WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 13 |

Среда человеко-машинного интерфейса. Это порождаемая технико-технологическими и инженерно-психологическими решениями, в их динамическом единстве и целостности с психофизиологической системой оператора, действительность и факторы, её обеспечивающие, позволяющие оператору получить и реализовать опыт для осуществления эффективной профессиональной деятельности.

Виртуальная реальность (виртуальная интерактивная среда) — генерируемый компьютером искусственный мир, в котором пользователь ощущает себя погруженным в этот мир, ощущает на себе его воздействия, может перемещаться в его пространстве и времени, манипулировать его объектами, изменять его историю (Сергеев, 2009).

Погружающий или иммерсивный интерфейс — это интерфейс, представленный в виде виртуальной интерактивной среды, связывающей оператора с технической системой. В нём оператор погружается в формируемую технологиями виртуальной реальности6 машинно-генерируемую трёхмерную среду, отображающую некоторый искусственный мир, деятельность в котором вёдет к решению профессиональных задач в действительном мире. В конструкции и свойствах инструментов, моделируемых в искусственном мире, максимально используется жизненный опыт субъекта.

Системы с индуцированной виртуальной средой, — это иммерсивный интерфейс, в котором виртуальная реальность с погруженным в неё оператором копирует в реальном времени некоторую параллельно существующую реальную среду7. Индуцированная виртуальная среда является носителем обратной связи, и события в ней связаны с событиями и предметным миром некоторой реальной среды.

Обзор технических и программных средств систем виртуальной реальности // Технологии виртуальной реальности. Состояние и тенденции развития / Степанов А. А., Бахтина Т. Е., Свердлова Т. А., Желтов С. Ю. / Под ред. Н. А. Носова.

М.: ИТАР–ТАСС, 1996. С. 15–56.

Некоторые аспекты применения имитационных моделей с интерфейсом «Виртуальная реальность» // Вопросы кибернетики. № 181 / Авторы: Алешин В. И., Афанасьев В. О., Макаров-Землянский Н. В. и др. М.: Изд-во РАН, 1995.

1. ВЫБОР ФИЗИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ИНТЕРФЕЙСА: ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ С помощью органов управления (пульта) автоматизированного рабочего места (АРМ) оператор осуществляет исполнительные и управляющие действия необходимые для штатного функционирования обслуживаемой им системы. Грамотное проектирование органов управления (ОУ) должно обеспечивать оператору возможность быстрого нахождения необходимого исполнительного органа управления и выполнения требуемого действия с заданной точностью в пределах допустимого интервала времени.

Поиск способов эффективного управления АРМ требует учёта большого количества вариантов разнообразных алгоритмов деятельности операторов, переменных параметров среды отображаемых в виде цифр, букв, графики. Обеспечение надёжной работы АРМ требует концентрации на управлении режимами системы, которые осуществляются в АРМ с помощью различных органов управления:

• экранного — управление кнопками и пиктограммами, отображёнными на экране;

• физического — управление с помощью физических органов управления (кнопок, тумблёров, переключателей);

• с помощью графического манипулятора (трекбол, мышь и др.).

Количественное соотношение физических, экранных переключателей и управляющих воздействий графическим манипулятором для каждого вида АРМ определяются экспертным путём и зависят от специфики реализуемых алгоритмов управления и традиций проектирования, принятых в конкретной разрабатывающей СЧМ организации.

Основой для выбора данного соотношения служат требования системы по количеству управляющих воздействий, их скорости и точности выполнения. При этом учитывается, что сенсорная нагрузка на оператора распределяется неравномерно. Большую часть информации оператор получает через зрительный анализатор. Далее следуют слуховой и тактильный анализаторы.

Стремление замены физических ОУ на экранные ОУ приводит к большей загрузке зрительного анализатора и к бездействию левой руки (экранное управление осуществляется с помощью графического манипулятора обычно правой рукой). Возникает проблема перераспределения потоков информации передаваемой оператору между различными анализаторами с целью снятия перегрузки со зрительного анализатора.

Она решается использованием полимодального представления информации через анализаторные системы человека: слуховую и тактильную.

Слуховой анализатор является филогенетически одним из наиболее рано сформировавшимся, а потому и наиболее устойчивым к внешним воздействиям. Он адекватно отражает рабочую среду, когда работа зрительного анализатора затруднена: в условиях кислородного голодания на больших высотах, при воздействии больших положительных ускорений и т. п. Он обладает большим диапазоном частот (от 16–20 до 20–22000 Гц.) и интенсивностей (до 130–140 дБ.), независим от пространственного положения, обладает высокой помехоустойчивостью. В то же время к его недостаткам относится то, что он, являясь анализатором времени, воспринимает информацию последовательно, а не симультанно, как зрение, и поэтому обладает невысокой скоростью и пропускной способностью. В силу этого оперативная память оператора оказывается перегруженной.

