智能产品适老化设计研究：基于移动终端的智能家居界面原型人机交互设计定量化分析-平芜编程栈

简介

在互联网、云计算和数据库的支持下，家居产业智能化制造是大势所趋，物联网、人工智能和自动化控制系统等构成了智能家居系统基本要素。智能家居产品不断推陈出新，普及率大大提升，人们的生活方式也将向智能化方向迈进，最终促成智慧生活方式的实现。本文介绍的研究基于移动终端环境，采用ErgoLAB人机环境同步平台V3.0同步采集并分析用户主观偏好、交互行为和眼动数据，对智能家居产品界面设计特征进行测试评估

1. Introduction 引言

作为物联网应用衍生下的朝阳产业，智能家居在消费场景演变、新技术更新迭代、政策大力支持等诸多利好因素的支撑之下，增速不断提升。以用户为中心的交互设计思想，一改传统设计中以物为对象的设计方式，不仅关注智能家居的功能实现和性能优化，更加注重用户的体验需求。经过对用户心智的挖掘和匹配，并通过设计来不断缩小用户心理模型与技术实现模型的鸿沟，提升智能家居系统的实用性和易用性，并在用户体验闭环不断完善的同时推动智能家居的进化。

智能家居产品相对于传统移动端和PC端产品涉及到更加复杂的人机交互方式，其发展给人机交互提出新挑战。人机交互设计是研究用户行为的设计，目前用户行为的分析常用于软件工程、产品造型设计，鲜有学者在智能家居产品设计中引入用户行为分析。智能家居产品作为一种新的产品形式，正处于市场导入期，还未建立规范的设计标准、未被用户完全认可和接受；产品设计人员可通过了解用户行为规律及其与产品之间的关系，设计出合理、便利、愉悦的产品，并由此提出基于用户行为的智能家居产品设计方法。

智能家居是当下最新的热点话题，老年用户也是当下国家与社会需要面临解决的问题。时代的不同，技术的不同，理念的不同，可以挖掘用户需求的机会大大增加，希望设计师可以通过不同角度，运用不同理论对老年用户进行分析，结合当代社会的资源设计出既能使用方便又能与解决老年用户日常生活中存在问题的结合产品。将用户行为信息融入到产品的设计中去，不仅可以为老年用户智能家居设计研究找到具体的设计依据，更重要的是可以设计出真正符合老年用户心理和生理需求的智能银色家居产品，以此加快适老化银色产品相关设计的进程。

2. Research Case 研究案例

题目：Study on Smart Home Interface Design Characteristics Considering the Influence of Age Difference: Focusing on Sliders.

作者：Na Yu, Ziwei Ouyang and Hehe Wang

期刊：Frontiers in Psychology

影响因子：2.990

01 研究背景

环境辅助生活( AAL )是一种技术方法，以帮助个人在日常活动(包括工作)中，面对环境挑战或个人的身体和认知障碍。智能家居代表了一种很有前途的提供AAL的方法，是提高一个人生活质量的有效途径。这种形式的技术应用于人口老龄化，可以提高老年人生活质量，减轻照顾者负担。一个舒适、可理解的用户界面可以帮助开发以用户为中心的智能家居，研究智能家居的界面设计特点具有重要意义。

滑块广泛应用于触摸屏的用户界面。它提供的交互方法是按拖，即用户按下拇指处的滑块组件，并将其拖到期望的点，主要用于无级调整。但滑块很难操纵，滑块的视觉风格和方向都会影响输入值的精度。由于手指首先触摸滑块的区域被手指本身复盖，滑块的按钮大小对滑块组件的可用性也至关重要。因此，本研究选择了按钮尺寸、轨道颜色和滑动方向作为待研究的设计特征。

02 研究目的

由于滑块是智能家居用户界面中最常用的组件之一，本研究以滑块为实验对象，揭示滑块设计特性对不同年龄段（年轻人、中老年）用户操作和偏好的影响，从而为针对不同用户的智能家居界面设计提供参考。

03 研究方法与流程

3.1 实验设计

本研究采用三因素( 3 * 5 * 2 )被试内设计，以按钮尺寸、滑动轨道颜色和滑动方向为自变量。按钮尺寸是圆滑块的直径，通过调查测量，得出智能终端界面上按钮的尺寸范围为3 ~ 7 mm。三个水平被选为等分：3，5，7毫米。滑动方向是拖动滑块的方向，选择水平和垂直两个水平。滑动轨道颜色是滑块所在轨道的前进杆颜色。选取5个水平，即颜色梯度、蓝色梯度、蓝色固体颜色、灰色梯度、灰色固体颜色。

