The contribution of the user experiences goals for designing better cobots: A systematic literature review and a case study of human-robot collaboration in a picking task

Abstract

Collaborative robots are an indispensable element of both industry 4.0 and industry 5.0, thelatter of which gives special emphasis to the human facet of the human-robot collaboration.To facilitate such an interaction, attention should be given to the design of the cobot,including its interface, which enables communication with the user. Programming through theinterface and performing a task with the robotic device are responsible for the userexperience, which comprises both pragmatic and hedonic aspects. In order to design for themost positive experience for users, their perspectives must be considered, which is achievedthrough the identification of UX goals. In this respect, a systematic review was conducted torevise the UX goals present in the literature. The following seven UX goals were identified:safety, relationship, usability, inspiration, flexibility, efficiency, and accomplishment. Thesefindings represent the first systematic categorization of UX goals for the design of cobotsspecifically, that should be empirically tested.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Industries are adhering to the use of collaborative robots at an increasingly high rate. For thesuccess of the implementation of these devices, it is crucial to consider the experience ofusers at the time of their designing. So, to improve their design, it is useful to understandwhat are the user experience goals that arise when programming and when collaborating withcobots. A previous systematic literature review has identified seven feasible goals, namelysafety, relationship, usability, inspiration, flexibility, efficiency, and accomplishment. Thepresent study constitutes the first attempt to empirically test the aforementioned framework.In this work, an experimental setup is introduced in the form of a laboratory case study inwhich the human-robot collaboration was evaluated by semi-structured interviews andapplying the User Experience Questionnaire. The evoked user experience was positivelyrated, and the UX goals derived from it matched the ones of the said literature review. Thesefindings are expected to benefit the well-being of manufacturing employees, by seeking theimprovement of these cobots used in organizations and their subsequent enhancedacceptance.

Os robots colaborativos são um elemento indispensável tanto da indústria 4.0 como da indústria 5.0, sendo que esta última dá uma ênfase especial à faceta humana da colaboração humano-robot. Para facilitar tal interação, deve ser dada atenção ao design do cobot, incluindo a sua interface, que permite a comunicação com o utilizador. Programar através da interface e executar uma tarefa com o dispositivo robótico são responsáveis pela experiência do utilizador, a qual contém tanto aspetos pragmáticos como hedónicos. De modo a desenhar a experiência mais positiva possível para os utilizadores, as suas perspetivas devem ser consideradas, o que é atingido através da identificação de objetivos da experiência do utilizador. Assim, foi elaborada uma revisão sistemática para rever tais objetivos presentes na literatura. Foram identificados os sete objetivos que se seguem: segurança, relacionamento, usabilidade, inspiração, flexibilidade, eficiência, e realização. Estes resultados representam a primeira categorização sistemática dos objetivos da experiência do utilizador para o design de cobots especificamente, a qual deve ser testada empiricamente.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------As indústrias estão a aderir à utilização de robots colaborativos a um ritmo cada vez mais elevado. Para o sucesso da implementação destes dispositivos, é crucial considerar a experiência dos utilizadores no momento o seu design. Assim, para melhorar o seu design, é útil compreender quais são os objetivos da experiência do utilizador que surgem quando se programa e quando se colabora com cobots. Uma revisão sistemática da literatura identificou anteriormente sete objetivos viáveis, nomeadamente segurança, relacionamento, usabilidade, inspiração, flexibilidade, eficiência e realização. O presente estudo constitui a primeira tentativa de testar empiricamente a framework acima mencionada. Neste estudo, é introduzido um setup experimental sob a forma de um estudo de caso de laboratório em que a colaboração humano-robot foi avaliada por meio de entrevistas semi-estruturadas e da aplicação do Questionário da Experiência do Utilizador. A experiência do utilizador evocada foi positiva e os objetivos derivados da mesma corresponderam aos da referida revisão de literatura. É expectável que estes resultados beneficiem o bem-estar dos trabalhadores da indústria, procurando a melhoria dos cobots utilizados nas organizações e sua subsequente melhorada aceitação.