老龄服务机器人外观形态设计的眼动评价

目的 在人口老龄化进程加快,老年人智能产品市场发展迅速的背景下,探索老年用户对服务机器人外观形态的情感偏好。方法 眼动评价是研究老年人视觉、情感认知的主要方法,以65岁为基本年龄的老年用户为对象,选取市场上现有的真人型、仿动物型、拟人型、拟物型4类老龄服务机器人的正面图片作为刺激材料,15名健康老年人作为被试者,以眼动追踪为主、主观问卷及心电为辅,3种测量手段相结合的方式进行实验,深入探讨被试者面对不同服务机器人外观形态设计要素时的生理及心理特征。结论 结合3种测量数据可知,老年用户对服务机器人头部形态的关注度更高,黑色更贴合老年人视觉的感官偏好,且真人型服务机器人外观形态更受欢迎。     

基于视觉认知特征的网课界面布局设计研究

目的 探究网络课程教育的教学效果。方法 以大学思政网课为研究对象,结合个体视觉认知特征归纳出三种典型网课界面布局,通过实验采集被试者在不同网课界面布局中的眼动数据、绩效数据及问卷数据。结果 网课界面布局中文字的左右分布更能吸引被试者的视觉注意力,从而产生更好的学习效果;网课界面布局中教师人像因素会对被试者的凝视时间、凝视次数等眼动数据产生显著影响(P<0.05);教师的眼神与肢体动作会有效吸引被试者的注意力,形成更多的凝视时长与凝视次数,从而达到更好的学习效果;问卷数据也进一步表明,被试者对有教师存在的网课界面布局评价更高。结论 该设计为网课教育教学的发展提供了科学的理论参考。     

基于眼动实验的学龄前儿童机器人设计

目的探索学龄前儿童对产品的感性需求,帮助设计师准确了解用户隐性意图,提高产品与用户的情感匹配度。方法首先,运用眼动实验获取目标用户观看样本时的眼动数据,用BeGaze3.6软件对数据进行客观分析,将目标用户感性需求可视化,确定符合被试者意象认知的样本;其次,以认知心理学和仿生学为基础提取样本的感性意象特征和造型关键要素,构建意象认知样本与设计要素之间的映射模型,将结果运用于学龄前儿童机器人的设计实践;最后,以该实验方案及其他同类产品为样本,采集被试者观察样本时的眼动数据作为感性评价指标。结论学龄前儿童对外形可爱、具有普遍印象的动物形象认知度最高,感性评价实验数据也显示基于该实验样本的设计方案与被试者的情感匹配度最高,为设计师从事学龄前儿童产品设计提供参考。     

基于Logistic-Fisher的老龄陪伴机器人外观形态评价方法

目的提出一种基于眼动追踪的老龄陪伴机器人的外观形态评价方法。方法首先借助眼动实验,获得老年人观看陪伴机器人时的眼动特征,提取眼动指标、心率指标与被试变量,利用SPSS23.0软件平台对变量信息进行描述统计和二元Logistic回归分析;其次根据老年人的生理和心理的特殊性将老龄陪伴机器人的外观形态评价定义为二分类问题,以影响显著性最强的几个因子作为判别因子建立Fisher判别函数模型,并进行实验验证。结果性别、年龄、文化程度、心率指标均对陪伴机器人外观关注度无显著影响;总注视时间对其产生显著负向影响,平均注视时间、注视次数产生显著正向影响,判别模型预测样本与实际样本相比准确度为91.0%。结论 Logistic-Fisher方法准确度较高,为构建老龄陪伴机器人的外观形态设计评价体系提供了一种可行的技术途径。     

视空间工作记忆负载影响道路场景搜索的眼动研究

目的探究视空间工作记忆负载对道路交通场景搜索绩效的影响。方法釆用视空间工作记忆和道路交通场景搜索的双任务范式,结合眼动技术,记录40名新手驾驶员的视觉搜索绩效及眼动数据。结果客体工作记忆负载、空间工作记忆负载和无负载任务下的搜索正确率和反应时存在显著差异,空间工作记忆负载下的正确率最低,反应时最长。搜寻目标的首次注视时间、总注视时间和注视次数皆存在显著差异,空间工作记忆负载下的首次注视时间和总注视时间延长,并且注视次数增加。结论视空间工作记忆负载降低道路交通场景的搜索绩效,空间工作记忆负载对搜索绩效的影响比客体工作记忆负载更大;在目标搜索过程中,视空间工作记忆负载任务下的首次注视时间更长、注视点数目的增加和总注视时间延长,空间工作记忆负载对搜索过程的影响比客体工作记忆负载更大。因此,在实际驾驶中应重视视空间工作记忆负载的存在。     

