一种基于用户行为研究的操纵交互设计方法、控制装置

摘要

本发明公开了车辆控制技术领域的一种基于用户行为研究的操纵交互设计方法、控制装置，包括：获取用户行为数据；基于用户需求目标和获取的用户行为数据，进行按钮筛分和区域布置；基于按钮筛分和区域布置的结果，对操纵面板进行按钮和交互界面的布置与设计；对按钮和交互界面的布置与设计进行仿真验证，生成验证后的数模方案；基于验证后的数模方案进行实体验证，生成最终方案。提高了在设计流程中对用户体验的关注度，提高了设计效率，使产品操纵交互的设计更加合理，用户体验更加优异。

说明书

技术领域

本发明属于车辆控制技术领域，具体涉及一种基于用户行为研究的操纵交互设计方法、控制装置。

背景技术

随着工程机械行业的发展，越来越多的新技术被应用在工程机械产品上。一方面，技术的不断精进，导致产品涉及的功能系统越来越多，如行走、液压、输分料等功能系统需要通过操纵系统来统一控制；另一方面，随着触屏交互技术在工程机械产品上的应用，物理的操纵台需要和虚拟的交互界面协同控制，实现对产品各种功能的运行，操纵交互系统设计的好坏，直接影响用户的操纵体验和工作效率。现有技术主要依据个人经验、标杆对照、产品现有的内部布局等进行操纵交互布局设计，关注点更多地落在物理的操纵台上，将产品与用户割裂开来，往往为产品的使用者带来不愉悦的使用感受，无法有效提升操作效率，难以满足市场需求。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于用户行为研究的操纵交互设计方法、控制装置，提高了在设计流程中对用户体验的关注度，提高了设计效率，使产品操纵交互的设计更加合理，用户体验更加优异。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种操纵交互设计方法，包括：获取用户行为数据；基于用户需求目标和获取的用户行为数据，进行按钮筛分和区域布置；基于按钮筛分和区域布置的结果，对操纵面板进行按钮和交互界面的布置与设计；对按钮和交互界面的布置与设计进行仿真验证，生成验证后的数模方案；基于验证后的数模方案进行实体验证，生成最终方案。

进一步地，所述用户行为数据，包括眼动信息数据、手部信息数据、脚部信息数据、身体姿态信息数据和操控信息数据。

进一步地，所述基于用户需求目标和获取的用户行为数据，进行按钮筛分和区域布置，具体为：对采集到的用户行为数据进行切片式分析和动态式分析，结合获得的用户需求目标以及现有的布局原则，筛分出适合以实体按键形式存在的操作和适合以虚拟界面形式存在的操作，并分别规划出实体按键的布置和虚拟界面的布置。

进一步地，所述切片式分析，是指对给定的单一时间点的眼动信息数据、手部信息数据、脚部信息数据、身体姿态信息数据和操控信息数据的截取。

进一步地，所述动态式分析，是指对给定的连续时间段内的眼动信息数据、手部信息数据、脚部信息数据、身体姿态信息数据和操控信息数据的截取。

进一步地，所述基于按钮筛分和区域布置的结果，对操纵面板进行按钮和交互界面的布置与设计，具体为：在规划出的实体按键区域，布置实体按钮，结合对用户行为数据的切片式分析和动态式分析，进行实体按钮的位置优化；在规划出的虚拟界面区域，布置界面图标，设计界面的交互逻辑，同时结合对用户行为数据的切片式分析和动态式分析，进行界面图标位置以及交互设计的优化。

进一步地，所述对按钮和交互界面的布置与设计进行仿真验证，生成验证后的数模方案，具体为：依据对按钮和交互界面的布置与设计进行数字模型制作，将制作好的数字模型导入到虚拟现实设备中，通过虚拟现实设备进行仿真验证，记录验证过程中用户的行为数据，并通过用户行为数据的切片式分析和动态式分析进行数模优化，最终生成经过验证后的数模方案。

进一步地，所述基于验证后的数模方案进行实体验证，生成最终方案，具体为：依据验证后的数模方案进行实体模型的制作，对实体模型进行最终的实体验证，记录基于实体模型的用户行为数据，并通过对基于实体模型的用户行为数据的切片式分析和动态式分析进行实体模型优化，形成最终的设计方案。

第二方面，提供一种操纵交互控制装置，基于第一方面所述的操纵交互设计方法获得，且与车辆的控制系统相连接，包括：虚拟界面区，用于布置适合以虚拟界面形式存在的操作，包括常规显示区、动态显示与操作区、菜单区；实体按键区，用于布置适合以实体按键形式存在的操作，包括主操作区、副操作区、工作模式区、功能操作区。

进一步地，所述主操作区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中使用频率满足设定阈值的按钮的布置区域。

