基于深度访谈的消防员头戴式AR设备设计探索
论文总结
研究机构
University of Wisconsin-Madison, United States
摘要
本研究通过用户中心的方法，探索了在紧急响应领域支持消防员、急救人员和警察等第一反应者（FR）的光透视式增强现实头戴显示器（AR HMDs）的设计空间。研究通过深度访谈和实验设计，调查了参与者对硬件形式因素、交互技术以及AR提示的偏好。结果提出了针对不同角色和场景的AR HMD设计指南，强调了考虑舒适性、无干扰的双手操作、清晰的视线、情境感知和多模态反馈的重要性。
问题发现
- 硬件形式因素：现有的AR HMDs重量对女性用户不友好，需要更轻便的设计。此外，设备的佩戴紧度需要在不同任务场景下进行调整，并遵循安全标准。
- 社会接受形式：建议采用不易引起注意的外观设计，例如使用透明或外向显示的完全隐藏式HMD。
- 极端环境下的耐用性：对于消防员等在极端环境下工作的FRs，设备需要具备耐用性和清晰的视线。
- 交互技术：现有的头戴设备可能带来额外负担。研究发现语音命令和触摸反馈是可用的选择，但需考虑手套使用情况和噪音环境的影响。
- AR提示与反馈设计：AR提示不应与现实世界信息混淆，且应动态适应环境以确保可见性。
解决方案
- 硬件设计：考虑性别差异，提供适合不同头型的设备；允许调整佩戴紧度以适应任务需求；遵循安全标准，如使用OSHA批准的设计。
- 社会接受形式：采用不易引起注意的透明或外向显示设计，并通过LED灯等方式提示摄像头使用状态，避免干扰视线。
- 极端环境下的耐用性：确保设备在高温、烟雾等环境中具有良好的性能和视野。
- 交互技术：优化语音命令以适应噪声环境，提供触摸反馈按钮，同时避免不必要的头部移动。
- AR提示与反馈设计：设计不干扰现实世界的明显且清晰的AR提示，考虑颜色、透明度和形状以传达紧急级别。
结果
通过研究，作者提出了以下几点：
- 考虑到性别差异的设计建议，如重量和头型适配。
- 促进社会接受的硬件和交互设计。
- 提高设备在极端环境下的耐用性和视线清晰度。
- 针对不同任务需求优化语音命令和触摸反馈。
- 设计适应环境变化、易于理解且不干扰现实世界的AR提示。
举一反三
Q1：如何在紧急情况下有效利用AR增强现实技术为消防员提供支持？
A1：通过设计多层地图，结合结构布局和按需切换的详细信息层，以及集成环境感知的实时导航和危险标记，我们可以提升消防员在复杂场景中的 situational awareness 和任务执行效率。
Q2：在设计AR头显时需要考虑哪些性别特性和舒适性因素？
A2：应考虑女性使用者可能对设备重量的承受度较低，以及她们的头部尺寸和面部特征（如颧骨较突出）可能会与常见的头显设计不匹配。为确保舒适，头显需有可调紧固功能适应不同任务需求，并遵循安全标准提供充分眼部保护。
Q3：如何在保证通信清晰的同时避免AR提示信息干扰消防员的注意力？
A3：可以通过使用颜色编码和透明度来区分紧急程度并减少与环境冲突。同时，设计简洁直观的语音命令，以及考虑集成不易分散注意力的触觉反馈（如振动）以在需要时提供关键信息。
原文地址：https://dl.acm.org/doi/fullHtml/10.1145/3613904.3642195
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