机械臂遥操作任务过程脑力负荷研究

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1、第23卷第5期载人航天Vol.23No.52017年10月MannedSpaceflightOct.2017机械臂遥操作任务过程脑力负荷研究11，2∗111唐伟财，陈善广，肖毅，姜国华，田志强（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：脑力负荷是影响机械臂遥操作绩效的重要因素，通过提取机械臂遥操作过程的自发脑电功率谱特征以及非线性动力学特征，结合机械臂遥操作的三阶段操作理论，分析了操作过程脑力负荷变化规律，以及各阶段的主要认知负荷来源。实验表明：自发脑电功率谱指标能有效评估遥操

2、作过程被试的脑力负荷水平，非线性指标能有效评估思维活动水平。在遥操作中，脑电功率谱能量逐渐向高频段转移，脑力负荷水平逐渐升高；前两阶段的非线性动力学特征值显著高于最后阶段，在第二阶段达到最大，与被试的思维活动强度变化规律相同。前两阶段被试脑力负荷主要来源于空间认知，第三阶段负荷主要来源于距离和角度偏差认知及任务压力。根据遥操作任务过程的脑力负荷变化规律及负荷的主要来源针对性提供信息补偿，完善任务设计，可降低航天员在各个阶段的脑力负荷水平，对保障遥操作任务的完成有一定指导意义。关键词：遥操作；自发脑电；功率谱；非线性动力学；脑力负荷；思维活动中图分类号：V7；

3、R857.1文献标识码：A文章编号：1674-5825（2017）05-0688-09StudyonMentalWorkloadinManipulatorTeleoperationMission11，2∗111TANGWeicai，CHENShanguang，XIAOYi，JIANGGuohua，TIANZhiqiang（1.NationalKeyLaboratoryofHumanFactorsEngineering，ChinaAstronautResearchandTrainingCenter，Beijing100094，China；2.ChinaMann

4、edSpaceAgency，Beijing100720，China）Abstract：Mentalworkloadisanimportantfactoraffectingtheperformanceofmanipulatorteleopera-tion.Byextractingthepowerspectrumandthenonlineardynamicscharacteristicsofelectroencepha-logram（EEG），thementalworkloadvariationandthemaincognitiveloadatvariousst

5、agesintheoperationwereanalyzedonthebasisofthethreestagesoperationtheoryinteleoperation.TheresultsshowedthatEEGpowerspectrumcouldbeusedtoevaluatethementalworkloadinteleoperationef-fectively，andthenonlineardynamicsindexcouldbeusedtoevaluatethethinkingactivitylevelef-fectively.Inteleo

6、peration，EEGpowerspectrumenergyshiftedtothehighfrequencybandgraduallywiththeincreaseofthementalworkload；thenonlineardynamicscharacteristicvaluesofthefirsttwostagesweresignificantlyhigherthanthatofthefinalstages，andreachedthemaximuminthesecondstage，sodidthevariationofthesubjects’thi

7、nkingactivityintensity.Thementalworkloadsofthefirsttwostagesweremainlyderivedfromthespatialcognition，andthementalworkloadofthethirdstagewasmainlyderivedfromthedistanceandangledeviationcognitionandworkingpressure.Ac-cordingtothementalworkloadvariationandthemainsourceofworkloadintele

8、operation，thecom-pensative