人类机器人协作组装系统提高了工作场所的效率和生产力，但可能会增加工人的认知需求。本文提出了一个在线和定量框架，以评估与同事的互动，即人类运营商或具有不同控制策略的工业协作机器人所引起的认知工作量。该方法可以监视操作员的注意力分布和上身运动学，从而受益于低成本立体声摄像机和尖端的人工智能算法的输入图像（即头姿势估计和骨架跟踪）。三种实验场景具有工作站特征和互动方式的变化，旨在测试我们在线方法的性能，以防止最新的离线测量。结果证明，我们基于视觉的认知负荷评估有可能将其集成到新一代的协作机器人技术中。后者将使人类的认知状态监测和机器人控制策略适应改善人类舒适，人体工程学和对自动化的信任。

在混合工业环境中，工人对安全的舒适和积极的看法是成功接受和使用协作机器人的重要要求。本文提出了一个新型的人类机器人互动框架，其中根据操作员的认知工作量和压力在线对机器人行为进行了调整。该方法利用在关节空间中生成B-Spline轨迹的生成，并将多目标优化问题的公式用于在线调整机器人轨迹的总执行时间和平滑度。前者确保了工作场所的人力效率和生产力，而后者则有助于保护用户的舒适性和认知人体工程学。在典型的工业任务中评估了拟议框架的性能。结果表明，其能力可以提高人类二元组的生产率，同时减轻工人引起的认知工作量。

与工作有关的肌肉骨骼障碍（WMSDS）仍然是欧盟的主要职业安全和健康问题。因此，持续追踪工人对可能导致其发展有贡献的因素的暴露是至关重要的。本文介绍了一种在线方法来监控工人上的运动和动态数量，提供当天在日常工作中所需的物理负荷的估计。定义了一套符合人体工程学的指标，以考虑对WMSD的多个潜在贡献者，也重视工人的主题特定要求。为了评估拟议的框架，考虑到在制造业中代表典型工作活动的任务，对十二人受试者进行了彻底的实验分析。对于每个任务，在统计分析之后，识别更好地解释底层物理负荷的符合人体工程学指标，并通过表面肌电图（SEMG）分析的结果支持。还通过公认的和标准工具进行了比较，以评估工作场所的人体工程学，突出所提出的框架引入的益处。结果证明了拟议框架在识别物理危险因素方面的高潜力，从而采取预防措施。该研究的另一个同样重要的贡献是在人类血管动力学测量中创建一个综合数据库，该测量涉及执行典型工业任务的健康受试者的多个感官数据。

本文对人机对象切换的文献进行了调查。切换是一种协作的关节动作，其中代理人，给予者，给予对象给另一代理，接收器。当接收器首先与给予者持有的对象并结束时，当给予者完全将物体释放到接收器时，物理交换开始。然而，重要的认知和物理过程在物理交换之前开始，包括在交换的位置和时间内启动隐含协议。从这个角度来看，我们将审核构成了上述事件界定的两个主要阶段：1）预切换阶段和2）物理交流。我们专注于两位演员（Giver和Receiver）的分析，并报告机器人推动者（机器人到人类切换）和机器人接收器（人到机器人切换）的状态。我们举报了常用于评估互动的全面的定性和定量度量列表。虽然将我们的认知水平（例如，预测，感知，运动规划，学习）和物理水平（例如，运动，抓握，抓取释放）的审查重点，但我们简要讨论了安全的概念，社会背景，和人体工程学。我们将在人对人物助手中显示的行为与机器人助手的最新进行比较，并确定机器人助剂的主要改善领域，以达到与人类相互作用相当的性能。最后，我们提出了一种应使用的最小度量标准，以便在方法之间进行公平比较。

反复出现或持续的尴尬身体姿势是与工作相关的肌肉骨骼疾病（MSD）发展最常见的危险因素之一。为了防止工人采用有害配置，也可以指导他们朝着更符合人体工程学的配置，可穿戴触觉设备可能是理想的解决方案。在本文中，在肢体姿势校正环境中评估了一个称为Ergotac的纤维ac式单元，称为袖口和称为袖口的滑动单元。使用定量与任务相关的指标和主观定量评估，比较了在十二个健康受试者中比较了他们提供单关节（肩膀或膝盖）和多关节（肩膀和膝盖）指导的能力。还建立了一个集成的环境，以简化参与传感器和反馈系统之间的沟通和数据共享。结果显示出两种设备的良好可接受性和直觉。 Ergotac似乎是肩膀的合适反馈装置，而袖口可能是膝盖的有效解决方案。这项比较研究虽然是初步的，但却是对两种设备进行有效全身姿势校正的潜在整合的促进，目的是开发反馈和辅助设备，以提高工人对危险工作条件的认识，从而防止MSD。