用户绩效用客观评价指标（即任务完成时间和眼动数据，包括眼跳次数和平均注视时间）衡量，用户偏好用主观评价指标（即用户偏好问卷）衡量。任务完成时间指参与者完成某一任务所花费的总时间。扫视次数和平均注视时间测量被试在任务中的搜索效率和认知负荷。用户偏好通过问卷进行评估，调查他们最喜欢的按钮设计。

3.2 实验材料与设备

利用Axure和MockingBot开发了智能家居终端接口原型。样机在华为平板电脑上呈现，操作系统为EVI 9.1 (8.4英寸 ,分辨率为 2,560×1,600像素)。显示屏幕与桌面呈70 °夹角。采用Tobii Pro Nano眼动仪采集眼动数据，采样率为60 Hz，空间精度为0.3°以上。ErgoLAB人机环境同步平台V3.0(ErgoLAB , Kingfar ,中国)被用于行为数据和眼动数据的实时同步采集。如下图所示，根据实验变量，制作了30个不同的滑动按钮样式作为实验材料，每个样式重复测量3次，计算平均值并减小误差，共90份实验材料。每个页面包含一个滑动组件和一个顶部实验任务的文本提示，刺激材料呈现顺序随机。

3.3 实验流程

实验前，参与者被告知实验的流程，同时可以随时停止实验。在提供知情同意后，要求参与者填写个人信息问卷，包括人口学信息和身体状况。研究助手测量了参与者右食指的长宽和右臂的长度。然后，通过Flanker任务测试参与者认知能力。将座椅调整到合适的角度和高度并告知操作过程后，要求参与者完成练习任务，练习结束后开始正式实验。整个实验分为三个部分。参与者在每个部分完成后休息3分钟，然后继续进行另一个部分。要求参加者尽快、准确地按照文字提示完成温度设定任务。所有部分完成后，填写用户对按钮设计偏好的问卷。整个实验持续20分钟左右。

04 研究结果

本研究考察了智能家居显示控制界面滑动组件的滑动方向、轨道颜色和按钮大小对青年和中老年两个年龄段用户的影响。通过模拟系统的温度设定任务，进行问卷调查和访谈，得出客观指标和主观偏好的结果。研究发现，2个年龄组的使用者对滑动方向因子的表现相同，而轨道颜色和按钮大小的结果不同。青年组的用户表现在水平滑动方向和按钮尺寸在5毫米及以上较好，喜欢按钮尺寸为5毫米，而轨道颜色对用户表现的影响较小。中老年组用户在水平滑动方向、颜色渐变轨道、按钮尺寸5mm及以上设计下表现较好。

05 研究结论

本研究旨在了解智能家居界面按钮特征对不同年龄段人群的影响。设计师和工程师可以在产品设计开发中优先考虑中老年群体，在满足老年人需求的前提下扩大用户群，提高产品的通用性。但由于研究对象分为两组，即青年组和中老年组；各组年龄范围较宽，本研究结果只能提示在用户操作表现上年龄差异较大，后续的研究可以进一步细分被试的年龄。

06 参考文献

【1】Andersen, E., and Maier, A. (2019). The attentional guidance of individual coloursin increasingly complex displays. Appl. Ergon. 81, 1–6. doi:10.1016/j.apergo.2019.102885

【2】Zhang, B., Rau, P. L. P., and Salvendy, G. (2009). Design and evaluation of smarthome user interface: eﬀects of age, tasks and intelligence level. Behav. Inf.Technol. 28, 239–249. doi: 10.1080/01449290701573978

3. Further Study 研究拓展

本研究使用的ErgoLAB信息产品人机交互评估与交互行为分析系统，是津发科技依据人因工程和人-信息-物理系统（HCPS）理论自主研发的面向多模态数字化信息产品的 “以人为中心”的“人-信息系统交互”评估系统，具备被试库管理与属性筛选、问卷与量表调查、WEB/APP/VR等多类型信息产品或原型的设计与导入、AOI兴趣区自动识别与自定义编辑、测试过程同步记录、多模态数据同步采集分析、以及实验数据嵌入式回放等功能，借助科学量化的统计数据，分析得出面向特定用户的信息产品功能设计的有效性和可用性。其中，AOI兴趣区自动识别与自定义编辑功能支持自动识别原型页面组件，支持便捷点击设定兴趣区；支持绘制自定义形状和位置的兴趣区。测试完毕即可查看基于兴趣区内的眼动行为、手指交互行为等交互数据报告。