Слуховую форму предъявления информации следует использовать в следующих случаях8:

• для сигналов опасности, так как слух, в отличие от зрения, не способен к непроизвольному самовыключению;

• при перегрузке зрения;

• когда работа оператора требует его постоянного перемещения и информация должна приниматься независимо от ориентации головы оператора;

• при ограничении зрения внешними или внутренними условиями;



• в специфических условиях (аноксия, состояние невесомости, воздействие перегрузок и т. п.);

• когда в сообщениях системы речь идёт о событиях, разворачивающихся во времени;

• при необходимости выделения сигнала из шума, так как слуховой анализатор — хороший детектор периодических сигналов на фоне шума.

Различают звуковые и шумовые сигналы, с одной стороны, и речевые — с другой. Использование звуковых и шумовых сигналов рекомендуется в следующих случаях:

• при приёме простого и короткого сообщения, не связанного с последующими сообщениями;

• когда сообщение требует немедленного действия;

Инженерная психология в применении к проектированию оборудования: Пер. с англ. / Под ред. Б. Ф. Ломова и В. И. Петрова. М.: Машиностроение, 1971.

• когда оператор специально обучен пониманию смысла закодированного сообщения;

• если оператор перегружен речевыми сигналами;

• если необходимо соблюдение тайны;

• когда оператор работает в группе;

• при сильных акустических помехах.

Звуковое предъявление информации используется во всех гидролокационных системах для определения и обнаружения контуров объектов по отражённому звуку9.

Тактильный анализатор воспринимает ощущения, возникающие при действии на поверхность кожи различных механических стимулов — прикосновение, давление, вибрация Абсолютный порог каждой чувствительности определяется по минимальному давлению предмета на кожную поверхность, которая производит едва заметные ощущения прикосновения. Примерные пороги ощущения: для кончиков пальцев руки — 3г/мм3; на тыльной стороне пальца — 5 г/мм3; на тыльной стороне кисти — 12 г/мм3; на животе — 26 г/мм3; на пятке — 250 г/мм3.

Временной порог тактильной чувствительности — менее 0,1 с.

Тактильный анализатор позволяет на ощупь определять характерные формы органов управления (рукояток, кнопок, тумблеров) и облегчать или ускорять процесс управления в ухудшенных условиях зрения. Кроме того может использоваться дополнительный вибрационный канал информации. В настоящее время вибрация используется в сенсорных клавиатурах и при управлении мобильными устройствами (сотовыми телефонами, коммуникаторами, планшетными компьютерами). Перспективно использование тактильных каналов обратной связи для усиления чувства присутствия в виртуальной реальности (перчатки и жилеты виртуальной реальности).

При выборе видов органов управления учитываются формы и алгоритмы деятельности оператора и требования системы.

Разнообразие задач, решаемых операторами и жёсткие требования по надёжности их выполнения, требуют разработки специализированных физических и экранных ОУ. Самые популярные из них — клавиатуры.

Спецификация клавиатур включает: количество кнопочных переключателей, их номенклатуру и форму исполнения (физическую или экранную), их компоновку, наименование. Класс клавиатуры, её форма и цветовое решение должны быть унифицированы для всех АРМ, имеющихся в системе. При проектировании специализированных клавиатур учитываются общие эргономические требования к органам управления.

Зинченко Т. П. Опознание и кодирование. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1981.

1.1. Эргономические требования к физическим органам управления Устанавливаются государственными стандартами по эргономике.

Например, для промышленного оборудования действует ГОСТ 12.2.049-80 — Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие эргономические требования (Occupational safety standards system. Industrial equipment. General ergonomic requirements).

В соответствии с ним конструкция органов управления должна учитывать:

• требуемую точность и скорость движений при осуществлении управления, а также частоту использования органа управления;

• допустимые динамические и статические нагрузки на двигательный аппарат человека;

• антропометрические характеристики двигательного аппарата человека;

• необходимость быстрого распознавания органов управления, формирования и закрепления навыков по управлению.

При конструировании органов управления и их размещении в моторном поле рабочего места должны быть учтены следующие физиологические особенности двигательного аппарата человека:

• скорость движения рук больше при движении в направлении «к себе», меньше — при движении «от себя»;

• скорость движения правой руки больше при движении слева – направо, левой руки – справа – налево;

• линейная скорость вращательных движений рук больше скорости поступательных движений;

• скорость плавных криволинейных движений рук больше скорости прямолинейных движений рук с резким изменением направления;

• точность движения рук больше при работе в положении сидя, меньше — при работе в положении стоя.

Усилия, необходимые для осуществления управляющих действий, должны устанавливаться с учётом способа перемещения органа управления (пальцами, кистью с предплечьем, всей рукой, стопой и т. д.), частоты использования и в некоторых случаях с учётом продолжительности непрерывного воздействия на органы управления, скорости выполнения управляющего действия и положения человека в процессе управления.

Для обозначения функционального назначения органов управления следует применять надписи и (или) символы, которые должны быть расположены на элементах конструкции рабочего места в непосредственной близости от органов управления или на их приводных элементах. Органы управления должны кодироваться формой, цветом, размером или другими видами алфавита кода или их комбинациями10.





Наиболее массовым органом управления в компьютерах является кнопочная клавиатура. В условиях интенсивной нагрузки на зрительный анализатор она обеспечивает не только зрительное, но и слуховое и тактильное опознание момента нажатия на клавишу.

