按摩椅操控器界面优化设计研究
李奇 申黎明 杨琳慧
摘要：按摩椅可以模拟“推、敲、揉、扣、捏”等各种按摩手法。但这些功能的实现都要依靠操控器的控制，因此按摩椅操控器的界面设计对于按摩椅各项功能的实现非常关键。该研究采用眼动实验法和评估实验法，对按摩椅操控器界面存在的人机工程学问题进行研究，得到了界面信息架构、交互方式和视觉设计等方面的研究成果。本项研究结果可为操控器界面的优化设计提供科学依据。
关键词：人机工程学 按摩椅界面 眼动实验 优化设计
一、研究背景与意义
人机界面是人与机器相互作用的媒介。使用触摸屏开发人机界面是一种新趋势。触摸式人机界面将按键和显示屏合二为一，使操作方便。
近年来，国内集中于对按摩椅舒适性因素的研究。在性别差异上，宋杰，申黎明，侯建军等人采用主观评价法，提出按摩椅工作参量优化设计的建议。在按摩强度上，智能按摩强度以不超过传统中医按摩手法强度为标准。在按摩路径、范围上，结合传统中医推拿及人体穴位分布，将肩部以下脊椎骨两侧区域作为按摩椅按摩范围。明确按摩椅按摩横向区间为9cm，20cm，按摩纵向区间为50cm，100cm。在按摩模式上，陈浩淼，申黎明，宋杰等人采用自由模量幅度估计法得到8个测点最舒适的按摩模式，并通过脑电实验验证其科学性。在按摩头包覆层方面，宋杰等人通过主观感受等级评价和测试身体压力分布对按摩头包覆层配置进行研究。在按摩头转速及按摩部位上，邵婷婷等人认为两者是按摩椅设计需要重要考虑的因素。
同时，国内研究学者也对界面交互存在的问题以及界面设计方法进行深入研究。李悦等人分析了人机交互设计界面的约束问题。王飞燕等人对界面约束条件进行分析，提出了产品人机交互的实际应用。刘亚明等人对人机交互在产品设计过程中的实际应用进行了探究。在界面设计方法上，徐丰等人从合理规划视觉信息的内容、选择恰当的视觉形式、合理规划视觉信息结构这3个方面对界面设计进行分析研究。叶冬冬，李世国等人提出了需求层次法，论述了用户在可用性、易用性以及体验性层面上的多样化需求，同时提出满足用户需求的设计策略。李海霞等人提出了情感元素法，从本能、反思、行为情感三方面阐述情感元素在交互设计中的体现。谭浩，谢思远提出了一种基于声音视觉化的界面图符设计方法，并邀请用户参与创作。阳巧，谢亮等人提出了移情设计法，通过概念模型以及概念验证法进行研究。
二、研究内容与研究方法
本文采用实验法进行界面人因工程学测试研究。对判断按摩椅操控界面是否存在人机问题上，需以客观、定量的标准作为参照系。
（一）评估实验法
本文结合评估数据和眼动数据的评价指标，利用主客观的评价方法对按摩椅操控界面作可用性评估。其中，评估实验法为有效性、满意度等评价指标，其测试要求为被试者完成特定任务所具有的正确、完整程度以及被试的主观心理感受，而眼动数据的评价指标的测试对象为界面元素的表征含义、信息布局工效、界面信息结构等。同时，界面评估指标主要从完成时间、操作出错次数、偏离度和用户问卷调查、注视点数、热点分布图以及扫描轨迹图的结果反映。
根据按摩椅功能和界面人机特学性，选择系列典型任务。
（二）眼动实验法
眼动实验法的目的是捕捉受试者对状态界面的加工视觉信息。通过量化的数据来分析按摩椅操控界面存在的人机学问题，且眼动指标不应过多。本文在完成评估试验后，对部分界面进行眼动实验，任务如表1中的七项任务。在测试中，主要以提问的方式，完成眼动实验。
三、实验结果与分析
（一）评估实验
1.评估实验数据
经测试人员的记录，检验不同界面设计对错误操作次数的影响。如（表3），设置任务这项，无出错记录。其次，时间设置、肩位调节、手动按摩的出错平均数低。反之，位置调节和自动按摩两项任务出错次数的平均数较高，需改进。