食品包装材质对消费者绿色购买意愿影响的眼动研究

目的 探讨食品包装材质对消费者注意加工流程和绿色购买意愿影响的内在机制。方法 采用包装材质2(环保/普通)×食品类型2(实用品/享乐品)双因素实验设计,在货架购物场景下采用Tobii Glasses 2眼镜式眼动仪,采集被试者浏览货架不同食品时的眼动数据(平均注视时间、注视次数、热点图),并结合行为数据综合分析。结果 在平均注视时间上,包装材质与食品类型的交互作用显著,注视次数交互作用不显著;环保材质包装的食品获得更多关注,被试者偏好于选择环保包装的享乐食品。结论 包装材质与食品类型共同影响消费者的视觉感知效果与加工过程,环保包装对青年消费者的绿色购买意愿有正向促进作用。     

苗绣纹样搜索中草图和文本检索的认知负荷对比研究

目的 为了探究一种更高效的苗绣纹样检索方式,通过对手绘草图检索及文本检索过程中的认知负荷来进行对比研究。方法 首先通过构建认知负荷信息检索过程模型,对5个认知阶段的平均认知负荷及所需时间进行实验对比;其次通过眼动指标(持续注视时间、眼球扫视振幅、眼球直径)及NASA-TLX评估对两种检索过程的认知负荷进行分析;最后基于眼动追踪得到可视化眼动数据(热点图、注视轨迹)验证是否符合检索任务需求。结论 基于手绘草图的图形检索方式更适合于苗绣纹样检索,通过主、客观融合对比实验验证了草图检索的高效性,同时也验证了眼动追踪和NASA_TLX具有相关性,能更有效地进行认知负荷测量。     

基于注意力分配的儿童教育类APP界面布局优化策略研究

目的 为解决现有儿童教育类APP界面布局设计缺乏针对性的问题,提出基于注意力分配的界面布局优化策略。方法 通过眼动实验收集了20名被试者浏览应用程序界面活动中的眼动指标,提取了各区域的注视总持续时间、首次注视时间、首次注视持续时间共3项注视类指标,并统计分析了被试者的注意力分配情况及影响因素。结果 儿童在屏幕上半部分的中间区域注意力分配最集中;颜色和背景对儿童注意力分配存在影响但不会造成反差性结果;注视总持续时间与首次注视时间存在负相关性。此外,对被试者的移动终端操作水平进行了评估,并分析得到其操作水平与注意力分配情况无相关性。结论 通过实际案例验证表明,基于儿童注意力分配情况优化界面布局,可使重要信息或内容有更高的机会被阅读,最大限度地传递信息,提高信息接收效率,以此为儿童教育类应用程序界面布局优化提供参考。     

日用小家电色彩偏好的眼动评价研究

目的研究被试对日用小家电的色彩偏好。方法采用Tobii T60眼动仪,通过42名被试对于小鸭豆浆机及其类似产品的色彩对比眼动试验,进而对日用小家电的色彩偏好进行眼动评价分析。结论被试注视同色系和不同色系豆浆机的时间均存在显著差异。在同色系的对比中,被试最关注的是颜色最艳丽的豆浆机,位置对被试的影响不大;在不同色系的对比中,浅色系更能被被试所接受,位置会影响被试的关注,但低于色彩对被试的影响。试验表明被试在进行豆浆机色彩偏好判断时受到注视集中程度、被试色彩心理喜好度和视觉刺激的影响。     

基于可视化呈现的数字化健康信息认知研究

目的 研究数字化健康信息的呈现状态和呈现方式对年轻用户健康信息认知理解的影响。方法 采用两因子组内设计的人因学实验,测试了18名年轻受试者在两种信息呈现状态（静态呈现,动态呈现）及三种信息呈现方式（条形图,仪表图,文本型）下的认知绩效、主观感知及眼动行为,并采用重复测量方差分析法分析实验数据。结果 信息呈现状态显著影响用户认知理解绩效,动态呈现方式能有效降低用户信息搜索时间。呈现方式显著影响感知易用性和满意度等主观评价指标,两种图形类方式主观感知评价显著高于文本型。信息呈现状态和呈现方式对眼动行为存在显著主效应及交互作用,条形图和文本型在动、静态呈现时的首次注视时间无显著差异,但动态仪表图的首次注视时间晚于静态仪表图。图形类呈现方式的总注视时长较之于文本型也较短,其信息认知效率较高。结论 呈现状态中,动态呈现能够提高用户提取重要信息的效率;而呈现方式中,图形类呈现方式有更好的用户主观认知评价。研究结果有助于揭示呈现状态和呈现方式对数字化健康信息认知的影响机制,为优化数字化健康信息的编码设计提供了指导。     

