• Human-machine
• ICA
• pupil diameter
• stress
• Uomo-macchina

L’evoluzione tecnologica dell’industria ha portato a sempre più complessi macchinari con i quali l'operatore deve interagire tramite complesse interfacce. Per questo motivo, un crescente livello di carico cognitivo può riflettersi sull'operatore a causa delle difficili operazioni a cui è chiamato a rispondere nell’intero processo industriale. Una soluzione per fronteggiare questo problema può essere adattare le interfacce alle necessità dell’operatore. Per fare ciò è necessario raccogliere in un primo momento informazioni sul carico cognitivo che agisce sull’operatore per mezzo, ad esempio, di parametri fisiologici. In precedenti studi presso l’istituto di Ingegneria industriale ed ergonomia (IAW) dell’università RWTH di Aachen, i parametri oculomotori sono stati utilizzati per investigare la loro capacità di rilevare un crescente carico cognitivo grazie alla possibilità di acquisire questi parametri mediante sensori non invasivi, quali sistemi per il tracciamento oculare. In uno di questi studi, possibili effetti dovuti alla percezione visiva come ad esempio: la focalizzazione di un oggetto, la densità di informazione e l’osservazione di oggetti in movimento sono stati notati sul carico cognitivo. Quest'ultimo aspetto è stato pertanto criticamente investigato in questo studio utilizzando parametri oculomotori così come nei precedenti studi.
La prima parte della tesi è caratterizzata da un'ampia descrizione dello stress e carico cognitivo e della loro connessione con il processo cognitivo umano, seguito poi dai diversi metodi oggi utilizzabili per misurare la quantità di carico cognitivo agente sull’utente. Una classificazione del carico cognitivo e delle sue sottocategorie, quali: carico sensoriale, carico discriminatorio e carico combinatorio, verranno date in funzione dei parametri fisiologici investigati, con l’aiuto di una tabella adattata dal lavoro di Kirchner JH. (1986). L'obiettivo della fase sperimentale è quello di indagare la capacità dell'Indice di attività cognitiva (ICA) e il diametro della pupilla (PD) di rilevare il carico sensoriale agente su di un operatore atto a lavorare ad un'interfaccia, quando differenti stimoli visivi vengono presentati. La variabilità cardiaca (HRV) e la risposta galvanica della pelle (GSR) sono state usate come parametri di controllo vista la loro capacità di rilevare sforzo mentale. Per indagare questo aspetto, un esperimento con 12 partecipanti è stato condotto utilizzando tre fattori indipendenti come stimoli visivi e valutando il carico cognitivo agente sui partecipanti. Nessuno dei parametri fisiologici investigati ha riportato un effetto significativo dovuto ai diversi fattori indipendenti studiati. Questi risultati possono essere utili per completare le informazioni oggi disponibili sui parametri oculomotori, con lo scopo finale di poter utilizzare in maniera affidabile sistemi per il tracciamento oculare in un ambiente industriale per il monitoraggio del carico cognitivo degli operatori.

In recent years, the technological evolution of the industry environment has led to increasingly complex machines on which the operator must act through complicated interfaces. Therefore, an increasing level of mental strain can be reflected on the operator due to cognitive aspect involved in the entire industrial process. A solution may be the adaptation of interfaces to the user need. To do this, information about the mental strain acting on the operator need to be collected and this can be done by means of physiological parameters. In previous studies at the Institute of Industrial Engineering and Ergonomics (IAW) of the RWTH Aachen University the oculomotor parameters were used to investigate the capacity of them to detect arising mental strain due to the ability to acquire these data using noninvasive instrument like eye-tracking system. In a previous study possible overlying effect of visual interaction such as fixation of an object, density of information and moving object were noticed on mental strain. Therefore, this latter aspect is critically investigated in this study using oculomotor parameters as well as in the previous study. The first part of the thesis is characterized by an extensive description of the mental stress and strain and their connection to the human cognitive process. A classification of mental strain and its subcategory: sensory, discriminatory and combinatory strain will be given using for this purpose a table proposed by Kirchner JH. (1986). Then, the different techniques today available to measure mental strain are presented. The aim is to investigate the capacity of the Index of cognitive activity (ICA) and Pupil diameter (PD) of detect arising sensory strain in operator acting on an interface when different visual stimuli are presented. Heart rate variability (HRV) and Galvanic skin response (GSR) were used as control parameters due to their capability to detect mental strain. Therefore, in an experimental setting (N=12) of three independent factors (visual stimuli), the participants’ sensory strain was evaluated. None of the tested physiological parameters reported a significant effect among the different factor levels chose to induce sensory strain. These results can be useful to complete the knowledge about the oculomotor parameters with the purpose of use eye-tracking systems, as reliable instruments to detect mental strain, in the industry surroundings.