Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2024.tde-22082024-153627
Document
Author
Full name
Matheus Coelho Gonçalves
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2024
Supervisor
Committee
Bidinotto, Jorge Henrique (President)
Cardoso Junior, Moacyr Machado
Silva, Edmar Thomaz da
Title in Portuguese
Avaliação da carga de trabalho de pilotos remotos na pilotagem simultânea de múltiplas aeronaves remotamente pilotadas em operações de pulverização agrícola
Keywords in Portuguese
carga de trabalho
fatores humanos
RPAS
Abstract in Portuguese
Os avanços tecnológicos da última década permitiram um rápido crescimento do segmento dos sistemas de aeronaves remotamente tripuladas (RPAS), popularmente conhecidos como drones, tanto no que diz respeito ao número de operações quanto às possibilidades de aplicação. Em meio a essa grande popularização, especialmente no Brasil, ganham destaque os sistemas voltados para a pulverização de lavouras, dada a importância do setor agrícola para economia brasileira e ao potencial de aumento de produtividade com uso desses sistemas. Mesmo com o crescimento massivo, existem ainda muitos desafios a serem enfrentados para que todo o potencial dessa tecnologia possa ser explorado, especialmente no que diz respeito à operações mais complexas. Destacadamente, um tipo de operação de RPAS de pulverização que tem um enorme potencial de mercado, mas que possui restrições de regulamentação para ocorrer de forma rotineira, são as que envolvem mais de uma aeronave remotamente pilotada (RPA) por piloto remoto. No caso dessas operações, um dos principais desafios está na compreensão dos impactos da relação entre o homem e o sistema na segurança da operação, i.e., o impacto dos fatores humanos na operações dos sistemas não tripulados. Nesse contexto, o objetivo proposto neste trabalho foi reunir informações para avaliar o impacto dos fatores humanos nas operações de pulverização agrícola envolvendo a pilotagem de múltiplas RPAs por piloto remoto. Para alcançar esse objetivo, propôs-se a realização de testes de avaliação de carga de trabalho mental em ambiente simulado. Nos testes propostos, pilotos com diferentes níveis de experiência foram submetidos a execução uma série de tarefas que buscaram simular o tipo de demanda esperada durante uma operação normal de uma ou mais RPAs de pulverização. No decorrer da execução dessas tarefas, dados de carga de trabalho dos participantes foram obtidos através de medições objetivas e subjetivas. Esses dados foram utilizados para avaliar o impacto do aumento do número de aeronaves remotamente pilotadas na capacidade de execução das tarefas de pilotagem pelos pilotos. Os resultados obtidos a partir desse estudo revelaram aspectos importantes quanto ao efeito do aumento do número de aeronaves sob supervisão do piloto em sua carga de trabalho mental. Sumariamente, os dados encontrados apontam que, para as condições propostas, embora seja possível um piloto supervisionar mais de uma RPA simultaneamente, a carga de trabalho aumenta consideravelmente com cada adição de RPA. Diante desses achados, propõe-se a necessidade considerar novos estudos e recursos de projeto e operacionais que possam contribuir para a redução da carga de trabalho do piloto remoto durante esse tipo de operação.
Title in English
Workload assessment of remote pilots in the simultaneous piloting of multiple remotely piloted aircraft in agricultural spraying operations
Keywords in English
human factors
UAS
workload
Abstract in English
Technological advances in the last decade have enabled rapid growth in the segment of the unmanned aircraft systems (UAS), commonly known as drones, both in terms of the number of operations and application possibilities. Amidst this widespread adoption, especially in Brazil, systems focused on crop spraying stand out due to the importance of the agricultural sector to the Brazilian economy and the potential for increased productivity through the use of such systems. Despite massive growth, there are still challenges to be addressed for the exploration of the full potential of this technology, particularly regarding more complex operations. Notably, one type of drone spraying operation with significant market potential but currently facing regulatory restrictions for routine occurrence is those of multiple remotely piloted aircraft (RPA) per remote pilot. In this case, one of the main challenges lies in understanding the impacts of the human-system relationship on operational safety, i.e., the impact of human factors on unmanned system operations. Thus, the objective of this work was to gather information to assess the impact of human factors on agricultural spraying operations in which multiple drones are supervised by a single remote pilot. To achieve this objective, tests were proposed in a simulated environment to evaluate the pilot's mental workload. In these tests, pilots with different levels of experience were asked to execute a series of tasks aimed at simulating the expected demand during a normal operation of one or more spraying drones. Throughout the execution of these tasks, participants' workload data were obtained through both objective and subjective measurements. These data were used to assess the impact of increasing the number of remotely piloted aircraft on pilots' task execution capacity. The results obtained from this study revealed significant aspects regarding the effect of increasing the number of aircraft under the pilots supervision on their mental workload. In summary, the data indicate that, under the proposed conditions, although it is possible for a pilot to supervise multiple drones simultaneously, the workload increases considerably with each addition of an unmanned aircraft. Given these findings, there is a proposed need to consider new studies and design and operational resources that can contribute to reducing the remote pilot's workload during such operations.
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Publishing Date
2024-08-23