Effects of Robot Initiative Strategies on Performance and Workload in Dual-Task Human--Robot Collaboration
Authors
Brubakken, Mats Holter ; Nielsson, Viktor Carl Ericson ; Brath, Gustav Lindhard
Term
4. term
Education
Publication year
2026
Submitted on
2026-06-08
Abstract
Collaborative robots are increasingly used in workplaces where people must divide their attention between physically working with a robot and doing mental tasks, such as visual tasks on a screen. In these situations, effective assistance depends not only on what the robot can do, but also on when it should take initiative without taking control away from the human. This thesis compares three ways a robot can assist: assistance started by the human, assistance where the robot reacts to human signals, and assistance where the robot acts more proactively on its own initiative. We conducted a study with twelve participants who worked with a myCobot 280 robotic arm (with 6 degrees of freedom) on a block-sorting task while also performing visual cognitive tasks as a secondary activity. We measured how fast tasks were completed, how much time the robot was idle, how much progress participants made on the secondary task, perceived workload, interaction quality, perceived control, timing of the robot’s help, distraction, and trust in the robot. Proactive assistance led to faster completion of the sorting task, less idle time for the robot, faster progress on the secondary task, higher ratings of interaction quality, and lower perceived workload than human-initiated assistance. There were no significant differences between human-initiated and reactive robot assistance on several outcomes, suggesting that requesting or approving help can introduce coordination costs. Overall, the findings suggest that proactive robot initiative can improve mixed-initiative human–robot collaboration under divided attention when the robot’s actions are predictable and meaningful human control remains available.
Samarbejdende robotter bliver i stigende grad brugt i arbejdssituationer, hvor mennesker både skal samarbejde fysisk med robotten og samtidig løse mentale opgaver, for eksempel visuelle opgaver på en skærm. I sådanne situationer handler god hjælp ikke kun om, hvad robotten kan udføre, men også om, hvornår den selv bør tage initiativ uden at tage kontrollen fra mennesket. I dette projekt sammenligner vi tre måder, robotten kan hjælpe på: hjælp, som mennesket selv starter, hjælp, som robotten først tilbyder som reaktion på menneskets signaler, og hjælp, som robotten starter mere proaktivt på eget initiativ. Vi gennemførte et forsøg med tolv deltagere, hvor de arbejdede sammen med en myCobot 280 robotarm (med 6 frihedsgrader) om at sortere klodser, samtidig med at de løste visuelle kognitive opgaver som en sekundær opgave. Vi målte blandt andet, hvor hurtigt opgaverne blev udført, hvor meget tid robotten stod stille, hvor langt deltagerne kom med den sekundære opgave, oplevet arbejdsbelastning, kvaliteten af samspillet, oplevet kontrol, timingen af robotens hjælp, distraktion samt tillid til robotten. Når robotten hjalp proaktivt, blev sorteringsopgaven færdig hurtigere, robotten stod mindre stille, den sekundære opgave skred hurtigere frem, deltagerne vurderede samspillet som bedre, og de oplevede lavere arbejdsbelastning end ved menneskestyret hjælp. Der var ingen væsentlig forskel mellem menneskestyret hjælp og reaktiv hjælp fra robotten på flere af målepunkterne, hvilket tyder på, at det kan koste tid og energi at bede om eller godkende hjælp. Resultaterne peger på, at proaktivt initiativ fra robotten kan forbedre samarbejdet mellem mennesker og robotter i situationer med delt opmærksomhed, når robotens handlinger er forudsigelige, og meningsfuld menneskelig kontrol stadig er tilgængelig.
[This abstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]
Keywords