本文提出了一种移动超级机器人方法，可在人类机器人结合的行动中进行身体援助。该研究从对超人概念的描述开始。这个想法是开发和利用可以遵循人类机器人操作命令的移动协作系统，通过三个主要组件执行工业任务：i）物理界面，ii）人类机器人互动控制器和iii）超级机器人身体。接下来，我们从理论和硬件的角度介绍了框架内的两个可能的实现。第一个系统称为MOCA-MAN，由冗余的扭矩控制机器人组和Omni方向移动平台组成。第二个称为Kairos-Man，由高付费6多速速度控制机器人组和Omni方向移动平台形成。该系统共享相同的接收界面，通过该接口将用户扳手转换为Loco-andipulation命令，该命令由每个系统的全身控制器生成。此外，提出了一个具有多个和跨性别主题的彻底用户研究，以揭示这两个系统在努力和灵活的任务中的定量性能。此外，我们提供了NASA-TLX问卷的定性结果，以证明超级人物的潜力及其从用户的观点中的可接受性。

Taking advice from others requires confidence in their competence. This is important for interaction with peers, but also for collaboration with social robots and artificial agents. Nonetheless, we do not always have access to information about others' competence or performance. In these uncertain environments, do our prior beliefs about the nature and the competence of our interacting partners modulate our willingness to rely on their judgments? In a joint perceptual decision making task, participants made perceptual judgments and observed the simulated estimates of either a human participant, a social humanoid robot or a computer. Then they could modify their estimates based on this feedback. Results show participants' belief about the nature of their partner biased their compliance with its judgments: participants were more influenced by the social robot than human and computer partners. This difference emerged strongly at the very beginning of the task and decreased with repeated exposure to empirical feedback on the partner's responses, disclosing the role of prior beliefs in social influence under uncertainty. Furthermore, the results of our functional task suggest an important difference between human-human and human-robot interaction in the absence of overt socially relevant signal from the partner: the former is modulated by social normative mechanisms, whereas the latter is guided by purely informational mechanisms linked to the perceived competence of the partner.

最后，这项工作将包括对解释的上下文形式的调查。在这项研究中，我们将包括一个时间障碍的方案，其中将测试不同水平的理解水平，以使我们能够评估合适且可理解的解释。为此，我们提出了不同的理解水平（lou）。用户研究将旨在比较不同的LOU在不同的互动环境中。将研究同时医院环境的用户研究。

当人类共同完成联合任务时，每个人都会建立一个情况的内部模型以及如何发展。有效的协作取决于这些单个模型如何重叠以在团队成员之间形成共同的心理模型，这对于人类机器人团队中的协作流程很重要。准确的共享心理模型的发展和维护需要个人意图的双向交流以及解释其他团队成员意图的能力。为了实现有效的人类机器人协作，本文介绍了人类机器人团队合作中新型联合行动框架的设计和实施，利用增强现实（AR）技术和用户眼目光来实现意图的双向交流。我们通过与37名参与者的用户研究测试了我们的新框架，发现我们的系统提高了任务效率，信任和任务流利。因此，使用AR和眼睛凝视使双向交流是一种有前途的平均值，可以改善影响人与机器人之间协作的核心组成部分。

人类不断受到他人的行为和观点的影响。至关重要的是，人类之间的社会影响是由互惠构成的：我们更多地遵循一直在考虑我们意见的人的建议。在当前的工作中，我们研究了与社会类人机器人互动时相互影响的影响是否可以出现。在一项联合任务中，人类参与者和人形机器人进行了感知估计，然后在观察伴侣的判断后可以公开修改它们。结果表明，赋予机器人表达和调节其对人类判断的易感水平的能力代表了双刃剑。一方面，当机器人遵循他们的建议时，参与者对机器人的能力失去了信心。另一方面，参与者不愿透露他们对易感机器人缺乏信心，这表明出现了支持人类机器人合作的社会影响力的相互机制。

