Design and validation of a computer-based task for the induction of a mental workload spectrum

Abstract

ZusammenfassungIm Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts Fahrerkabine 4.0 wird eine adaptive Mensch-Maschine-Schnittstelle für Landmaschinen entwickelt, die das aktuelle Beanspruchungslevel mit Hilfe physiologischer Daten detektiert. Zu diesem Zwecke wird in dieser Arbeit eine Experimentalaufgabe entwickelt und evaluiert, die ein psychisches Belastungsspektrum von wenig bis sehr stark anstrengend in Versuchspersonen induzieren kann. In drei Laborstudien wird psychische Belastung mit einer Überwachungstätigkeit erzeugt, deren Bearbeitungsgeschwindigkeit randomisiert variiert. Die Komplexität der Tätigkeit wird abschnittsweise durch eine visuelle und/oder eine auditive Nebenaufgabe erhöht. Von den Versuchspersonen empfundene psychische Beanspruchung wird mit Hilfe der Rating Scale Mental Effort, der Reaktionszeiten und der Fehlerrate bewertet. Die Studien mit jeweils N = 17, N = 8 bzw. N = 21 Probanden zeigen, dass eine dynamische Kombination von Haupt- und Nebenaufgaben signifikant unterschiedliche Belastungsgrade induzieren kann (F (2,40) = 54.834, p < 0,001).Praktische Relevanz: Mithilfe der entwickelten Experimentalaufgabe wird in zukünftigen Arbeiten ein Messsystem zur Klassifizierung psychischer Beanspruchungszustände für Landmaschinen entworfen und erprobt. In beanspruchungsarmen Situationen (z. B. automatisierte Ernte) sollen zusätzliche Handlungsempfehlungen vorgeschlagen werden. Während stark beanspruchenden Abschnitten soll eine Überforderung der Nutzenden vermieden werden, indem lediglich die für die Durchführung der Arbeitstätigkeit notwendigen Informationen angezeigt werden.