Industrie 5.0 : Les robots réduisent la charge cognitive des travailleurs

L'industrie 5.0 place le bien-être du travailleur au centre du processus de fabrication. Plutôt que de remplacer les humains par des machines, la nouvelle ère industrielle envisage une collaboration homme-robot transparente, où les robots collaboratifs - cobots - apportent répétabilité et précision, en complément de la dextérité et de la flexibilité des humains. Si la collaboration homme-robot augmente la productivité du processus de fabrication, l'expérience de l'utilisateur et le bien-être de l'homme au cours de cette interaction sont moins bien définis. Consciente de cette lacune, une équipe de recherche du Politecnico di Torino, en Italie, s'est lancée dans une mission visant à quantifier la charge cognitive humaine pendant le HRC dans le cadre d'une tâche d'assemblage de produits.

La charge cognitive, c'est-à-dire l'effort mental nécessaire pour accomplir une tâche, est essentielle pour les performances professionnelles et le bien-être de l'homme. Une charge excessive peut nuire à la productivité, tandis qu'une charge optimale peut l'améliorer. En mesurant et en comprenant la charge cognitive, l'équipe vise à ouvrir la voie à un avenir où la CRH ne se contentera pas de stimuler l'efficacité, mais améliorera également le bien-être humain dans son essence même.

Les participants à l'étude avaient pour mission d'assembler des produits (par exemple, une pompe à eau à membrane) de complexité variable, en utilisant deux méthodes : manuelle et avec l'assistance d'un cobot. Les scientifiques ont émis l'hypothèse que les tâches plus complexes entraîneraient une augmentation de la charge cognitive, tandis que l'assistance d'un cobot pourrait l'atténuer. Pour mesurer l'influence de la complexité de l'assemblage du produit et du CRH sur la charge cognitive, les chercheurs ont mesuré la variabilité de la fréquence cardiaque, la réponse galvanique de la peau et les mouvements oculaires à l'aide de l'Eye Tracker ou Oculomètres mobiles Tobii Pro Glasses 3.

Les résultats de l'étude soulignent les avantages de l'assistance du cobot pour atténuer la charge cognitive lors de tâches d'assemblage complexes. L'impact du cobot sur la charge cognitive a varié selon toutes les mesures physiologiques - la réponse galvanique de la peau a montré une tendance à la hausse à mesure que la complexité de l'assemblage augmentait, tandis qu'aucune tendance particulière n'a été observée pour les mesures de la variabilité de la fréquence cardiaque. Notamment, les mesures d'eye tracking ont donné les résultats les plus significatifs indiquant des changements dans la charge cognitive :

• L 'amplitude moyenne des saccades était plus importante lors de la collaboration avec les cobots que lors des tâches manuelles, ce qui indique des niveaux de charge cognitive réduits lorsque les cobots sont impliqués dans le processus d'Assemblage.

• La vitesse maximale moyenne des saccades était plus élevée lors de la collaboration avec les cobots que lors des tâches manuelles, ce qui suggère une réduction de la charge cognitive lors du travail avec les cobots.

• La durée moyenne de fixation était plus longue dans les tâches plus complexes, ce qui est censé nécessiter un effort cognitif plus important. Toutefois, les auteurs de l'étude suggèrent que des fixations plus longues lors de tâches complexes pourraient tout aussi bien refléter un état de flux, c'est-à-dire un engagement profond dans une activité.

• Le diamètre moyen de la pupille était plus grand lors des tâches plus complexes, ce qui suggère une charge cognitive plus importante que pour les tâches moins complexes.

Les auteurs de l'étude soulignent qu'aucune mesure physiologique ne peut à elle seule décrire la charge cognitive et qu'une approche globale et multimodale reste donc essentielle. Dans des scénarios pratiques, les données physiologiques provenant de sources telles que l'eye tracking, la variabilité de la fréquence cardiaque et la conductance de la peau peuvent être transmises aux cobots pour personnaliser leurs interactions en fonction des charges cognitives individuelles des travailleurs humains.

Publication citée

Capponi, M., Gervasi, R., Mastrogiacomo, L., & Franceschini, F. (2024).
Complexité de l'Assemblage et réponse physiologique dans la collaboration homme-robot : Insights from a preliminary experimental analysis . Robotics and Computer-Integrated Manufacturing , 89 , 102789.