航天员虚拟训练系统可用性实验研究

目的为了查找系统中存在的问题,提升系统的可用性,对一套航天员虚拟训练系统进行可用性评估。方法设计了一份可用性主观问卷,综合运用用户测试法、事后问卷调查法和访谈法,从任务绩效、易学性、易用性、交互性、沉浸感、学习有效性、舒适性、满意度及副作用等指标开展实验研究。结果系统在任务绩效测试中已满足基本要求;易学性、易用性、交互性、沉浸感、学习有效性等指标显著高于中值3分,副作用程度较低,具备较好的可用性。结合访谈结果,对系统中存在的问题进行了挖掘,获得系统开发人员较高认可度,可为系统改进提供参考。结论该评估实验可为系统可用性的提升提供指导。

航天员虚拟训练中的一维直线运动速度规划算法

研究了身穿航天服的航天员在搬运物体时的运动规律,将搬运物体的过程进行了分类。结合传统的六段加减速算法,对每种情况下的肌肉激活度进行了规划,并采用粒子群算法进行求解。利用Matlab/Simulink搭建了上肢骨骼肌模型,实现了目标物体的速度规划。将动态加速度约束转变为静态肌肉激活度约束,提出了一种在动态加速度约束下基于肌肉激活度规划的速度规划算法。用Matlab对提出的算法进行了验证,证明了算法的可行性。与其他的速度规划算法相比,提出的算法所规划的肌肉激活度更符合人体生物力学,提高了航天员的训练效率。

交互方式对航天员虚拟训练效率和体验影响研究

目的研究不同交互方式对航天员虚拟训练效率和体验的影响,制定更好的航天员虚拟训练交互方案。方法针对选择/操纵类虚拟交互任务,设计用户实验,对比研究航天员虚拟训练过程中动作捕捉手套和交互手柄两种交互方式的差异。通过比较任务完成时间,客观比较两种交互方式的交互效率,同时通过主观量表比较两种交互方式的用户体验。结果两种交互方式在不同类型任务中交互效率不同;动作捕捉手套用户体验评分更高,但交互手柄也能带来出色的体验。结论在航天员虚拟训练系统开发过程中,应该优先根据任务类型选择交互方式,以更高的交互效率保证航天员虚拟训练效率。

航天员虚拟训练手部操作力模型建立

目的研究一种航天员虚拟训练仿真中手部操作力生成方法。方法假设影响航天员手部操作力的两个因素是合力、合力与扶栏之间夹角,通过设计模拟失重环境下力测量实验进行验证。结果数据分析检验了假设的正确性,并且建立了基于合力、合力与扶栏之间夹角的手部操作力计算模型。结论将本模型应用于航天员虚拟操作训练仿真系统,增强了系统的沉浸感和交互性。

航天员舱内虚拟训练体验质量评价试验研究

针对虚拟训练系统的体验质量问题,采用用户主观评价的方法,从多个维度设计指标,选取典型的虚拟训练任务,设计了用户体验试验,对航天员舱内导航与操作虚拟训练系统的体验质量展开了评价。结果表明,用户总体体验满意度较高,系统能够模拟逼真的环境,带给用户身临其境的感觉,且用户自觉虚拟训练有实效;但也存在诱发生理不适,交互设备使用不自然的问题,需要进一步完善。