Основные эргономические требования к клавиатуре.

Конструкция клавиатуры должна предусматривать:

• исполнение в виде отдельного устройства с возможностью свободного перемещения;

• опорное приспособление, позволяющее изменять угол наклона поверхности клавиатуры в пределах от 5°до 15°;

• высоты среднего ряда клавиш не более 30 мм;

• расположение часто используемых клавиш в центре, внизу и справа, редко используемых — вверх и влево;

• выделение цветом, размером формой и местом расположения функциональных групп клавиш;

• минимальный размер клавиш — 13 мм, оптимальный — мм;

• клавиши с углублением в центре и шагом 19 ± 1 мм;

• расстояние между клавишами не менее 3 мм;

• одинаковый ход для всех клавиш с минимальным сопротивлением нажатию 0,25 Н и максимальной — не более 1,5Н;

• звуковую обратную связь от включения клавиш с регулировкой уровня звукового сигнала и возможностью его отключения.

Для кодирования информации в кнопочных переключателях оптимальным является использование от 2-х до 6-ти различительных признаков: форма, цвет, размер, местоположение кнопки, ощущение слышимого щелчка (клика), вертикальное перемещение.

В настоящее время в массовых масштабах выпускаются кнопочные физические клавиатуры на трёх разных технологиях: клавишные, плёночные (мембранные) и резиновые.

Каждая технология имеет свои достоинства и недостатки.

ГОСТ 12.2.049-80 — Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие эргономические требования. М., 1980.

Клавишные клавиатуры удовлетворяют эргономическим и эксплуатационным требованиям, но требуют конструкторской доработки мест размещения при перекомпоновке переключателей при создании специализированной клавиатуры.

Плёночные клавиатуры удовлетворяют всем эргономическим и эксплуатационным требованиям. Их достоинства:

• тонкие, легко чистящиеся;

• пыле-, влаго- и маслозащищённые;

• герметичные;

• обладают привлекательным внешним видом;

• возможно различное конструктивное и цветовое исполнение;

• имеют низкую цену.

Резиновые клавиатуры часто не удовлетворяют условиям эксплуатации, особенно плохо работают в химически-агрессивных средах и при значительных температурных колебаниях.

При размещении физических ОУ на панели управления следует учитывать физиологические особенности двигательного аппарата человека, определяющие усилие, точность и скорость движения его рук. ОУ следует размещать в зонах досягаемости моторного поля, определяемых значениями антропометрических характеристик предполагаемого контингента операторов. В таблице 1 приведены общие эргономические требования к физическим органам управления.

Таблица Основные эргономические требования к физическим органам управления Наименование показателя Значение показателя по НТД Требования к границам зрительного наблюдения ОУ В вертикальной плоскости отсчёт от горизонтальной линии взора оператора нижняя кромка панели ОУ не более 50 град верхняя кромка панели ОУ не более 30 град В горизонтальной плоскости отсчёт от горизонтальной линии взора оператора наиболее важных и часто используемых ОУ не более ± 30 град.

менее важных и часто используемых ОУ не более ± 62 град.

редко используемых ОУ не более ± 90 град.

Требования к границам моторного поля наиболее важные и часто используемые ОУ должны располагаться в оптимальной зоне досягаемости (335 мм) второстепенные и периодически используемые ОУ должны располагаться в зоне моторной досягаемости (550 мм) аварийные ОУ должны располагаться в зоне лёгкой досягаемости (240 мм) Порядок размещения органов управления группировка ОУ Обязательна при использовании более 10 кнопочных переключателей взаимное расположение групп ОУ В соответствии с последовательностью их использования: слева – направо и сверху – вниз взаимное расположение ОУ Осуществляется в соответствии с приоритетностью ОУ; приоритетность ОУ устанавливается по параметрам: частота использования, точность и скорость установки позиции, лёгкость манипулирования, влияние ошибки или запаздывания на надёжность и безопасность системы 1.2. Эргономические требования к графическим манипуляторам Основным средством управления в эргатических системах включающих компьютеры является графический манипулятор (ГМ), с помощью которого происходит управление экранными органами управления. Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором на экране монитора команду или место ввода данных. Манипуляторы, как правило, подключаются к последовательному порту. Используются для облегчения управления компьютером (ПК). К манипуляторам относятся мышь, клавиатура, трекбол, графический планшет (дигитайзер), световое перо, тачпад, сенсорный экран, Roller Mouse, pointing stick, джойстик и игровые манипуляторы.

Манипуляторы классифицируют на следующие типы:

• с относительным указанием позиции (перемещения):

мышь, трекбол, трекпоинт, тачпад, джойстик, Roller Mouse;

• с возможностью указания абсолютной позиции: графический планшет, световое перо, аналоговый джойстик, клавиатура;

• игровые манипуляторы: джойстики, геймпады, компьютерный руль, танцевальная платформа, сенсор Kinect.

О последнем устройстве нужно сказать отдельно. Оно открывает новый класс устройств — игровой «контроллер без контроллера».

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 13 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.