基于眼动实验的煤矿机器界面可用性评估研究

发布时间：2019-11-21 04:25

【摘要】：人因工程学的核心问题是设计一个良好的人机界面。合理的人机界面设计对系统的安全性、工作效率、操作人员的舒适性以及保障操作人员的身心健康都具有十分重要的作用。而我国煤矿安全事故及事件频发,不仅与工人自身情况有关,还与机械设备的设计缺陷有关。因此,如何实现科学客观的评估界面可用性以及优化界面设计成为关键问题。针对煤矿机器界面可用性问题,本文采用眼动追踪的方法,建立用眼动指标对机器界面评估的模型,对机器界面可用性的影响因素进行详细地梳理,以锚杆钻机为例,通过眼动可用性测试比较了两类不同锚杆钻机的可用性水平以及找出了相关可用性问题。本文主要工作与成果如下:首先,通过大量的文献整理,详细描述了眼动的生理机制及眼动模式即注视、眼跳和平滑运动,总结归纳了用于界面评估的眼动指标。从认知心理学的角度出发梳理可用性相关理论,资源有限理论、图式理论以及人机交互活动理论等,明晰相关的理论知识。其次,从可用性定义出发,将可用性维度与眼动指标建立相关的关联,用热区图表征完成效果,用眼动的搜索效率指标和信息加工效率指标表征效率,用瞳孔大小表征生理满意度,建立可用性眼动评估模型,并介绍了眼动数据用于可用性评估的框架。结合煤矿机械实际情况,从人机交互所涉及的人-机-环三方面对影响界面可用性因素进行详细地梳理,建立煤矿机器界面可用性影响因素模型。再次,以煤矿用于煤巷岩巷钻孔支护作业的锚杆钻机为例,运用Tobii Glass眼动仪、DV摄像机、Captiv L7000行为动作分析仪器,对两类不同类型设计的锚杆钻机进行对比可用性测试。实验结果发现,气动锚杆钻机在传统绩效指标和眼动指标整体上都优于液压型锚杆钻机,表明气动锚杆钻机操作界面可用性水平优于液压锚杆钻机。通过对被试操作两类不同锚杆钻机行为动作、眼动回放、问卷调查深入分析,发现两类锚杆钻机在现有的设计上都存在着诸多的可用性问题。最后,针对实验结果,对锚杆钻机的可用性问题提出改进建议。并归纳提出设计煤矿机器界面的原则。本文对界面可用性维度与眼动指标的关联性进行了初步探讨,并建立了眼动可用性评估模型,对可用性影响因素进行梳理,并对工人操作界面时眼动数据进行研究分析,通过生理数据研究界面可用性水平,为今后眼动技术用于评估机器界面提供了研究方法。
【图文】：

示意图,眼肌,示意图,细胞

西安科技大学硕士学位论文在白天视物时起作用；而棒体细胞则分布在中央窝周围，对弱光很敏用。第二层是双极细胞和其他细胞。第三层是节状细胞，它与双极细物包括房水、晶状体和玻璃体，三者都是透明的，具有屈光作用[42]。过角膜，穿过瞳孔，经房水、晶状体和玻璃体折光装置的折射，落在神经纤维的节状细胞，两级细胞，引起锥状细胞和棒状细胞的变化，胞又反过来影响两级细胞和节状细胞，从而引起视神经纤维的冲动，传到大脑皮层中枢引起视觉。覆盖大约 1o视角，在中央窝以外视敏感大约为中央窝的 15%~50%。

曲线,文本阅读,注视点

图 2.3 文本阅读过程中的注视点和眼跳（2）眼跳眼跳是指眼球在两个注视点之间的快速跳动覆盖 1o~40o视角，通常 15o~20o之间，最高速度眼跳速度不断提高，在中点位置达到最大值，随跳路径呈_>道曲线[49]，即眼跳一旦开始，便不会确定发生在眼跳开始前，由于着陆点通常位于中视觉确定[50]。然而近来有研究发现，眼跳过程中改变注视点，使下一步要注视的内容落在中央窝的潜伏期约为 100~120 ms[51]，从上一次眼跳结应期。要注意的是通常在眼跳过程中是不能获取（3）平滑追随运动平滑追随运动是为了看清运动物体眼球跟随对头部或身体运动的补偿。对于静止目标，只存目标的像保持在中央窝区域，它的最大运动速
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD402

【相似文献】