自然基金（７１２０１１４８）；中国航天医学工程预先研