【正文】 %目標點大小大%小%另外，使用配對t檢驗方法對3個組內(nèi)因素對RPE測量結(jié)果影響進行分析，工作姿勢因素的“站姿”（）；“坐姿”（）。不過，在工作姿勢因素的兩個水平“站姿”和“坐姿”RPE評分之間沒有發(fā)現(xiàn)存在顯著差異（，p=）。即工作姿勢并未對完成任務(wù)付出努力程度產(chǎn)生影響。雖然分析結(jié)果表明工作姿勢因素對任務(wù)完成時間存在顯著影響，但是“坐姿”與“站姿”之間的任務(wù)完成時間差異只有13秒，約為這兩個水平任務(wù)完成時間的10%左右，這個差異對于評價可能只產(chǎn)生微小影響。由于在實驗中“坐姿”與“站姿”使用的模型不同（），“坐姿”可能會因為定位位置較高目標點的操作而增加額外付出努力（，“坐姿”使用的模型由2個平臺構(gòu)成，而“站姿”實驗的模型只有一個平臺），這可能會對以兩種工作姿勢完成任務(wù)付出努力產(chǎn)生影響。完成操作次數(shù)因素“多”（）；“少”（）。在完成操作次數(shù)因素的兩個水平“多”和“少”的RPE評分之間存在顯著差異（，p），這說明完成操作次數(shù)會影響到完成任務(wù)努力程度。目標點大小因素“大”（）；“小”（）。不過，在目標點大小因素的兩個水平“大”和“小”的RPE評分之間并沒有發(fā)現(xiàn)存在顯著差異（，p=）。實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析結(jié)果顯示目標點大小因素對任務(wù)完成時間和RPE評分沒有顯著影響。不過這是根據(jù)目標點大小因素包含的兩個水平“大”（直徑18mm）和“小”（直徑6mm）測量得到的，在實驗中并沒有包含其他尺寸目標點。另外，3個組內(nèi)因素對實驗結(jié)果的影響的統(tǒng)計分析表明完成操作次數(shù)因素對任務(wù)完成時間和感知努力程度（RPE）程度存在顯著影響，其中“多”（每個任務(wù)中需要完成4個回合操作）要比“少”（每個任務(wù)中需要完成2個回合操作）需要更長任務(wù)完成時間，被試也感覺到需要付出更多的努力來完成。另外，對3個組內(nèi)因素對實驗結(jié)果影響的統(tǒng)計分析表明完成操作次數(shù)因素對任務(wù)完成時間和感知努力程度（RPE）程度有顯著影響，其中“多”（每個任務(wù)中需要完成4個回合操作）要比“少”（每個任務(wù)中需要完成2個回合操作）需要更長的任務(wù)完成時間，被試也感覺需要付出更多努力來完成。 實驗結(jié)果討論實驗在真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中對手工裝配操作的幾個工效學(xué)指標進行了評價，這些指標包括被試的姿勢（肘關(guān)節(jié)角度）、任務(wù)完成時間、身體部位不適感程度（BPD）、感知努力程度（RPE）評分、肌肉最大輸出力下降率（MFCR）。被試的工效學(xué)指標（任務(wù)完成時間、身體不適感程度（BPD）、感知努力程度（RPE）、肌肉最大輸出力下降率（MFCR））在真實環(huán)境中的測量結(jié)果都與虛擬環(huán)境中的測量結(jié)果相比存在顯著差異。其中虛擬環(huán)境中任務(wù)完成時間要顯著比真實環(huán)境長；同樣，身體部位不適感程度（BPD）、感知努力程度（RPE）、肌肉最大輸出力下降率（MFCR）也有類似的結(jié)果。更長的任務(wù)完成時間可能是導(dǎo)致被試在虛擬環(huán)境中要比在真實環(huán)境中更容易疲勞、感覺到更強不適感和感覺需要付出更多努力的原因。實驗中通過《虛擬環(huán)境臨境感評價問卷》對虛擬現(xiàn)實仿真實驗平臺提供的虛擬場景的臨境感進行了評價。，（）。根據(jù)《虛擬環(huán)境臨境感評價問卷》中采用的7點Likert量表可知，這個結(jié)果表明被試對虛擬現(xiàn)實仿真實驗平臺提供的臨境感的評價為中等水平，在可以接受的程度上。因為工業(yè)企業(yè)在技術(shù)上和預(yù)算上更有保障，所以工業(yè)中使用虛擬仿真系統(tǒng)應(yīng)該能夠提供比本文實驗中使用的仿真系統(tǒng)更高的虛擬環(huán)境臨境感，因此真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中的工效學(xué)指標測量結(jié)果可能比實驗中獲得的結(jié)果具有更小的差異和更高的相關(guān)性。在實驗中導(dǎo)致虛擬環(huán)境和真實環(huán)境中工效學(xué)指標之間存在差異的部分原因可以使用ACTR理論來解釋。一個手工裝配操作通常包含定位、到達、精確調(diào)整、對準幾個操作。ACTR理論中將認知過程劃分為三個主要部分：視覺模塊、操作模塊、處理單元[107]（）。 ACTR理論的認知模型示意圖根據(jù)ACTR理論，手工裝配操作由視覺模塊和操作模塊來進行處理。其中視覺模塊估計目標的距離，并將信息傳遞給處理單元，處理單元將信息以合適的途徑傳遞給操作模塊去完成操作。在真實世界中由于人根據(jù)平時的生活經(jīng)驗，處理單元能夠選擇最優(yōu)的路徑傳遞信息；但是在虛擬環(huán)境中，由于仿真系統(tǒng)提供的虛擬場景的臨境感與真實環(huán)境相比并不完美，虛擬環(huán)境提供一般程度的臨境感對被試精確估計虛擬場景中物體的距離具有負面影響[84, 85, 87]。