A Situational Awareness-Driven Human-Machine Interface Framework for Enhancing Operators’ Performance in Agricultural Robotic Teleoperation
Khang Duong · Thien Anh Tran · Minh Quang Tran 等 5 人
提出基于态势感知理论的农机遥操作人机界面框架，提升非专业操作者表现。
将Endsley态势感知理论与ISO 9241原则转化为三面板界面，20人用户感
态势感知对齐布局在决策支持、降低认知负荷和可用性上优于基线设计。
可开展面向真实农户的客观操作绩效验证，并探索多机协同遥操作的认知适配界面。
该论文提出基于态势感知理论的农机遥操作人机界面框架，方法新颖且有用户实验支撑，对智慧农业交互设计有参考价值，但属初步形成性评估，实际应用影响有限。
摘要 尽管自动/自主导引车（AGV）在精准农业中的应用日益广泛，现有的人机界面（HMI）仍以功能为中心，常常忽视非技术操作人员的认知与用户体验（UX）需求。因此，当前仪表盘存在可用性有限、认知负荷高、系统透明度低等问题，增加了操作人员出错的风险。为弥补农业远程操作界面设计中的这一空白，本研究提出了一种理论驱动的HMI框架，将Endsley的情境意识（SA）理论（感知、理解、预测）与ISO 9241工效学原则系统性地转化为结构化的三面板AGV远程操作界面。与传统以功能为导向的仪表盘不同，所提框架依据操作人员的认知需求组织界面组件，以支持远程操作过程中的信息感知、理解与预测。通过将认知与工效学原则转化为实际的界面组织策略，开发了理论驱动的农业远程操作HMI框架。为对该SA驱动设计架构进行形成性评估，我们开展了一项用户感知研究，招募具有数字素养的非专家参与者（N = 20），对三个迭代HMI原型进行评价。比较结果表明，在形成性评估中，与基线设计相比，符合SA的布局在感知决策支持能力（SA3）、认知负荷降低和整体可用性方面获得了更高的用户评分。本研究为农业远程操作HMI设计提供了初步的方法学指导，同时认识到仍需以目标农业用户开展客观的操作验证。