[論文レビュー] Human-Centered Design and Evaluation of a Workplace for the Remote Assistance of Highly Automated Vehicles

Andreas Schrank, Fabian Walocha+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 4, 2023

Human-Automation Interaction and SafetyPsychology参考文献 34被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、高度自動運転車（SAEレベル4）の遠隔支援作業環境を人間中心に設計・評価したもので、34名のプロフェッショナルな技術監視官を対象に、新規のヒューマンマシンインターフェース（HMI）をテストした。HMIは認知的負荷下でも高い状況認識能力と優れた使いやすさを実現し、実世界の遠隔運用システムにおける実現可能性と受容性を示した。

ABSTRACT

Remotely operating vehicles utilizes the benefits of vehicle automation when fully automated driving is not yet possible. A human operator ensures safety and availability from afar and supports the vehicle automation when its capabilities are exceeded. The remote operator thus fulfills the legal requirements in Germany as a Technical Supervisor to operate highly automated vehicles at SAE 4. To integrate the remote operator into the automated driving system, a novel user-centered human-machine interface (HMI) for remote assistance workplaces was developed and initially evaluated. The insights gained in this process were incorporated into the design of a workplace prototype for remote assistance. This prototype was now tested in the study reported here by 34 participants meeting the professional background criteria for the role of Technical Supervisor according to the German law by using typical remote assistance scenarios created in a simulation environment. Even under elevated cognitive load induced by simultaneously engaging in a secondary task, participants were able to obtain sufficient situation awareness and quickly resolve the scenarios. The HMI also yielded favorable usability and acceptance ratings. The results of the study inform the iterative workplace development and further research on the remote assistance of highly automated vehicles.

研究の動機と目的

• 高度自動運転車（SAEレベル4）のためのユーザ中心の遠隔支援作業環境を設計し、複雑な都市環境における人間のオペレータを支援すること。
• 実際のシナリオに即したシミュレーション条件下で、HMIプロトタイプが遠隔オペレータをどの程度支援できるかを評価すること。
• さまざまな認知的負荷条件下でのパフォーマンス、状況認識、作業負荷、使いやすさを評価すること。
• 人間要因およびインターフェース設計要件を特定することで、遠隔運用システムの反復的開発を支援すること。
• ドイツの規制下で技術監視官としての法的・運用的統合を支援すること。

提案手法

• 人間中心設計の原則を用いて、高度自動運転車の遠隔支援のための概念的プロトタイプ作業環境を開発した。
• 視覚的、聴覚的、触覚的フィードバックを統合したマルチモーダルHMIを設計し、状況認識とタスク実行を支援した。
• ドイツの技術監視官の資格要件を満たす34名の参加者を対象に、制御されたシミュレーション研究を実施した。
• シナリオ実行中に1バックおよび2バックnバックタスクを用いた二重課題パラダイムにより認知的負荷を誘発した。
• パフォーマンス（タスク完了時間、誤り数）、状況認識（SART）、作業負荷（NASA-TLX）、使いやすさ（SUS、UEQ-S、受容性スケール）を測定した。
• 被験者内設計を用い、3種類のシナリオタイプ（通常、複雑、新規）と2段階の認知的負荷レベルを組み合わせ、相互作用効果を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HMIプロトタイプは、通常、複雑、新規の支援シナリオにおいて、遠隔オペレータが状況認識を維持するのをどの程度支援するか？
• RQ2 誘発された認知的負荷は、遠隔支援タスクにおけるパフォーマンス、状況認識、作業負荷にどのような影響を及ぼすか？
• RQ3 プロフェッショナルな技術監視官において、HMIの使いやすさとユーザー受容性はどの程度か？
• RQ4 認知的負荷は、シナリオの複雑さと状況認識の関係をどの程度緩和するか？
• RQ5 実際のシミュレーション環境下で、HMIの主な使いやすさおよび受容性の特徴は何か？

主な発見

• 参加者は、認知的負荷が高まっても、すべてのシナリオタイプで高い状況認識（SARTスコアは中程度から上位範囲）を維持した。
• 認知的負荷は、特に通常タスクにおいて、自己報告された状況認識に否定的影響を及ぼした。これは、高負荷下での性能低下の可能性を示唆している。
• nバックタスクは作業負荷を有意に誘発した。自己報告された作業負荷は1バックから2バック条件にかけて顕著に上昇し、操作の妥当性が確認された。
• SUS、UEQ-S、受容性スケールの3つの使いやすさ尺度すべてで、HMIは平均以上の中での高いスコアを獲得した。これは、強いユーザー受容性を示している。
• インタラクションのホデニック・エモーショナル側面は、平均〜肯定的と評価され、機能的信頼性に焦点を当てたにもかかわらず、好ましいユーザー体験であることが示唆された。
• 技術的経験を持つ参加者からHMIは高く評価され、高い受容性スコアを示した。これは、プロフェッショナルな技術監視官による導入の可能性を示唆している。