再对用户所用时间进行统计，如（表4）。任务7的完成时间最多，任务5的完成时间最少。完成时间的标准差中，7、3两项任务所用时间的标准差较大，说明数据离散程度较高，受试者的操作表现存在差异。
最后，对用户使用界面偏离度的平均数进行统计，如（表5）。7项任务界面的偏离度存在差异，其中，任务5的偏离度平均值最大，标准差也相应最大。其原因是，大部分受试者都忽视了在状态界面的上的闹钟图标，而是返回菜单界面的设置项去修改时间。
2.评估实验结果分析
我们通过搜集用户的意见，对界面进行定性分析。用户反馈内容如下：1）不知道如何根据自己的需求进行自动、手动按摩模式选择。2）无按摩时间结束提示。3）手动与自动按摩切换键很少被操作，大部分人忽略此功能，仅通过返回键。4）时间设置上大部分人都通过设置界面操作。5）手动按摩模式界面中功能图标难辨识，可以适当配上中文。6）在对状态进行调节任务中，受试者对零重力功能图标辨识度低，同时此项功能不理解。
（二）眼动实验
眼动追踪数据的评价指标：状态界面注视点数，注视时间热点分布图，实验样本扫描路径图。
注视点数量关系着用户搜索效率的高低。其中注视点数越多，说明被试对搜索目标越不确定，搜索效率越低。所以，界面元素不合理的布局会造成注视点数量的增加。如（图1），可以看出状态界面2的注视点数量最少，反之，界面1最多。
分析（图2）中，4张按摩状态界面的热点分布均在界面中间，且界面上出现的图片区域出现的热点区域较集中，该现象一方面原因在于图片对用户视觉的吸引力，一方面与任务主导的操作行为有关。相比较，界面的热点分布形状具有较大差异。第三张界面上的热点较分散，其次是第一张和第四张，第二张最佳。
在4个实验样本的眼动轨迹（图3）中，第二张的扫描路径图较简单，聚集范围较小；第一张扫描路径在界面的人体坐姿部分集中较大比例，原因在于完成寻找气囊功能是否开启这项任务时，难度较大。
四、操控器界面的优化设计
（一）信息架构
改版后的按摩椅触摸界面主要从界面布局设计和信息内容的划分两个方向进行信息架构的可用性设计改进，以及根据受试者的体验感受对部分细节进行优化。
1.信息内容
通過市场调查发现，按摩椅的使用人群中老年人占的比重较大。同时，使用者对按摩椅的功能需求各异。针对这内容，本人在改版后的界面中增加了符合此要求的导航栏界面。
手动模式，顾名思义就是需手动调节各种参数，实现按摩功能。因此，该模式针对的人群应该是熟练操作按摩椅的人，即所谓的专家用户。基于用户群以及功能需求，本人将模式信息以全身、足、气囊、加热这四部分来划分。
2.界面布局与视觉设计
自动按摩界面优化前的布局是常规型，如（图5），主要考虑了受试者视线浏览轨迹是从上往下，便于信息读取。自动按摩界面优化后的布局，如（图6），主要考虑受试者对按摩功能的有效理解，将模式类型以及功能介绍等信息相结合，帮助用户合理地使用触摸界面，提高按摩舒适性。
本人发现受试者在操作优化前的状态界面中，会下意识地认为各按摩力度的圆形图案是可操作按钮，进行多次误操作，如（图7）。同时，受试者认为力度的信息表示不明确，各力度信息无比较等。因此，本人将圆形图案改成条形，以蓝色亮显的方式进行跳转，如（图8）。
（二）交互方式
改版前的肩部自动检测完成即能进入主菜单，虽然有手动调节功能，但用户往往会忽视此项功能。因此，本人在界面改版后的交互方式中，将自动与手动检测两者配合使用，增加按摩舒适性，如（图9）。
通过市场调查发现，中老年用户对按摩椅的功能需求包括：具有医疗保健功效、能对局部部位进行按摩、能明确不同年龄群等。所以，本人在主页面增加了符合此要求的导航栏。在导航栏入口，就可以根据自身需求进入相应的交互界面。