因此在虛擬環(huán)境中，被試執(zhí)行手工裝配操作時需要嘗試多次，“視覺模塊——處理單元——操作模塊”這一信息傳遞過程往往需要重復(fù)多次，因此在虛擬環(huán)境中執(zhí)行相同的操作要比在真實環(huán)境中需要額外努力。這額外努力也引起被試在虛擬環(huán)境要比真實環(huán)境中感到更強的體力和腦力疲勞，也引起更強不適感，被試完成相同操作在虛擬環(huán)境中也要比真實環(huán)境中需要更長時間。盡管在真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中測得的工效學(xué)指標之間有一些差異，不過在真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中工效學(xué)指標測量結(jié)果之間存在較好相關(guān)性。例如，通過使用線性回歸分析和Pearson相關(guān)系數(shù)方法分析，結(jié)果表明真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中測量到的不適感和肌肉最大輸出力下降率（疲勞）~。這個結(jié)果是基于實驗中所使用的虛擬現(xiàn)實仿真實驗平臺獲得的，如果使用更加高端的虛擬仿真系統(tǒng)進行仿真應(yīng)該會獲得更好的相關(guān)性，并且使用在虛擬環(huán)境中測得的工效學(xué)指標可以在一定精度要求條件下對在真實環(huán)境中執(zhí)行相同操作的工效學(xué)評價結(jié)果進行預(yù)測。這個結(jié)果也表明基于虛擬現(xiàn)實仿真對體力作業(yè)進行生理工效學(xué)評價是有效的。這對工業(yè)中實際應(yīng)用比較重要，因為向設(shè)計提供在虛擬環(huán)境中使用的虛擬模型要比真實環(huán)境中使用的實物模型更經(jīng)濟和節(jié)省時間，而且在虛擬環(huán)境中使用虛擬模型進行工效學(xué)評價也使得發(fā)現(xiàn)和修改設(shè)計中存在的工效學(xué)問題更快、更方便，有助于快速改進設(shè)計，提高設(shè)計質(zhì)量。不過本實驗也存在一些局限。首先，實驗中使用的虛擬現(xiàn)實仿真平臺提供的虛擬場景臨境感為中等水平。而要研究使用虛擬環(huán)境中測量結(jié)果來更精確預(yù)測真實環(huán)境中測量結(jié)果，可能需要研究在更高臨境感級別虛擬環(huán)境中的情況。通過使用能提供更大視場的數(shù)字頭盔和提供多通道反饋（例如視覺、聽覺、觸覺反饋）可能會提高虛擬仿真系統(tǒng)提供虛擬場景的臨境感。其次，實驗中只研究了一種手工裝配任務(wù)，所獲得的結(jié)果是否適用于其他類型任務(wù)還有待于研究。再次，因為技術(shù)上的限制實驗中只使用了6個傳感器來跟蹤被試的姿勢，所以對被試的姿勢只報告了肘關(guān)節(jié)角，在后續(xù)研究中如果能夠使用更多的傳感器來跟蹤被試的動作，可以測量其他關(guān)節(jié)角。最后，被試如果缺乏使用虛擬仿真系統(tǒng)的經(jīng)驗可能會對實驗結(jié)果的精確程度存在負面影響，如果在實驗前讓被試接受更多使用虛擬仿真系統(tǒng)訓(xùn)練可能會對實驗結(jié)果有更多改善，使得真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中結(jié)果的相關(guān)性更高。 研究結(jié)論本章實驗針對一個特定的手工裝配任務(wù)，研究了一些工效學(xué)指標在真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中測量結(jié)果之間的差異與聯(lián)系進行了分析，研究基于虛擬現(xiàn)實仿真的工效學(xué)評價預(yù)測。根據(jù)研究結(jié)果得知，雖然肘關(guān)節(jié)角度在真實環(huán)境與虛擬環(huán)境中測量結(jié)果之間存在顯著差異，但是對傳統(tǒng)的姿勢分析方法而言，這個角度上的差異所導(dǎo)致的評價結(jié)果的差異非常小。被試在真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中分別測量的不適感、肌肉最大輸出力下降率（疲勞）、感知努力程度、任務(wù)完成時間之間都存在顯著差異，這些差異表明被試完成相同的操作，在虛擬環(huán)境中要比真實環(huán)境中測得更差的工效學(xué)指標，即引起更多的不適和疲勞，也需要更多的完成時間和主觀付出努力。另外，在虛擬環(huán)境中測量到的不適感評分和肌肉最大輸出力下降率（疲勞）與真實環(huán)境中測量的結(jié)果具有較好的相關(guān)性，這表明在一定精度要求條件下，基于虛擬現(xiàn)實仿真的工效學(xué)評價結(jié)果可以預(yù)測真實環(huán)境中的評價結(jié)果。實驗結(jié)果也表明基于虛擬現(xiàn)實仿真進行工效學(xué)評價是可行和有效的。另外，根據(jù)對實驗結(jié)果的分析可知，工作姿勢、任務(wù)完成次數(shù)也是影響工作績效的因素。因此，在虛擬環(huán)境中使用仿真對設(shè)計進行評價時，還需要考慮不同工作姿勢和仿真任務(wù)工作量對測量結(jié)果的影響。31 / 31