密切的人类机器人互动（HRI），尤其是在工业场景中，已经对结合人类和机器人技能的优势进行了广泛的研究。对于有效的HRI，应质疑当前可用的人机通信媒体或工具的有效性，并应探讨新的交流方式。本文提出了一个模块化体系结构，允许人类操作员通过不同的方式与机器人互动。特别是，我们使用智能手表和平板电脑分别实施了架构来分别处理手势和触摸屏输入。最后，我们在这两种方式之间进行了比较用户体验研究。

尽管Cobots具有高潜力，但在制造和后勤过程中带来了几个好处，但它们在不断变化环境中的快速（重新）部署仍然有限。为了实现快速适应新产品的需求，并提高人工人员对分配任务的适应性，我们提出了一种新的方法，可以优化装配策略，并在人机合作任务中分配工人之间的努力。合作模型利用和/或图表，我们适于解决角色分配问题。分配算法考虑在线计算的定量测量，以描述人工人工符的符合人体工程学状态和任务属性。我们进行了初步实验，以证明拟议的方法成功控制任务分配过程，以确保人工人工的安全和符合人体工程学条件。

Using robots in educational contexts has already shown to be beneficial for a student's learning and social behaviour. For levitating them to the next level of providing more effective and human-like tutoring, the ability to adapt to the user and to express proactivity is fundamental. By acting proactively, intelligent robotic tutors anticipate possible situations where problems for the student may arise and act in advance for preventing negative outcomes. Still, the decisions of when and how to behave proactively are open questions. Therefore, this paper deals with the investigation of how the student's cognitive-affective states can be used by a robotic tutor for triggering proactive tutoring dialogue. In doing so, it is aimed to improve the learning experience. For this reason, a concept learning task scenario was observed where a robotic assistant proactively helped when negative user states were detected. In a learning task, the user's states of frustration and confusion were deemed to have negative effects on the outcome of the task and were used to trigger proactive behaviour. In an empirical user study with 40 undergraduate and doctoral students, we studied whether the initiation of proactive behaviour after the detection of signs of confusion and frustration improves the student's concentration and trust in the agent. Additionally, we investigated which level of proactive dialogue is useful for promoting the student's concentration and trust. The results show that high proactive behaviour harms trust, especially when triggered during negative cognitive-affective states but contributes to keeping the student focused on the task when triggered in these states. Based on our study results, we further discuss future steps for improving the proactive assistance of robotic tutoring systems.

在这项研究中，提出了一个自适应对象可变形性不足的人类机器人协作运输框架。提出的框架使通过对象传输的触觉信息与从运动捕获系统获得的人类运动信息结合在一起，以在移动协作机器人上产生反应性的全身运动。此外，它允许基于算法在共同转移过程中以直观而准确的方式旋转对象，该算法使用躯干和手动运动检测人旋转意图。首先，我们通过使用由Omni方向移动基础和协作机器人组组成的移动操纵器，通过对象变形范围的两个末端（即纯粹的铝制杆和高度变形绳）来验证框架。接下来，将其性能与12个受试者用户研究中部分可变形对象的共同携带任务中的录取控制器进行了比较。该实验的定量和定性结果表明，所提出的框架可以有效地处理物体的运输，而不管其可变形性如何，并为人类伴侣提供直观的援助。最后，我们在不同的情况下展示了我们的框架的潜力，在不同的情况下，人类和机器人使用可变形的床单共同传输了手工蛋白。

最近十年表明，人们对机器人作为福祉教练的兴趣越来越大。但是，尚未提出针对机器人设计作为促进心理健康的教练的凝聚力和全面的准则。本文详细介绍了基于基于扎根理论方法的定性荟萃分析的设计和道德建议，该方法是通过三项以用户为中心的涉及机器人福祉教练的三个不同的以用户为中心进行的，即：（1）与参与性设计研究一起进行的。 11名参与者由两位潜在用户组成，他们与人类教练一起参加了简短的专注于解决方案的实践研究，以及不同学科的教练，（2）半结构化的个人访谈数据，这些数据来自20名参加积极心理学干预研究的参与者借助机器人福祉教练胡椒，（3）与3名积极心理学研究的参与者以及2名相关的福祉教练进行了一项参与式设计研究。在进行主题分析和定性荟萃分析之后，我们将收集到收敛性和不同主题的数据整理在一起，并从这些结果中提炼了一套设计准则和道德考虑。我们的发现可以在设计机器人心理福祉教练时考虑到关键方面的关键方面。