进一步地，所述副操作区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中使用频率满足设定阈值的按钮的布置区域。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

（1）本发明通过从用户的角度出发，对用户行为基础数据进行切片式分析和动态式分析，并依据分析结果进行操纵按钮和交互界面的布置与设计，并采用仿真验证和实体验证相结合的双重验证机制进行评估，提高了在设计流程中对用户体验的关注度，提高了设计效率，使产品操纵交互的设计更加合理，用户体验更加优异；

（2）本发明通过操纵交互设计方法获得的控制装置，虚拟界面区的布局和实体按键区的布局更合理，更符合操作规律，提高了操作效率，降低了操作人员的劳动强度，提升了用户的操作体验。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于用户行为研究的操纵交互设计方法的主要步骤示意图；

图2是本发明实施例提供的一种基于用户行为研究的操纵交互设计方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中实体按键区和虚拟界面区的划分示意图；

图4是图3中实体按键区的功能区域划分示意图；

图5是图3中虚拟界面区的功能区域划分示意图；

图6是图3中实体按键区与虚拟界面区的交互关系分析示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1~图6所示，一种操纵交互设计方法，包括：获取用户行为数据；基于用户需求目标和获取的用户行为数据，进行按钮筛分和区域布置；基于按钮筛分和区域布置的结果，对操纵面板进行按钮和交互界面的布置与设计；对按钮和交互界面的布置与设计进行仿真验证，生成验证后的数模方案；基于验证后的数模方案进行实体验证，生成最终方案。

步骤一：获取用户行为数据；具体过程包括：选取不同百分位的用户，采集不同操控场景下的用户行为数据；进行用户调研，收集用户需求目标。操控场景，主要包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段等，场景可以为单一某个阶段，也可以为多种阶段的结合；用户行为数据，主要包括眼动信息数据、手部信息数据、脚部信息数据、身体姿态信息数据、操控信息数据等；用户调研，包括问卷调查、焦点小组讨论、一对一用户访谈、用户行为观察等。

在本实施例中，选取10位不同百分位的摊铺机用户，对产品不同操控场景下的用户行为进行数据采集与分析。首先选取5百分位用户2-3人、95百分位用户2-3人，分别进行极限值测试，并收集用户行为数据；其次选取50百分位用户5人进行通用值测试，并收集用户行为数据。收集用户行为数据的设备包括但不限于：台式计算机、笔记本电脑以及掌上电脑等各类计算机设备，眼动仪，按压力测试设备，驾驶行为记录分析设备，无线表面肌电测试设备，动态捕捉设备，摄像机。通过这些仪器设备收集每个代表性操控场景下全操作流程的用户行为数据，并以时间轴的形式分类排布，形成数据库，方便对用户行为进行切片式分析和动态式分析。此外，还要对上述用户进行定性的调研，所采用的研究方法包括但不限于：问卷调查、焦点小组讨论、一对一用户访谈、用户工作坊等用户研究方法，通过这些定性研究收集用户需求目标，并对其进行归类整理，以便于后续的分析研究。

步骤二：基于用户需求目标和获取的用户行为数据，进行按钮筛分和区域布置；具体过程包括：对采集到的用户行为数据进行切片式分析和动态式分析，结合获得的用户需求目标以及现有的布局原则，筛分出适合以实体按键形式存在的操作和适合以虚拟界面形式存在的操作，并分别规划出实体按键的布置和虚拟界面的布置。切片式分析，是指对给定的单一时间点的眼动信息数据、手部信息数据、脚部信息数据、身体姿态信息数据和操控信息数据的截取。动态式分析，是指对给定的连续时间段内的眼动信息数据、手部信息数据、脚部信息数据、身体姿态信息数据和操控信息数据的截取。布局原则，包括重要性原则、使用顺序原则、使用频率原则、兼容性原则。

在本实施例中，通过切片式用户行为分析，研究摊铺机用户在进行产品操作流程中的单个节点的操作行为，综合分析其便捷程度以及操作效率；通过动态式用户行为分析，研究摊铺机用户在特定时间段内的操作行为，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段，综合分析其在不同阶段以及全流程的操作连贯性、不同按钮的使用频次。将上述分析结果进行归纳和总结，与步骤一中收集到的用户需求目标进行对比分析，研究不同的用户行为下操作目标的达成度，结合现有的布局原则，得到最优操作路径，基于此进行摊铺机操纵台实体按钮和虚拟界面的筛分，将更适合以实体按键形式出现的功能划分到实体按键区，将更适合以虚拟界面形式出现的功能划分到虚拟界面区，实体按键区2和虚拟界面区1的布置情况如图3所示。在实体按键区，划分主操作区3、副操作区4、工作模式区5、功能操作区6，如图4所示；在虚拟界面区，依据与实体按键的配合，划分出不同功能的交互界面的区域位置，包括常规显示区7、动态显示与操作区8、菜单区9，如图5所示。