基于眼动分析的汽车仪表盘设计

目的研究汽车人机界面在交互设计方面存在的问题及人机交互设计缺陷对驾驶者的影响。方法通过Adobe Illustrator设计和Adobe Photoshop处理得到实验所需刺激材料,采用Tobii X2-30眼动仪对30名被测对象进行眼动测试,依据眼动追踪技术采集被测对象眼动指标。运用EyeTracking眼动追踪分析模块完成对有效眼动数据的提取、AOI兴趣区的划分及可视化分析,运用SPSSV21.0对提取的定量眼动数据进行筛选及差异性分析。结果被测对象对仪表盘右侧区域的关注度最高(36.29%),左侧区域关注度最低(29.57%);具有复杂配色设计的表盘,其注视点个数普遍较多;A类设计最有利于仪表的整体认读。结论仪表盘合理的布局与配色设计影响着被测对象的认读速度和效率,因此时速表宜优先布置于右侧区域,且配色设计不宜多于三种,从而提高驾驶人员的认读效率,增强汽车仪表盘的宜人性。     

基于界面指定任务的用户视觉认知差异研究

目的 使界面设计更好地符合用户群体认知行为习惯。方法 在指定任务序列下,提出跨年龄层视觉认知差异比较的一般模型。选取非遗贵州蜡染图案个性化定制系统界面为实验样本,使用EyeSo Ec60遥测式眼动跟踪设备获取眼动指标,并利用单因素方差分析,检验数据显著性,结合界面感兴趣区转移频次矩阵进行对比分析。结论 不同年龄层用户在指定任务序列下的眼动数据、AOI区域关注度以及Likert量表结果都存在显著差异,通过对实验数据的处理与分析,反馈用户认知差异性,为界面设计与开发提供参考和借鉴。     

不同认知难度影响因素下数据信息搜索的视觉生理反应规律

目的 数字化产线数据监控界面中的数据图表呈现方式对监测员认知绩效的影响十分关键.以数据形式、任务种类及颜色和呈现方式为变量,依次展开行为反应与眼动追踪实验.方法 以产线生产制造过程中的损失工时数据为实验材料设计实验,通过记录行为反应数据中的反应时间和正确率,以及眼动追踪数据中的凝视时间和瞳孔直径大小指标,分析并讨论在不同影响因素下具有认知难度差异的数据图表认读实验中,反应时间与正确率、凝视时间与瞳孔直径大小间的反应变化一致性规律.结果 数据形式、任务种类对行为反应指标,以及呈现方式、颜色对视觉反应指标均具有显著性影响.结论 随着数据图表不同影响因素下的认知难度差异变化,行为反应体现为正确率与反应时间呈一定程度负相关;视觉反应指标体现为凝视时间与瞳孔直径变化的一致性,并且瞳孔直径变化对颜色因素具有更高敏感度.该结论能在数据图表认知绩效的评价与设计优化中起到一定参考作用.     

雾气下心电监护仪界面视觉搜索效率研究

目的 研究护目镜产生雾气情况下心电监护仪界面的字符大小及颜色一致性对信息视觉搜索效率的影响。方法 通过模拟护目镜在不同雾气程度下的场景,控制不同字符大小、颜色一致性,考察三者对医护人员视觉搜索效率的影响。实验中37位被试依次完成眼动实验,记录其行为数据和眼动数据,深入探讨三种变量因素的交互效应。结果 使用心电监护仪时不同雾气程度、字符大小、颜色一致性三种因素的交互效应显著,其中行为数据的三种因素交互效应显著P<0.001,眼动数据的三种因素交互效应显著P<0.05。未产生雾气与低雾气场景下,大字符、颜色不一致视觉搜索效率最高;中雾气与高雾气场景下,中字符、颜色不一致的视觉搜索效率最高。结论 三种因素在不同条件下,交互效应的视觉搜索效率不同,设计人员可根据护目镜产生的雾气程度,调整心电监护仪界面字符大小与颜色一致性,以提升医护人员的视觉搜索效率。     

