Industry 4.0 시나리오에서 몰입형 분석을 위한 혼합 현실 솔루션의 유용성 측면 평가

Summary

이 프로토콜은 몰입형 분석에 사용되는 개발된 혼합 현실 애플리케이션의 기술 설정을 설명합니다. 이를 바탕으로 개발 된 기술 솔루션의 사용성 측면에 대한 통찰력을 얻기 위해 연구에 사용 된 조치가 제시됩니다.

Abstract

의학 또는 산업에서 고차원 데이터 세트의 분석이 점점 더 요구되고 있습니다. 그러나 사용 가능한 기술 솔루션은 사용하기가 복잡한 경우가 많습니다. 따라서 몰입형 분석과 같은 새로운 접근 방식을 환영합니다. 몰입형 분석은 다양한 사용자 그룹 및 데이터 세트에 대해 편리한 방식으로 고차원 데이터 세트를 경험할 것을 약속합니다. 기술적으로 가상 현실 장치는 몰입형 분석을 가능하게 하는 데 사용됩니다. 예를 들어, Industry 4.0에서는 고차원 데이터 세트의 이상치 또는 이상 식별과 같은 시나리오가 몰입형 분석의 목표입니다. 이러한 맥락에서 몰입형 분석에 대한 개발된 기술 솔루션에 대해 두 가지 중요한 질문을 해결해야 합니다: 첫째, 기술 솔루션이 도움이 되고 있습니까? 둘째, 기술적 해결책의 신체적 경험은 긍정적입니까 아니면 부정적입니까? 첫 번째 질문은 기술 솔루션의 일반적인 타당성을 목표로하고 두 번째 질문은 착용감을 목표로합니다. 이러한 질문을 체계적으로 다루는 현존하는 연구 및 프로토콜은 여전히 드뭅니다. 이 작업에서는 주로 Industry 4.0 시나리오에서 몰입형 분석의 유용성을 조사하는 연구 프로토콜이 제시됩니다. 특히이 프로토콜은 네 가지 기둥을 기반으로합니다. 먼저 이전 경험을 기반으로 사용자를 분류합니다. 둘째, 기술 솔루션의 타당성을 평가하는 데 사용할 수있는 작업이 제시됩니다. 셋째, 사용자의 학습 효과를 정량화하는 측정이 제시됩니다. 넷째, 설문지는 작업을 수행 할 때 스트레스 수준을 평가합니다. 이러한 기둥을 기반으로 혼합 현실 스마트 안경을 사용하여 연구 프로토콜을 적용하는 기술 설정이 구현되었습니다. 수행된 연구의 결과는 한편으로는 프로토콜의 적용 가능성과 다른 한편으로는 Industry 4.0 시나리오에서 몰입형 분석의 타당성을 보여줍니다. 제시된 프로토콜에는 발견된 제한 사항에 대한 논의가 포함되어 있습니다.

Introduction

가상 현실 솔루션(VR 솔루션)은 다양한 분야에서 점점 더 중요해지고 있습니다. 종종 VR 솔루션(가상 현실, 혼합 현실 및 증강 현실 포함)을 사용하면 많은 일상적인 작업과 절차를 쉽게 수행할 수 있습니다. 예를 들어, 자동차 도메인에서 자동차의 구성 절차는 가상 현실¹ (VR)을 사용하여 지원할 수 있습니다. 연구원과 실무자는 이러한 맥락에서 다양한 접근 방식과 솔루션을 조사하고 개발했습니다. 그러나 사용성 측면을 조사하는 연구는 여전히 드뭅니다. 일반적으로 두 가지 주요 질문에 비추어 측면을 고려해야합니다. 첫째, VR 솔루션이 실제로 VR 기술을 사용하지 않는 접근 방식을 능가하는지 여부를 평가해야합니다. 둘째, VR 솔루션은 주로 무겁고 복잡한 하드웨어 장치에 의존하기 때문에 착용감 및 정신적 노력과 같은 매개 변수를 더 심층적으로 조사해야합니다. 또한 언급 된 측면은 항상 해당 응용 분야와 관련하여 조사되어야합니다. 현존하는 많은 접근법이 이러한 질문을 조사할 필요성을 알고 있지만², 결과를 제시한 연구는 더 적습니다.

