连接动力与游戏：研究电池-free 游戏中的交互式能量收集

文献标题

Connecting Power and Play: Investigating Interactive Energy Harvesting in Battery-Free Gaming

出版信息

• 主题领域: 无电池游戏系统中的可持续交互设计。
• 关键词: 无电池计算、能量收集、游戏交互、间歇性供电、手摇输入、模块化设计、用户研究、可持续性、人机工程学、有缝设计。

背景与问题

• 问题/挑战: 移动游戏设备对电池的依赖带来了环境和设计上的挑战。现有的无电池游戏系统在能量收集能力、应用复杂性和可用性方面存在局限性，且通常将电力故障视为中断而非机会。
• 重要性: 解决这些问题可以减少环境影响，实现可持续游戏，并激发将能量收集融入游戏的新交互范式。
• 动机与相关工作: 先前的研究证明了无电池游戏的可行性，但主要集中在克服电力丢失，而非将其作为交互的一部分。现有系统缺乏模块化设计、日志记录功能，以及能量收集与游戏的复杂集成。本论文基于这些空白，探索能量收集如何塑造用户行为和交互设计。

解决方案

• 提出的方法: TURNER，一种模块化、无电池的手持游戏控制台，由手摇发电和太阳能电池供电，旨在将能量收集与游戏整合，并研究用户在间歇性供电条件下的交互行为。
• 创新点:
  1. 开发TURNER，一种模块化的手摇和太阳能供电游戏控制台，集成交互日志记录功能。
  2. 首次对无电池、间歇性供电游戏控制台进行用户研究，揭示设计交互式无电池系统的策略。
  3. 提出将能量收集融入游戏的设计指南，包括灵活的输入重映射和动态上下文感知应用。
• 流程与关键技术:
  • TURNER采用模块化架构，配备可拆卸组件，便于升级和维护。
  • 轻量级定制内核确保在间歇性供电条件下的可靠性，并支持模块化应用开发。
  • 测试了三种控制台配置：无电池且带手摇输入（BF/CI）、无电池且无手摇输入（BF/NCI）、以及有电池且带手摇输入（BP/CI）。
  • 通过混合方法用户研究（N=60），使用游戏玩法、问卷调查和访谈评估用户行为、工作负荷和感知。

结果

• 具体发现:
  • BF/CI用户比BF/NCI用户更频繁但强度较低地摇动手柄，而BF/NCI用户则表现出更长、更高功率的摇动行为。
  • 在无电池和有电池配置之间，用户感知的工作负荷和使用意图没有显著差异。
  • 参与者将电力故障重新定义为游戏的一部分，称其为“游戏中的游戏”。
• 相较基线的优势:
  • TURNER在模块化设计、能量收集能力以及能量收集与游戏的整合方面优于现有无电池系统。
  • 手摇输入为游戏玩法增加了新的机制，特别是在DOOM游戏中，手摇被用来触发武器。
• 实验/评估:
  • 在三个游戏（DOOM关卡A和B，以及俄罗斯方块）中测试了三种控制台配置，实验环境为受控室内环境。
  • 数据收集包括系统日志、NASA-TLX工作负荷评分、HMSAM问卷回复以及半结构化访谈。
• 局限性与未来工作:
  • 短时间的实验会话和受控室内环境限制了生态效度。
  • 样本缺乏年轻参与者，且多样性不足。
  • 手摇和控制台设计存在人体工程学问题，包括尺寸、重量和噪音。
  • 未来工作应探索替代能量收集机制、纵向研究，以及更直观的能量收集与游戏玩法映射。

总结

本文介绍了TURNER，一种由手摇发电和太阳能电池供电的模块化无电池游戏控制台，用于探索能量收集如何影响用户交互和游戏玩法。通过60名参与者的研究发现，将能量收集融入游戏能够塑造用户行为，参与者将电力故障重新定义为游戏体验的一部分。尽管在无电池和有电池配置之间未发现工作负荷或使用意图的显著差异，TURNER展示了可持续且具有吸引力的无电池游戏的潜力。未来工作应解决人体工程学挑战，探索替代收集方法，并设计自适应的上下文感知系统。