【正文】 %目標(biāo)點(diǎn)大小大%小%另外，使用配對(duì)t檢驗(yàn)方法對(duì)3個(gè)組內(nèi)因素對(duì)RPE測量結(jié)果影響進(jìn)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(gè)水平“站姿”和“坐姿”RPE評(píng)分之間沒有發(fā)現(xiàn)存在顯著差異（，p=）。即工作姿勢并未對(duì)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(duì)任務(wù)完成時(shí)間存在顯著影響，但是“坐姿”與“站姿”之間的任務(wù)完成時(shí)間差異只有13秒，約為這兩個(gè)水平任務(wù)完成時(shí)間的10%左右，這個(gè)差異對(duì)于評(píng)價(jià)可能只產(chǎn)生微小影響。由于在實(shí)驗(yàn)中“坐姿”與“站姿”使用的模型不同（），“坐姿”可能會(huì)因?yàn)槎ㄎ晃恢幂^高目標(biāo)點(diǎn)的操作而增加額外付出努力（，“坐姿”使用的模型由2個(gè)平臺(tái)構(gòu)成，而“站姿”實(shí)驗(yàn)的模型只有一個(gè)平臺(tái)），這可能會(huì)對(duì)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(gè)水平“多”和“少”的RPE評(píng)分之間存在顯著差異（，p），這說明完成操作次數(shù)會(huì)影響到完成任務(wù)努力程度。目標(biāo)點(diǎn)大小因素“大”（）；“小”（）。不過，在目標(biāo)點(diǎn)大小因素的兩個(gè)水平“大”和“小”的RPE評(píng)分之間并沒有發(fā)現(xiàn)存在顯著差異（，p=）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示目標(biāo)點(diǎn)大小因素對(duì)任務(wù)完成時(shí)間和RPE評(píng)分沒有顯著影響。不過這是根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)大小因素包含的兩個(gè)水平“大”（直徑18mm）和“小”（直徑6mm）測量得到的，在實(shí)驗(yàn)中并沒有包含其他尺寸目標(biāo)點(diǎn)。另外，3個(gè)組內(nèi)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響的統(tǒng)計(jì)分析表明完成操作次數(shù)因素對(duì)任務(wù)完成時(shí)間和感知努力程度（RPE）程度存在顯著影響，其中“多”（每個(gè)任務(wù)中需要完成4個(gè)回合操作）要比“少”（每個(gè)任務(wù)中需要完成2個(gè)回合操作）需要更長任務(wù)完成時(shí)間，被試也感覺到需要付出更多的努力來完成。另外，對(duì)3個(gè)組內(nèi)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的統(tǒng)計(jì)分析表明完成操作次數(shù)因素對(duì)任務(wù)完成時(shí)間和感知努力程度（RPE）程度有顯著影響，其中“多”（每個(gè)任務(wù)中需要完成4個(gè)回合操作）要比“少”（每個(gè)任務(wù)中需要完成2個(gè)回合操作）需要更長的任務(wù)完成時(shí)間，被試也感覺需要付出更多努力來完成。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論實(shí)驗(yàn)在真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境中對(duì)手工裝配操作的幾個(gè)工效學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，這些指標(biāo)包括被試的姿勢（肘關(guān)節(jié)角度）、任務(wù)完成時(shí)間、身體部位不適感程度（BPD）、感知努力程度（RPE）評(píng)分、肌肉最大輸出力下降率（MFCR）。被試的工效學(xué)指標(biāo)（任務(wù)完成時(shí)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(shí)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(shí)間要顯著比真實(shí)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(shí)間可能是導(dǎo)致被試在虛擬環(huán)境中要比在真實(shí)環(huán)境中更容易疲勞、感覺到更強(qiáng)不適感和感覺需要付出更多努力的原因。實(shí)驗(yàn)中通過《虛擬環(huán)境臨境感評(píng)價(jià)問卷》對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的虛擬場景的臨境感進(jìn)行了評(píng)價(jià)。，（）。根據(jù)《虛擬環(huán)境臨境感評(píng)價(jià)問卷》中采用的7點(diǎn)Likert量表可知，這個(gè)結(jié)果表明被試對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的臨境感的評(píng)價(jià)為中等水平，在可以接受的程度上。因?yàn)楣I(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(shí)驗(yàn)中使用的仿真系統(tǒng)更高的虛擬環(huán)境臨境感，因此真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境中的工效學(xué)指標(biāo)測量結(jié)果可能比實(shí)驗(yàn)中獲得的結(jié)果具有更小的差異和更高的相關(guān)性。在實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)致虛擬環(huán)境和真實(shí)環(huán)境中工效學(xué)指標(biāo)之間存在差異的部分原因可以使用ACTR理論來解釋。一個(gè)手工裝配操作通常包含定位、到達(dá)、精確調(diào)整、對(duì)準(zhǔn)幾個(gè)操作。ACTR理論中將認(rèn)知過程劃分為三個(gè)主要部分：視覺模塊、操作模塊、處理單元[107]（）。 ACTR理論的認(rèn)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(jìn)行處理。