현재 중요한 VR 분야의 연구 주제는 몰입 형 분석으로 표시됩니다. 인간의 인식을 분석 작업에 포함시키려는 시각적 분석 연구 분야....

Protocol

모든 자료와 방법은 울름 대학교 윤리위원회의 승인을 받았으며 승인 된 지침에 따라 수행되었습니다. 모든 참가자는 서면 동의서를 제출했습니다.

1. 적절한 학습 환경 조성

알림: 이 연구는 복잡한 하드웨어 설정에 대처하기 위해 통제된 환경에서 수행되었습니다. 사용 된 혼합 현실 스마트 안경 ( 재료 표 참조)과 2D 응용 프로그램 용 노트북을 연구 참가자에게 설명했습니다.

1. 각 참가자 전에 기술 솔루션을 확인하십시오. 기본 모드로 설정합니다. 설문지를 준비하고 참가자 옆에 놓습니다.
2. 참가자가 한 세션에서 사용 사례 이상값 감지 및 클러스터 인식에서 작업을 해결하도록 합니다(즉, 평균 시간은 43분).
3. 참가자를 환영하고 연구의 목표와 전반적인 절차를 소개하여 연구를 시작하십시오.
4. 피부 전도도 측정 장치( 재료 표 참조)를 사용하는 참가자는 기준 측정을 받기 위해 짧은 휴식 단계를 준수해야 합니다. 참가자의 절반 만이이 장치를 사용했습니다.
5. 모든 참가자는 실험 시작 전에 상태 특성 불안 인벤토리 (STAI) 설문지³¹

Results

실험에 대한 측정값 설정
이상값 감지 작업의 경우 시간, 경로 및 각도와 같은 성능 측정값이 정의되었습니다. 측정값은 그림 6 을 참조하십시오.

적색 표시점이 발견될 때까지 시간이 기록되었다(즉, 이상치). 이 성능 측정값은 참가자가 빨간색으로 표시된 지점을 찾는 데 필요한 시간을 나타냅니다. 시간은 결과에서 변수 "time"(밀리초)으로 표시됩니다.

참가자들이 빨간색으로 표시된 지점을 찾으려고 시도하는 동안 도보 경로 길이가 결정되었습니다. 이 계산의 기초는 사용된 혼합 현실 스마트 안경( 재료 표 참조)이 초당 60프레임의 프레임 속도로 시작 위치에 상대적으로 3D 벡터로 현재 위치를 수집하는 것이었습니다. 이를 바탕으로 참가자가 걸었던 경로의 길이를 계산할 수 있습니다. 이 성능 측정은 참가자가 많이 걸었는.......

Discussion

개발된 혼합 현실 스마트 안경( 재료 표 참조) 적용과 관련하여 두 가지 측면이 특히 유용했습니다. 이상치의 감지 작업에 공간 사운드를 사용하는 것은 한편으로는 긍정적으로 인식되었습니다(RQ3 결과 참조). 다른 한편으로는 음성 명령의 사용도 긍정적으로 인식되었습니다 ( 그림 10 참조).

연구 참가자와 관련하여 경험적 연구의 경우 모집 된 참가자 수가 다소 적었지만 다른 많은 작품에 비해 경쟁력이 있습니다. 그럼에도 불구하고 표시된 프로토콜을 기반으로 더 큰 규모의 연구가 계획됩니다. 그러나 60 명의 참가자에게 타당성을 보여 주었기 때문에 더 많은 참가자가 더 이상 도전하지 않을 것으로 예상됩니다. 참가자 선택은 더 광범위할 수 있으며(참가자가 오는 분야의 의미에서) 고성과자와 저성과자를 구별하기 위한 기준 변수의 수가 더 많을 수 있다고 논의되었습니다. 다른 한편으로, 이러한 측면이 더 높은.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
edaMove	,
HoloLens	Microsoft
, Matlab, R2017a,	MathWorks
RPY2	GNU, General Public License v2 이상(GPLv2+), (GPLv2+)		https://pypi.org/project/rpy2/
SPSS 25.0	IBM