主操作区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中使用频率较高的实体按键的布置区域。

副操作区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中使用频率较低的实体按键的布置区域。

工作模式区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中与工作模式相关的实体按键的布置区域。

功能操作区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中与功能操作相关的实体按键的布置区域。

常规显示区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中常规功能状况显示的区域。

动态显示与操作区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中菜单功能的操作与动态显示的区域。

菜单区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中适合布置在虚拟界面的功能图标集中显示的区域。

步骤三：基于按钮筛分和区域布置的结果，对操纵面板进行按钮和交互界面的布置与设计；具体过程包括：在实体按键区域，基于划分的按键区域布置实体按钮，结合对用户行为数据的切片式分析和动态式分析，进行按钮的位置优化；在虚拟界面区域，基于划分的虚拟界面区域布置界面图标，设计界面的交互逻辑，同时利用用户行为数据的切片式分析和动态式分析，进行界面图标位置以及交互设计的优化。

在本实施例中，依据步骤二的按钮筛分和区域布置结果，结合摊铺机操纵台每个控件的功能定义、用户行为分析结果以及用户需求目标，进一步划分出不同功能的实体按键以及虚拟图标的区域位置，设计虚拟界面的交互逻辑、实体按钮与虚拟界面的协同联动关系，如图6，形成逻辑线框图，并在此基础上进行界面设计，最终建立交互设计原型。

步骤四：对按钮和交互界面的布置与设计进行仿真验证，生成验证后的数模方案；具体过程包括：依据实体按钮和交互界面布局与设计进行数字模型制作，将数字模型导入到虚拟现实设备中，通过虚拟现实设备进行仿真验证，记录用户的行为数据，并通过用户行为数据的切片式分析和动态式分析进行数模优化，最终生成经过验证后的数模方案。

在本实施例中，依据步骤三的交互设计原型，建立数字验证模型，将数字模型导入虚拟现实设备，邀请步骤一中的10位不同百分位的摊铺机用户使用虚拟现实系统进行体验，收集每个代表性操控场景下全操作流程的用户行为数据，并以时间轴的形式分类排布。与步骤一收集的数据进行切片式对比分析和动态式对比分析，根据分析结果判定交互设计原型是否满足用户需求目标，不满足则继续进行优化设计，在不断的迭代中生成经过验证后的数模方案。

步骤五：基于验证后的数模方案进行实体验证，生成最终方案；具体过程包括：依据验证后的数模方案进行实体模型的制作，对实体模型进行最终的实体验证，记录用户的行为数据，并通过用户行为数据的切片式分析和动态式分析进行实体模型优化，形成最终的设计方案。

在本实施例中，依据步骤四中验证后的数模方案，制作实体模型，邀请步骤一中的10位不同百分位的摊铺机用户使用虚拟现实系统进行体验，收集每个代表性操控场景下全操作流程的用户行为数据，并以时间轴的形式分类排布。与步骤一、步骤四收集的数据进行切片式对比分析和动态式对比分析，根据分析结果判定实体模型方案是否满足用户需求目标，不满足则继续进行优化设计，在不断的迭代中生成经过验证后的最终设计方案。

综上所述，本实施例可基于用户行为研究有效解决操纵交互的设计与评估问题，提高设计效率，提高在设计流程中对用户体验的关注度，使产品操纵交互的设计更加合理，用户体验更加优异。

实施例二：

基于实施例一所述的操纵交互设计方法，本实施例提供一种操纵交互控制装置，基于实施例一所述的操纵交互设计方法获得，且与车辆的控制系统相连接，包括：虚拟界面区，用于布置适合以虚拟界面形式存在的操作，包括常规显示区、动态显示与操作区、菜单区；实体按键区，用于布置适合以实体按键形式存在的操作，包括主操作区、副操作区、工作模式区、功能操作区。

主操作区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中使用频率较高的按钮的布置区域。

副操作区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中使用频率较低的按钮的布置区域。

工作模式区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中与工作模式相关的实体按键的布置区域。

功能操作区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中与功能操作相关的实体按键的布置区域。

常规显示区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中常规功能状况显示的区域。

动态显示与操作区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中菜单功能的操作与动态显示的区域。

菜单区，包括准备阶段、启动阶段、操控阶段、作业阶段、驻车阶段中适合布置在虚拟界面的功能图标集中显示的区域。

本实施例通过操纵交互设计方法获得的控制装置，虚拟界面区的布局和实体按键区的布局更合理，更符合操作规律，提高了操作效率，降低了操作人员的劳动强度，提升了用户的操作体验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。