增强现实中的人类代理交互中的空间关系学

文献标题

Proxemics for Human-Agent Interaction in Augmented Reality

文献信息

• 主题领域: 增强现实 (AR) 中的人机交互及其社会空间关系
• 关键词: Proxemics, 增强现实, 个人空间, 虚拟代理, 人机交互, 感知

研究背景与问题

• 问题或挑战: 现有 AR 的设计规范通常忽视虚拟代理的个人空间（PS），而这种空间对用户行为和生理唤醒可能具有重要影响。
• 重要性: 虚拟代理在 AR 环境中的社会存在感可能影响用户的行为和舒适感，因此了解代理的个人空间对于优化人机互动以及设计舒适的 AR 体验至关重要。
• 研究动机:
  • 过去虚拟现实（VR）领域研究表明，人们会在接近虚拟代理时保持一定的距离，而违反这些距离可能导致生理唤醒。
  • 本研究旨在探讨在增强现实（AR）中，用户是否会尊重虚拟代理的个人空间，以及违反个人空间是否会影响用户的生理唤醒。
• 研究问题:
  • RQ1: AR 中用户是否尊重虚拟代理的个人空间，类似于现实生活中与陌生人保持距离（>1 m）？
  • RQ2: 违反虚拟代理的个人空间是否会增加参与者的生理唤醒？

解决方案

• 提出的方法: 设计并实施一项实验，54名参与者在AR艺术馆情境中与虚拟代理互动，评估用户与代理的距离偏好以及行为和生理反应。
• 创新之处:
  • 将人类的人际距离理论（Proxemics）应用于AR环境中的虚拟代理交互。
  • 对比不同类型的虚拟代理，包括人形代理、机器人和柱状物体，以评估社会特征对用户行为的影响。
  • 结合生理数据（皮肤电导活动，EDA）以量化用户的生理唤醒。
• 实施步骤:
  1. 基于 AR 平台（如 Microsoft HoloLens 2）生成六种虚拟代理（两名男性、两名女性、一个机器人和一个柱状物体）。
  2. 设计两种实验场景：
     • Block 1: 用户接近并问路，观察“停止距离”（preferred distance）。
     • Block 2: 用户穿过代理，评估皮肤电导变化。
  3. 收集行为数据（距离）与生理数据（EDA），并结合问卷调查主观感知。
  4. 数据分析采用方差分析、皮肤电导信号处理及定性反馈分析。

研究成果

• 具体成果:
  • 用户确实在 AR 中尊重虚拟代理的个人空间，保持平均距离约 1 m。
  • 不同代理类型表现出显著距离差异：例如，男性代理与柱状物体诱发更大的距离，而女性代理距离较小。
  • 用户在穿过虚拟代理时的皮肤电导活动显著升高，表明生理唤醒的增强。
• 与现有解决方案的优势:
  • 为 AR 虚拟代理设计提供了明确的社会空间标准（如基于性别或特征的个人空间大小）。
  • 强调在 AR 环境中平衡沉浸感与社会空间舒适度的重要性。
• 实验或评估结果:
  • 通过生理数据分析（EDA），发现穿过虚拟代理尤其是人形代理会增加用户的生理响应，反映了不自然或过于近距离交互的潜在负面影响。
  • 用户更喜欢有社会特征的代理，但也报告经过这些代理时存在不适感。
• 局限性与未来方向:
  • 限制：实验环境的技术故障、虚拟代理的动画设计不够丰富、参与者样本种族和性别代表性有限。
  • 未来方向：
    • 研究虚拟代理的动态行为（如移动、方向、情感表达）如何影响人机交互距离。
    • 探讨虚拟代理的社会特征（如种族或多样性）是否影响个人空间的分配。
    • 进一步研究 PS 的相互作用：用户的个人空间和虚拟代理之间是否存在动态调整或冲突。