akciya

Уровень соответствия механизмов управления оригиналу

В приведенной ранее классификации имитаторов по используемым средствам и методам взаимодействия обучаемого с имитатором указано, что процессы передачи на основные органы восприятия пользователя программно управляемых воздействий, а также процессы получения производимых пользователем действий для последующего обеспечения реалистичной реакции имитируемой среды реализуются при помощи различных методов и аппаратных средств:

  1. На основе стандартных средств ввода/вывода.
  2. Полная или частичная копия рабочего места «в железе» (полномасштабные модели щитов управления и т.д.).
  3. На основе систем формирования виртуальной реальности.

Под стандартными средствами ввода/вывода понимается такие периферийные устройства персонального компьютера как монитор, клавиатура, мышь, джойстик. Методы реализации взаимодействия с пользователем при помощи указанных аппаратных средств представляются достаточно тривиальными и не требуют более детального описания. Такая форма взаимодействия является эффективной в том случае, если совпадает с формой взаимодействия между пользователем и реальным объектом (например, оператор процесса может реально иметь компьютер на рабочем месте и, соответственно, выполнять определенные действия при помощи клавиатуры и мыши). В других случаях данная форма взаимодействия снижает эффективность имитатора, т. к. обучаемый чувствует разницу между действиями, производимыми при управлением реальным объектом, и действиями, совершаемыми им для решения тех же задач в имитаторе. Например, процесс управления объектом в 3D-пространстве, особенно, если объект имеет 3 степени свободы, при помощи манипулятора мышь (2 степени свободы) вызывает большие затруднения.

Полная или частичная копия рабочего места «в железе» также часто применяется в реализации взаимодействия с пользователем, как правило, в полномасштабных тренажерах, в задачах выработки моторных навыков управления. Наличие копии рабочего места строго регламентировано для тренажеров в различных областях промышленности (авиация, атомная энергетика и т.д.). В ГОСТ 26387-84 "Система человек-машина. Термины и определения" указано, что тренажер в обязательном порядке должен иметь конструктивную часть, т. е. точную копию рабочего места оператора.

Тренажеры специальной техники

Рисунок. Полная или частичная копия рабочего места «в железе» также часто применяется в реализации взаимодействия с пользователем

Авиационный тренажер компании CAE

Рисунок. Авиационный тренажер компании CAE

Тренажеры для обучения локомотивных бригад (РЖД)

Рисунок. Тренажеры для обучения локомотивных бригад (РЖД)

Реализация взаимодействия при помощи технологии формирования виртуальной реальности является относительно новым способом, основанным на системе позиционирования и системе имитации воздействия среды. Система позиционирования - совокупность устройств, позволяющих отслеживать положение пользователя в виртуальном пространстве и производимые им действия. Система имитации воздействия среды (осязания) обеспечивает имитацию силового сопротивления (необходимость приложения силы) при взаимодействии с виртуальными объектами. Может быть реализована на основе устройств, использующих магнитный, ультразвуковой, оптический, механический или инерциальный принципы.

Использование каждого из перечисленных подходов имеет преимущества и недостатки, в зависимости от заданных условий эксплуатации. Существующие системы позиционирования представлены как отдельными датчиками, так и в составе таких устройств, как виртуальные перчатки, шлемы и т.д. Устройства имитации осязания, например, могут быть представлены как простой перчаткой с сенсорным контактом, так и полной моделью, обеспечивающей силовое сопротивление во всех суставах рук или ног, специальными платформами и т.д.

Пример использования устройств ввода системы формирования виртуальной реальности - (перчатка и шлем)

Рисунок. Пример использования устройств ввода системы формирования виртуальной реальности (перчатка и шлем)

В любом случае, высокий уровень соответствия механизмов взаимодействия между пользователем и имитатором оригиналу может повысить эффективность имитатора в целом. Возможна ситуация, когда пользователь, зная, какие действия нужно произвести, может не успеть этого сделать из-за потери времени, в попытках понять, как выполнить привычные (в реальности) для него действия в имитаторе. Это возможно при непродуманной системе управления тренажером. С другой стороны, система управления, в некоторых случаях, не должна позволять большего количества действий в единицу времени, чем это возможно в реальности. Также должна учитываться антропометрическая совместимость (учет размеров тела человека), сенсомоторная совместимость (учет скорости моторных операций человека и его сенсорных реакций), энергетическая совместимость (учет силовых возможностей человека).

При оценке степени соответствия соответствия механизмов взаимодействия целесообразно использовать экспертный метод. Для использования экспертного метода оценки необходимо назначить качественные, сравнительно-количественные или количественные показатели на основе их принятия или соглашения. Наиболее эффективно использование экспертов, имеющих опыт работы на имитируемом объекте. Точность оценки в любом случае является субъективной и напрямую зависит от компетенции и опыта экспертов. Неточности оценки увеличивают риск обнаружения ошибок во время эксплуатации имитатора.

Использование устройств формирования виртуальной реальности (1- Z800; 2 - 5DT Data Glove; 3-датчик положения кисти)

Рисунок. Использование устройств формирования виртуальной реальности (1 - Z800; 2 - 5DT Data Glove; 3 - датчик положения кисти)

Демонстрация управления при помощи виртуальной перчатки

Рисунок. Пример того, что видит обучаемый, в т.ч. демонстрация управления при помощи виртуальной перчатки

Рисунок. Демонстрация управления при помощи двух виртуальных перчаток

Также стоит отметить вопросы эргономики человеко-компьютерного взаимодействия. На сегодняшний день вопросы человеко-компьютерного взаимодействия частично рассмотрены в ГОСТ Р ISO 9241 — "Эргономика человеко-машинного взаимодействия" в серии 200: "Способы человеко-машинного взаимодействия". Также комитетом ISO планируется издание целой группы стандартов, относительно использования физических устройств ввода: устройств ввода для сред формирования виртуальной реальности, устройств с обратной связью, тактильных взаимодействий и т.д. В списке на данный момент из неопубликованных и дорабатываемых частей стандарта ISO 9241 представляют интерес следующие части:

 


© Гаммер Максим Дмитриевич, 2012