其中視覺模塊估計(jì)目標(biāo)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(shí)世界中由于人根據(jù)平時(shí)的生活經(jīng)驗(yàn)，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(shí)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(duì)被試精確估計(jì)虛擬場景中物體的距離具有負(fù)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(shí)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(shí)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(shí)環(huán)境中感到更強(qiáng)的體力和腦力疲勞，也引起更強(qiáng)不適感，被試完成相同操作在虛擬環(huán)境中也要比真實(shí)環(huán)境中需要更長時(shí)間。盡管在真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境中測得的工效學(xué)指標(biāo)之間有一些差異，不過在真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境中工效學(xué)指標(biāo)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(shí)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(gè)結(jié)果是基于實(shí)驗(yàn)中所使用的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)獲得的，如果使用更加高端的虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真應(yīng)該會(huì)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(biāo)可以在一定精度要求條件下對(duì)在真實(shí)環(huán)境中執(zhí)行相同操作的工效學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。這個(gè)結(jié)果也表明基于虛擬現(xiàn)實(shí)仿真對(duì)體力作業(yè)進(jìn)行生理工效學(xué)評(píng)價(jià)是有效的。這對(duì)工業(yè)中實(shí)際應(yīng)用比較重要，因?yàn)橄蛟O(shè)計(jì)提供在虛擬環(huán)境中使用的虛擬模型要比真實(shí)環(huán)境中使用的實(shí)物模型更經(jīng)濟(jì)和節(jié)省時(shí)間，而且在虛擬環(huán)境中使用虛擬模型進(jìn)行工效學(xué)評(píng)價(jià)也使得發(fā)現(xiàn)和修改設(shè)計(jì)中存在的工效學(xué)問題更快、更方便，有助于快速改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。不過本實(shí)驗(yàn)也存在一些局限。首先，實(shí)驗(yàn)中使用的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)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(shí)環(huán)境中測量結(jié)果，可能需要研究在更高臨境感級(jí)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(huì)提高虛擬仿真系統(tǒng)提供虛擬場景的臨境感。其次，實(shí)驗(yàn)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?yàn)榧夹g(shù)上的限制實(shí)驗(yàn)中只使用了6個(gè)傳感器來跟蹤被試的姿勢，所以對(duì)被試的姿勢只報(bào)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(dòng)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(yàn)可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確程度存在負(fù)面影響，如果在實(shí)驗(yàn)前讓被試接受更多使用虛擬仿真系統(tǒng)訓(xùn)練可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有更多改善，使得真實(shí)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(shí)驗(yàn)針對(duì)一個(gè)特定的手工裝配任務(wù)，研究了一些工效學(xué)指標(biāo)在真實(shí)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(jìn)行了分析，研究基于虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的工效學(xué)評(píng)價(jià)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(shí)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(duì)傳統(tǒng)的姿勢分析方法而言，這個(gè)角度上的差異所導(dǎo)致的評(píng)價(jià)結(jié)果的差異非常小。被試在真實(shí)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(shí)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(shí)環(huán)境中測得更差的工效學(xué)指標(biāo)，即引起更多的不適和疲勞，也需要更多的完成時(shí)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(píng)分和肌肉最大輸出力下降率（疲勞）與真實(shí)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(shí)仿真的工效學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果可以預(yù)測真實(shí)環(huán)境中的評(píng)價(jià)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明基于虛擬現(xiàn)實(shí)仿真進(jìn)行工效學(xué)評(píng)價(jià)是可行和有效的。另外，根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，還需要考慮不同工作姿勢和仿真任務(wù)工作量對(duì)測量結(jié)果的影響。31 / 31