隨著可穿戴設(shè)備技術(shù)的發(fā)展,在運(yùn)動(dòng)環(huán)境下使用智能設(shè)備的情景變得愈加頻繁。智能手表是當(dāng)前市場占有量最大的可穿戴設(shè)備,但人們?nèi)绾卧谶\(yùn)動(dòng)環(huán)境下與它進(jìn)行交互,以及交互又會(huì)如何影響人們的運(yùn)動(dòng)行為,這一重要問題始終未能得到解決。本研究有三個(gè)目的:(1)探究運(yùn)動(dòng)環(huán)境下智能手表的何種信息呈現(xiàn)方式更適用;(2)探究運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何影響用戶與智能手表的交互操作;(3)探究交互行為如何對(duì)運(yùn)動(dòng)行為產(chǎn)生影響。本研究通過實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探究,共分為三個(gè)階段:(1)基于對(duì)智能手表菜單結(jié)構(gòu)、布局及形式的研究,本文探究了菜單信息量和信息密度對(duì)用戶表現(xiàn)和感受的影響;(2)基于以上較全面的菜單設(shè)計(jì)研究成果,本文進(jìn)一步探究了不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下菜單導(dǎo)航界面呈現(xiàn)對(duì)用戶表現(xiàn)及感受的影響;(3)為更深入分析真實(shí)運(yùn)動(dòng)環(huán)境下進(jìn)行智能手表基本交互操作的情況,本文基于步態(tài)研究對(duì)站立、慢走、正常走、快走、慢跑五種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與界面操作和手勢操作的影響進(jìn)行探究。研究中共招募了15名老年人和51名年輕人被試。智能手表及手機(jī)端的原型均采用Android/Java開發(fā),以自動(dòng)捕捉使用者的各類界面操作。關(guān)于菜單的信息量和信息密度的研究表明:智能手表上有越少的圖標(biāo)總數(shù)量越好(例如:8圖標(biāo)數(shù)量),此時(shí)每頁4或8圖標(biāo)的信息密度較為適宜。如果圖標(biāo)總數(shù)數(shù)量較大(例如:24、48個(gè)圖標(biāo))則信息密度可采用每頁4圖標(biāo)的設(shè)計(jì)。關(guān)于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與導(dǎo)航界面呈現(xiàn)的研究表明:當(dāng)被試完成日常任務(wù)時(shí),行走中智能手表的使用與坐著使用是基本相同的。在跑步中使用智能手表會(huì)降低操作有效性、用戶感知易用性、感知可用性、和流體驗(yàn),同時(shí)會(huì)增加認(rèn)知負(fù)荷。通過采用靜態(tài)導(dǎo)航輔助和動(dòng)態(tài)導(dǎo)航輔助,可提升使用智能手表的表現(xiàn)。研究建議,在坐著或行走中采用靜態(tài)導(dǎo)航輔助的設(shè)計(jì),而在跑動(dòng)中采用動(dòng)態(tài)導(dǎo)航輔助的設(shè)計(jì)。通過這兩種方式可以增加用戶的感知易用性、有用性,并降低認(rèn)知負(fù)荷。關(guān)于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、步態(tài)和基本交互操作的研究表明:在快走、跑動(dòng)情況下,用戶進(jìn)行智能手表界面點(diǎn)擊操作的有效性和效率會(huì)大幅降低,錯(cuò)誤率分別超過25%和36%。研究中提出了兩種克服點(diǎn)擊偏差的方式,一是根據(jù)用戶運(yùn)動(dòng)狀態(tài),采用點(diǎn)擊糾偏向量場,對(duì)點(diǎn)擊行為進(jìn)行基于屏幕位置的糾偏;二是將重要的點(diǎn)擊分布在屏幕的“C”字區(qū)域,以減少點(diǎn)擊偏差的出現(xiàn)。關(guān)于翻腕手勢操作,跑動(dòng)對(duì)其產(chǎn)生強(qiáng)烈的負(fù)面影響(失敗率超過65%)。結(jié)合用于識(shí)別該手勢的Google專利,本研究驗(yàn)證了采用角度傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別的可行性,此外或許可通過加入運(yùn)動(dòng)周期信號(hào)過濾模型來提高手勢識(shí)別率。關(guān)于步態(tài),與智能手表的交互操作導(dǎo)致快走和慢跑情況下的步長分別降低13%和17%,所有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的步態(tài)對(duì)稱性均降低約65%。對(duì)于滑動(dòng)操作、短時(shí)抬手操作、和長時(shí)抬手手勢操作,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響并不大。研究中也測量出了抬手手勢的時(shí)長(抬起手臂:0.58~0.66 s;放下手臂:0.74~1.13 s)和角度變化量(豎直方向:133~152度;左右方向:65~70度),以及翻腕手勢的時(shí)長(向前翻腕約0.61 s;向后回腕約0.66 s)和角度變化量(豎直方向約72度,左右方向約101度)。這些數(shù)據(jù)可為以后相關(guān)研究或設(shè)計(jì)提供參考。本文深化了智能手表交互設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的研究。本研究使用的測量運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的方式便攜性高、裝備輕便化,驗(yàn)證了使用角度傳感器信號(hào)進(jìn)行手勢識(shí)別的可能性,同時(shí)達(dá)到了一定精度。針對(duì)最為基礎(chǔ)的界面及手勢操作,本研究提出了改進(jìn)方法和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,這對(duì)克服運(yùn)動(dòng)環(huán)境下的智能手表使用有基礎(chǔ)且重要的作用。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP368.33
【部分圖文】：

