無人機交互界面設計的心理學
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摘要：無人機是21世紀開發的新型實用創新產品，已在警用、農業、氣象、電力、搶險救災、視頻拍攝等行業廣泛應用。無人機的人機界面設計，直接影響其工作效率和操作的舒適性，需要從改善人機界面使用，增強用戶與設備良性交互等方面入手，形成系統而清晰的認知。從設計心理學角度，基于人的思維及行為方式，對無人機人機交互界面的設計原則及方法進行了探討。
人機界面是人機工程學領域的一門學科，指的是人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域，即人與機器通過界面的相互交流[1]，包括信息輸入與輸出，界面設計的好壞直接影響人和機器雙方的效率。好的人機界面簡潔美觀，通俗易懂，不失雅致，在使用方式上也是十分簡單且具有引導和解釋功能，在造型和使用上都吸引用戶并使用戶感覺愉快，從而提高效率。人機界面屬于計算機類與認知心理學類雙重結合的產物，涵蓋知識范圍較廣，還與人機工學、數字媒體技術、網絡應用技術、人工智能等有著密切的關系。對于滿足功能而言，大多數人機界面設計基本達到了人們對于使用的要求，而發展產品更多更適用的功能，卻要從界面設計中以人的需求和使用產品的高效性兩個方面出發，將設計心理學與界面設計融合，使產品與人的關系更為親密，更大地發揮產品的性能。本文以無人機人機界面設計為例，探討設計心理學在產品界面設計中的應用和實現。
一、心理學原理與人機界面設計
（一）認知心理學
20世紀50年代，認知心理學在西方興起。認知心理學即人通過感官對信息的獲得，并產生一定的心理認知，影響并指導思維形成和對事物的關注方式等。它是一個完整的心理過程，從具體感覺到抽象認知再到具體的思維，包括概念、語言、情緒的形成和發展過程，并且在一定程度上影響著人的行為。由于人們對認知心理學的深入了解，認知心理學逐步得到發展，并應用于產品設計和計算機領域?，F代人機界面設計涵蓋著認知心理學。例如，通過人眼對不同顏色感知程度不同這一認知心理，可以對于顏色搭配進行不同設計。細視胞光譜中黃色部分最為敏感，在進行產品設計時，陰雨霧的天氣通常用黃色來作為警示顏色，或者在字體廣告設計中運用醒目的黃色為底色或亮色等。再如，紅色等較為艷麗的顏色會引發人們的興奮感，刺激食欲，一些餐館的可視化菜單會增加紅色裝飾的使用。此外，認知心理學領域中格式塔心理學（完形心理學）詳細系統地解釋了刺激的整個心理過程，在指導界面設計和信息傳播版式設計方面有十分重要的作用[2]。
（二）審美心理學
人機界面是人與機器之間的交流，其出發點必然與人相關。設計的目的是人而不是產品，這要求人機界面的設計體現人性化特點與原則。人的特質具有社會歷史性，人在各個時期由于審美的不同對于人機界面的要求也不同。例如，在原始人類時期，由于技術水平低下和人類意識淺薄，幾乎無設計、無人機界面可言。在洛可可巴洛克時期，人們則追求矯揉造作的豪華裝飾風格，直至現代主義的出現，在設計理論上提出“少則多”的設計原則，簡約設計、理性設計等觀點才在設計美學上逐步進入實用性和美觀性相結合的藝術狀態，并在斯堪的納維亞風格中達到真正的美學與人機的優良設計地步。從歷史的角度看，設計與文化內涵和底蘊有著緊密關系，人們的審美心理對于人機界面的發展有重大影響，設計必需考慮審美主體對某一類界面的審美體驗，結合心理學知識對產品賦予新的含義，增加人機界面的新內涵。
二、無人機人機界面要求
