屏幕引导拉伸：在XR工作空间中支持人体工学颈部拉伸

文献标题

Screen-Directed Stretching: Supporting Ergonomic Neck Stretching in XR Workspaces

出版信息

• 主题领域: XR工作空间中针对肌肉骨骼健康的人体工学干预
• 关键词: 扩展现实, 颈部拉伸, 人体工学, 虚拟屏幕重定位, 肌肉骨骼疾病, XR工作空间, 姿势指导, 任务效率, 用户体验, 人机交互

背景与问题

• 问题/挑战: 许多工作者由于缺乏正确技术的知识以及需要中断正在进行的任务而未能养成习惯性的静态拉伸。
• 重要性: 解决这一问题可以提高工作者的生产力，减少肌肉骨骼疾病（MSDs），并增强福祉。
• 动机与相关工作:
  • 之前的HCI研究探索了通过交互系统促进身体活动、姿势指导和动态屏幕定位。然而，这些方法未能在不打断工作流程的情况下将拉伸融入工作日常。
  • XR环境提供了动态内容定位的独特机会，但其在指导拉伸练习方面的潜力尚未被探索。

解决方案

• 提出的方法: 屏幕引导拉伸（Screen-Directed Stretching），一种通过在XR工作空间中重新定位虚拟屏幕来引导用户进行颈部拉伸练习的方法，无需中断其任务。
• 创新性:
  1. 引入一种姿势指导系统，将拉伸融入XR工作空间而不打断任务。
  2. 探索屏幕坐标系统（世界绑定与身体绑定）及过渡模式（滑动与跳跃）以实现有效且用户友好的拉伸指导。
  3. 开发并评估基于VR的原型，以评估拉伸期间的任务表现和用户体验。
  4. 提供关于通过混合坐标系统平衡可操作性和拉伸效果的洞见。
• 过程与关键技术:
  • 在偏航、俯仰和滚转方向上重新定位虚拟屏幕以诱导颈部拉伸。
  • 使用混合坐标系统，在任务期间切换至世界绑定（WB），在拉伸期间切换至身体绑定（BB）。
  • 实现屏幕过渡（滑动用于连续移动，跳跃用于离散重定位）。
  • 进行用户研究以评估拉伸完成率、任务表现和用户体验。

结果

• 具体发现:
  • 拉伸完成率：90.98%（标准差 = 7.60%）。
  • 在拉伸（SDS）与无拉伸（NS）条件下，任务表现（阅读字数、输入字母数、输入错误率）未出现显著下降。
  • 主观分心程度在SDS条件下较高，但模拟器晕动症和工作负荷在两种条件下相当。
• 相较基线的优势:
  • SDS有效诱导颈部拉伸，同时对任务效率无显著影响，也未引起模拟器晕动症。
  • 在用户不知拉伸目的的情况下，BB坐标系统在指导拉伸方面比WB更有效。
• 实验/评估:
  • 两项初步用户研究（PUS1, N = 8; PUS2, N = 6）探索了设计变量（坐标系统、过渡模式）和拉伸效果。
  • 一项主要用户研究（N = 16）评估了XR中阅读和输入任务期间的任务表现、主观工作负荷和拉伸体验。
• 局限性与未来工作:
  • 样本量和参与者多样性有限（年轻的大学生）。
  • 短期评估；对MSD预防和福祉的长期影响尚未探索。
  • 对更复杂任务及AR/MR环境的适用性需要进一步研究。
  • 未来工作包括优化头戴显示器设计、集成眼动追踪以及探索自适应拉伸频率。

总结

屏幕引导拉伸提出了一种通过动态重定位虚拟屏幕将人体工学颈部拉伸融入XR工作空间的创新方法。用户研究表明，该技术在不显著影响任务表现的情况下有效诱导了拉伸，尽管主观分心有所增加。研究结果表明，该方法对改善工作者健康和生产力具有潜力，特别是对已有颈部僵硬的用户。未来研究将聚焦于更广泛的参与者群体、长期效果以及在AR/MR环境中的应用。