圖 1.1 個(gè)步態(tài)階段Fig. 1.1 The eight gait phases注：步態(tài)周期圖引 于 www.streifeneder.com/op雖步態(tài)階段可對(duì)步態(tài)特征進(jìn)行拓展，但由于傳感器數(shù)據(jù)容易受到噪音干擾，關(guān)于步態(tài)階段的研究多采用成本較高的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行，例如動(dòng)作捕捉儀 Vicon。有研究嘗試采用人體腰部的加速度傳感器對(duì)步態(tài)階段進(jìn)行分類。這是一種非常大膽且有價(jià)值的嘗試，但由于涉及到濾波進(jìn)行噪音處理，以及階段過于細(xì)節(jié)的劃分，準(zhǔn)確率還有待商榷。加速度傳感器數(shù)據(jù)對(duì)于步態(tài)階段的研究精度趨于偏低，主要在于加速度傳感器捕捉的是身體緩沖或者晃動(dòng)的加速度數(shù)據(jù)。這一數(shù)據(jù)的意義不是足夠明確，例如當(dāng)腳部觸地進(jìn)行緩沖時(shí)，加速度在一段短時(shí)間內(nèi)發(fā)生波動(dòng)，對(duì)于明確具體是哪一個(gè)時(shí)刻觸地的，比較困難。而通過人體步態(tài)階段發(fā)現(xiàn)，關(guān)于腿部的各個(gè)角度數(shù)據(jù)，相比于加速度是更明確的。角度數(shù)據(jù)更易捕捉，容易在信號(hào)中找到特征點(diǎn)，且與步態(tài)周期的各個(gè)定義更為相符。后文研究可對(duì)空間角度數(shù)據(jù)進(jìn)行探究。

（LS）、II 型菜單結(jié)構(gòu)（TS-2H）、III 型菜單結(jié)構(gòu)（TS-3H）。因變量包括被試的交互績效、針對(duì)每個(gè)原型的卡片分類結(jié)果、每個(gè)原型的使用滿意度分?jǐn)?shù)。圖1.2 正式實(shí)驗(yàn)的三種菜單結(jié)構(gòu)Fig. 1.2 The three menus structures in the formal experiment實(shí)驗(yàn)原型包括 4 個(gè)原型，分別為：測試教程原型、線型結(jié)構(gòu)原型、有概覽（每頁16功能）的樹型結(jié)構(gòu)原型、無概覽（每頁4功能）的樹型結(jié)構(gòu)原型。每個(gè)原型尺寸為 240x240px，原型中共有 16 個(gè)應(yīng)用程序。三個(gè)實(shí)驗(yàn)原型的主頁見圖1.3。

原型開始頁及三個(gè)正式測試原型的主頁Fig.1.3Thebeginningpageofthepyototypeandthethreemenuspagesofdifferentmenus
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本文編號(hào)：2859590