技术进步越来越多地想象在日常生活中与人互动的机器人的使用。人类机器人协作（HRC）是探索人与机器人之间在认知和身体层面上完成共同目标期间的相互作用的方法。在HRC Works中，通常建立一个认知模型，该模型从环境中收集输入，并从用户那里详细说明并将其转化为机器人本身可以使用的信息。机器学习是建立认知模型和行为障碍的最新方法，在HRC中具有很高的潜力。因此，本文提出了有关在人机协作背景下使用机器学习技术的详尽文献回顾。选择和分析了45篇关键论文，并根据协作任务的类型，评估指标和认知变量的建模。然后，对机器学习算法的不同家族及其属性以及所使用的感应方式进行了深入分析。在观察结果中，它概述了机器学习算法与时间依赖关系的重要性。然后将这些作品的显着特征交叉分析以显示HRC的趋势，并为将来的作品提供了指南，将它们与HRC的其他方面进行了比较。

现代行业仍依靠手动制造业务，安全的人机互动现在是非常兴趣的。速度和分离监测（SSM）允许通过在机器人操作期间维持保护分离距离来实现紧密和高效的协作情景。本文侧重于一种新的方法来加强对机器人手段的触觉反馈来加强SSM安全要求。基于机器人和操作员的人的反应时间和瞬时速度，触觉刺激为机器人提供了危险运动和接近机器人的早期警告。进行初步实验以确定参与者在具有受控条件的协作环境中暴露于触觉刺激时的反应时间。在第二次实验中，我们将我们的方法评估为人工和Cobot进行协同行星齿轮组件的研究案例。结果表明，与仅在视觉反馈的操作员相比，施加的方法增加了机器人的末端效应器之间的平均最小距离，手中的末端效应器与44％增加了44％。此外，没有触觉支持的参与者已经失败了几次以维持保护性分离距离。

情绪可以提供自然的交流方式，以补充许多领域中社交机器人（例如文本和语音）现有的多模式能力。我们与112、223和151名参与者进行了三项在线研究，以调查使用情绪作为搜救（SAR）机器人的交流方式的好处。在第一个实验中，我们研究了通过机器人的情绪传达与SAR情况有关的信息的可行性，从而导致了从SAR情况到情绪的映射。第二项研究使用控制控制理论是推导此类映射的替代方法。此方法更灵活，例如允许对不同的情绪集和不同机器人进行调整。在第三个实验中，我们使用LED作为表达通道为外观受限的室外现场研究机器人创建了情感表达。在各种模拟的SAR情况下，使用这些情感表达式，我们评估了这些表达式对参与者（采用救援人员的作用）的影响。我们的结果和提议的方法提供了（a）有关情感如何帮助在SAR背景下传达信息的见解，以及（b）在（模拟）SAR通信环境中添加情绪为传播方式的有效性的证据。

人类在交流何时和何时发生的何时和何处的意图方面非常熟练。但是，即使是最先进的机器人实现，通常缺乏这种交流技巧。这项研究调查了使用增强现实的机器人内部状态的可视化和对人向机器人移交的意图。具体而言，我们探讨了对象和机器人抓手的可视化3D模型的使用，以传达机器人对物体所在位置的估计以及机器人打算掌握对象的姿势。我们通过16名参与者的用户研究测试了这一设计，其中每个参与者将一个立方体对象交给机器人12次。结果表明，通过增强现实的通信机器人意图基本上改善了用户对移交的感知体验。结果还表明，当机器人在定位对象时犯错时，增强现实的有效性对于相互作用的安全性和交互的流利性更加明显。

机器人辅助的微创手术（RMI）缺乏触觉反馈是在手术过程中安全组织处理的潜在障碍。贝叶斯建模理论表明，与没有经验的外科医生相比，在RMIS期间，具有开放或腹腔镜手术经验的外科医生可以发展为组织刚度的先验。为了测试先前的触觉经验是否导致远程操作的力估计能力提高，将33名参与者分配到三个训练条件之一：手动操纵，用力反馈的远程操作或无力反馈的远程操作，并学会了将硅胶样品张紧到一套力值。然后，他们被要求执行张力任务，以及先前未经触觉的任务，而无需反馈而在远程操作下进行不同的力量值。与远程操作组相比，手动组在训练的力量范围之外的张力任务中具有较高的力误差，但在低力水平下，在触诊任务中显示出更好的速度准确性功能。这表明训练方式的动力学会影响远程操作过程中的力估计能力，如果在与任务相同的动态下形成，则可以访问先前的触觉体验。