無人機的人機界面通?？煞譃轱@示系統、操作系統以及輔助系統等3部分。顯示系統主要指顯示屏所帶來的可視化視覺顯示信息，操作系統通常指控制和界面應用部分（包括按鈕、旋鈕、手柄乃至觸屏等），輔助裝置是指顯示系統和操作系統所搭配的其他設備，如電腦軟件、手機APP等。基于心理學因素對人的行為的影響進行分析，無人機的人機界面設計應著重考慮以下幾個方面。
（一）最簡信息
根據人的記憶曲線原理，人在短暫時期的記憶是有限的，面對眾多的信息無法全部完成記憶的復寫。對于無人機而言，其應用領域多為軍事和救援領域，因此，其操作者應是高度緊張、注意力極其集中的，在最短時間內把握最為有效的信息至關重要。在無人機的人機界面設計中凸顯有效和重要信息，隱藏不必要的信息，形成簡潔明了的主界面圖將會突出主要信息，減輕使用者的記憶壓力。
（二）反饋
反饋即使用者輸入一定的信息指令后，在產品的界面或者操作中能夠及時得到相應的動作。反饋是設計中的重要一步，在使用者與無人機相互“交流”過程中，彼此進行著信息的傳遞，如果沒有反饋或者反饋不及時，后果將不堪設想。無人機的反饋需要更高的靈敏度和效率，可通過手機APP或者計算機智能系統聯合設計來提高反饋的精度。
（三）匹配
匹配可實現用最簡潔的信息表達最清楚的對應關系，從而減輕記憶負擔。例如，通過顏色、聲音、亮度等方式來提醒使用者界面區域重要的功能區，亮色、高音量、強光表示重要，特殊情況等。在無人機的人機界面設計中，通過清晰匹配的方式，能夠有效提高人機交流，如在航行和信息采集區域用特殊顏色進行匹配，提示操作者重要區域的匹配位置。
三、無人機人機界面設計原則
（一）清晰性
人機界面設計清楚簡潔是提升使用者操作質量和工作效率的有效途徑。無人機本身具有輕巧敏捷的特點，對于它的人機界面設計也應該是簡潔明了的，表達出最重要和本質的功能，避免對使用者造成注意力的浪費。同時，對于界面的分布和信息的編排要做明顯的區分，重要信息進行強調，不重要信息則可以隱藏或者忽略，盡量做到界面所編布的重要信息就是使用者最為期待的信息。
（二）易學性
一個設計良好的人機界面應是易懂、易用的。無人機的應用領域較為廣泛，不同領域類型的無人機有相應的特征，使用者經驗、文化水平，語言等也有所差別，要充分結合使用者和心理界面設計理論原則進行設計。例如，SRK理論（認知控制層次行為模型）認為一般情況下人通過3個層次的認知控制來對信息進行處理[3]，即基于技能行為的層次，基于規則層次的行為，基于知識層次的行為。基于技能行為的層次，基于規則層次的行為簡稱SBB和RBB，屬于較低層次的人認知控制行為，在多數情況下人們喜歡用較低層次的認知控制行為來對信息進行處理[4]。在界面設計中從低層次的認知處理行為出發，做到人機界面設計的易懂易用。
（三）一致性
一致性的人機界面設計，在整體布局和設計上協調統一，不僅能夠在審美上達到賞心悅目的效果，而且信息規劃合理，重點突出，有助于使用者了解界面，提高使用效，減少不必要的失誤。以視頻拍攝類的無人機為例，無人機界面與手機APP的結合使用減少了許多操作上的難度。一般使用者對于手機的使用較為熟知，當面臨一個陌生的機器進行使用時，心理上難免產生生疏緊張的感覺，而與手機APP的結合使用則拉近了使用者和無人機的心理距離。
參考文獻：
[1]沈霞，陶晉，魏東.從設計心理學角度思考數控加工設備的人機界面設計[J].工業設計，2008（6）：66-67.
[2]夏敏燕，湯學華.基于認知心理學的機電產品人機界面原則[J].機械設計與制造，2010（1）：183-185.
[3]楊濤，曾維鑫.淺析人機界面設計中的心理學因素[J]藝術設，2007（3X）：85-87.
[4]沈瓊，陳蓓，張路.粗細聯紡紗機操作系統界面的人機交互設計[J]機械設計，2014（9）：117-119.
作者:劉曉穎 岳涵 徐靖涵 單位:遼寧科技大學機械工程及自動化學院 遼寧科技大學建筑與藝術設計學院