游艇关键造型特征的眼动追踪研究

目的 为建立眼动数据和感性意象评价之间的数学关系,提出一种基于眼动参数的造型评价方法。方法 以游艇为研究对象,通过SMIRED500型眼动仪设备的应用,结合语义差分法进行主观评价,通过眼动追踪记录受试者在观看不同造型风格游艇时的眼动数据,对采集的眼动数据进行单因素方差分析,保留瞳孔直径大小、总注视时间、眼跳到该区域次数及首视点持续时间四项有效眼动数据,并结合主观问卷探讨不同游艇的视觉认知规律,采用多元线性回归方程进行数据建模,明确各项眼动数据对感性评价的影响权重,研究了被视者的眼动追踪数据与主观评价之间的关联关系。结论 建立眼动数据与感性评价之间的数学关系模型,并验证了模型的有效性,对产品造型方案评选及产品设计方案改进提供了有力的支持。     

基于眼动模式的木质民居个性化定制构件配置方法研究

木质民居是苗侗族传统建筑文化,个性化定制乃是当今木质民居建筑设计的潮流。为快速配置木质民居个性化定制构件,使得其造型意象真正满足消费者隐性需求,提出一种基于眼动模式的个性化定制构件配置方法。首先,研究了木质民居的组成和人们对构件配置的认知。其次,依据蚁群优化算法思想,建立木质民居个性化定制构件配置过程图解模型;将木质民居个性化定制构件库系统中的构件区域划分为兴趣区域（area of interest,AOI）和注视区域（area of fixation,AOF）;以眼动模式中热点图数据为基础,建立眼动数据可视化模型,并以围栏为例,提取注视区域（AOF）的灰度直方图、注视点数目、注视时间及平均注视时间等。再次,计算木质民居个性化定制构件系统中兴趣区域内设计特征的选择概率,以此构建定制构件的适应度函数,寻求配置方案的最优解。最后,以木质民居个性化定制项目为例,论述该方法的配置过程;结合七等级Likert量表实验对眼动实验结果进行对比验证。T检验结果验证了该个性化定制构件配置方法的可行性,能在符合用户隐性需求的基础上进行高效配置,为产品个性化定制模块配置提供一种新的技术方法。     

Study of eccentric fixation with secondary visual feedback.

Secondary visual feedback (2VFB) is a visual signal derived from continuous measurement of eye position and provides an extra artificial indication of the point of gaze. 2VFB may be eccentrically displaced and subjects are able to visually superimpose 2VFB onto a visual target signal and thus achieve and maintain eccentric fixation. Initial transient patterns of movement depend upon training but even naive subjects can achieve eccentric fixation within the first 40 s of such a task. Individual strategies and idiosyncratic patterns are exaggerations of normal control and fixational eye movements. The variance of maintained fixation increases with eccentricity and appears to be related to visual acuity as well as to precision of ocular motor control.     

助老服务机器人设计及仿人运动研究

针对老年人在日常生活中存在行动不便与认知障碍等问题,设计了一款操作简便、功能丰富的助老服务机器人。为降低助老服务机器人的操作难度,增强用户的体验性,通过建立人体手臂与机器臂的空间关节映射模型,实现了机械臂的仿人运动控制。首先,按照人体手臂与机械臂的结构及自由度分布情况初步建立人机关节映射模型,采用蒙特卡罗方法,对人体手臂和机械臂的工作空间进行仿真分析与对比。然后,针对人体手臂与机械臂在空间结构以及自由度分布上的差异导致的机械臂工作空间较小且无法完全复现人体手臂运动的问题,提出了相应的改进方案,并重新建立了人机关节映射模型;通过Kinect视觉传感器获取人体关节的空间位姿信息,并以人体左肩关节为原点建立人体坐标系,采用空间向量法及基于肘部约束的人臂逆运动学解法求解人体关节的位姿变化。最后,搭建了助老服务机器人仿人运动实验平台,对改进后的人机关节映射模型和相关控制算法的有效性及合理性进行了验证,实验结果表明关节重映射后机械臂能高度还原人体手臂的动作。研究成果对提高机器人的交互能力具有借鉴意义,对降低机器人的操作难度效果明显,也为后续研究更加复杂的仿人运动机器人奠定了基础。