可穿戴设备人机交互情境下的手势交互设计与研究

发布时间：2020-06-26 21:19

【摘要】：可穿戴设备因其显示界面尺寸小甚至没有显示屏、可随身佩戴,以及交互行为发生在多种环境,采用传统的屏幕触控式交互操作有显著局限性。因此,对于可穿戴设备而言,基于肢体动作等自然交互方式成为更具效率优势的人机交互解决方案。随着基于体感技术的手势识别与算法的逐渐成熟,用户可以方便地使用手势交互进行稳定的人机交互操作,但手势交互方式在很大程度上受限于硬件特点、交互空间等技术实现方式,因此,探索能够用于可穿戴设备手势交互的有效设计方法,成为一个亟待解决的研究问题。本文主要采用了文献研究法和归纳演绎法的分析研究方法。首先从可穿戴设备的硬件特点和交互方式出发,指出了可穿戴设备人机交互特点。通过研究可穿戴设备手势交互模式与交互方式,归纳总结了其在基于可穿戴设备下的手势交互特点与手势设计对象。进而通过文献调研对现有手势交互设计方法以及优点与不足进行了概括,结合可穿戴设备手势交互特点,指出现有的手势设计方法并不适用于可穿戴设备手势交互设计,并提出了本文的研究重点,如何通过有效的设计方法进行可穿戴设备手势交互设计。最后初步引入了情境设计相关理论,为后续可穿戴设备手势交互设计方法提供理论方向。其次本文结合交互设计系统(PACT)理论,提出了可穿戴设备手势交互设计系统组成因素(设备用户及用户行为、使用场景、技术支撑),为可穿戴设备手势交互情境分类与构建提供理论基础。在情境设计相关研究基础上,归纳提取出可穿戴设备手势交互情境中用户、设备、环境三个情境要素,构建了可穿戴设备手势交互情境,将情境与手势设计对象建立主要关系与次要关系,构建了可穿戴设备手势交互情境与手势交互设计对象的映射模型。为可穿戴设备手势交互设计方法提供了理论框架与知识基础。随后在上文对于可穿戴设备手势交互研究成果的基础上,根据可穿戴设备手势交互情境要素,结合Jacob Nielsen提出的十条界面设计原则,对可穿戴设备手势设计原则进行定义与论述,并提出了手势设计可用性指标与用户手势交互体验评价指标。根据研究所的映射模型,提出了基于映射模型的手势交互设计模型和流程,为设计实践提供方法指导基础。最后,本文根据研究得到的设计模型和设计流程,通过某品牌智能腕表手势交互设计实践项目对此设计方法进行了应用,探索了腕部可穿戴设备未来潜在的使用场景趋势与功能需求,进行了手势交互设计。项目最终输出了一批手势专利,并开发出一套可以搭载多种手势的原型机。初步验证了此方法的可行性。本文的研究意义在于针对可穿戴设备手势交互的设计问题,通过理论的分析,提出了基于可穿戴设备手势交互情境的手势交互设计方法,构建了手势交互设计模型与设计流程,并提出了可穿戴设备手势设计过程中用于评估手势可用性的指标和原则。本研究为可穿戴设备手势交互设计提供了指导方法。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP368.33
【图文】：

设备,手表,腕部,应用互联

硕士学位论文头部穿戴式以 Microsoft Hololens 和 Google glass 为代表，从产品形态上分为头盔式和眼镜式。用户可以通过可见即所得的透过设备显示屏获取信息。头戴设备体积较大，可以容纳多种硬件模块，因此设备可以承载多种交互方式与大量的内容，给用户提供丰富的交互体验，主要应用在虚拟现实和增强现实的领域，但由于其开发成本较大，技术尚未完全成熟，在消费者市场并未完全普及。腕部穿戴式设备主要以 Apple Watch 为主的智能手表与 Fitbit 为主的运动手环为代表；腕部穿戴设备由于其在佩戴方式遵循了传统手表的形式，与用户肢体交互行为密切，同时可以通过设备内嵌传感器实时监测用户身体数据。该类设备可以通过与移动端的应用互联，进行数据的分析和展示；嵌入穿戴式设备以 Nike+运动鞋为代表，通过与用户日常的衣物结合，对于用户的日常生活没有干扰，可以通过主动捕捉用户行为数据进行分析，并需要借由其他智能设备进行信息反馈。三类可穿戴设备，见图 2.1。

人机交互模式,设备,心智模型,人体

可穿戴设备人机交互模式

【参考文献】