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在微軟HoloLens?2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的幫助下，弗勞恩霍夫通信、信息處理和人機(jī)工程學(xué)研究所的研究人員開發(fā)了用于維護(hù)空客A400M的概念和解決方案

（映維網(wǎng)Nweon?2023年07月04日）現(xiàn)代飛機(jī)的維修是一個(gè)復(fù)雜的過程，而可以直接在視場(chǎng)疊加3D信息可視化的AR頭顯可以大大優(yōu)化飛機(jī)機(jī)械師的維修和維護(hù)工作。指令、顯示器和技術(shù)工具等虛擬元素可以通過手勢(shì)、聲音和注視控制來操作。在微軟HoloLens 2等增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的幫助下，弗勞恩霍夫通信、信息處理和人機(jī)工程學(xué)研究所的研究人員開發(fā)了用于維護(hù)空客A400M的概念和解決方案。

現(xiàn)代飛機(jī)配備了無數(shù)的機(jī)械和電子組件。對(duì)于空客A400M等飛機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)本身由1萬多個(gè)獨(dú)立部件組成。所以，維修和保養(yǎng)飛機(jī)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。迄今為止，印刷版操作手冊(cè)一直是指導(dǎo)飛機(jī)機(jī)械師的重要工具。然而，這種紙質(zhì)手冊(cè)十分麻煩，特別是在需要同時(shí)引用多個(gè)手冊(cè)的情況之中。

在像駕駛艙這樣狹窄的地方，處理文件會(huì)導(dǎo)致空間問題和缺乏清晰度。另外，復(fù)雜裝配任務(wù)的二維描述并不總是清晰明了，并可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)。在最壞的情況下，這可能導(dǎo)致維護(hù)錯(cuò)誤。

然而，對(duì)于微軟HoloLens 2等AR設(shè)備，虛擬3D指南可以直接呈現(xiàn)在用戶的視場(chǎng)之中，從而解決上述問題。長遠(yuǎn)來看，這種全息解決方案有望取代2D維護(hù)說明。

弗勞恩霍夫通信、信息處理和人機(jī)工程學(xué)研究所的人機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)目Ariel的研究人員評(píng)估了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以如何幫助飛機(jī)機(jī)械師進(jìn)行維修工作，并探索了兩個(gè)用例：“在駕駛艙安裝顯示單元”和“在車間維護(hù)電池”。

空客A400M的原型概念在兩種類型的AR設(shè)備進(jìn)行了測(cè)試，包括微軟HoloLens 2和愛普生Moverio BT-300。團(tuán)隊(duì)關(guān)注的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)合適的3D信息可視化和交互技術(shù)，如手勢(shì)，注視和語音控制。

然后，5名飛機(jī)機(jī)械師參與了測(cè)試，并評(píng)估了可用性、用戶體驗(yàn)和舒適度等問題。

科學(xué)家馬丁·蒙特（Martin Mundt）指出：“概念開發(fā)包括諸多方面，例如考慮領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)，分析測(cè)試人員在工作場(chǎng)所采取的方法，檢查他們的個(gè)人裝備及其與AR設(shè)備的兼容性，以及根據(jù)使用，組織和設(shè)計(jì)類別的各種要求為設(shè)備開發(fā)獨(dú)特的交互概念。”

例如在駕駛艙中，大量的手勢(shì)交互受到限制，而且噪音水平在增加，從而影響了語音識(shí)別。研究人員補(bǔ)充道：“我們擴(kuò)展了現(xiàn)有的規(guī)則，在3D中實(shí)現(xiàn)它們，并在虛擬顯示組件直接使用動(dòng)畫來可視化特定步驟，例如測(cè)量電池的電阻”。

高度通用的交互元素

團(tuán)隊(duì)依靠多模態(tài)輸入技術(shù)，允許用戶獨(dú)立于任務(wù)或特定環(huán)境變量所施加的限制進(jìn)行交互。他們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了各種交互元素，例如可以通過注視和手勢(shì)控制來操作。在使用凝視控制時(shí)，研究人員考慮了各種方法來避免不必要的輸入。

最終，他們決定通過簡單地注視交互元素來實(shí)現(xiàn)輸入。系統(tǒng)會(huì)顯示一個(gè)指示器（類似于進(jìn)度條），從而向用戶說明需要多長時(shí)間才能觸發(fā)該元素?；蛘撸脩艨梢酝ㄟ^用食指按壓來激活交互元素。

與AR設(shè)備的直觀交互

總的來說，被試者將相關(guān)交互方式評(píng)為“直觀”。注視控制受到了贊揚(yáng)，大多數(shù)測(cè)試者都非常喜歡，而不是手勢(shì)或語音控制。電池維護(hù)期間相關(guān)信息的直接疊加有助于識(shí)別特定組件。用于附加說明裝配任務(wù)的動(dòng)畫則評(píng)價(jià)為十分有用。

另一方面，使用手勢(shì)控制時(shí)存在不確定性。因此，除了演示應(yīng)用程序外，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境，并使用動(dòng)畫來教授用戶基本的手勢(shì)和交互技術(shù)。

遠(yuǎn)程維護(hù)是另一個(gè)選項(xiàng)

下一步是能夠記錄和數(shù)字化工作狀態(tài)的文件和筆記。另外，與遠(yuǎn)程專家的協(xié)作交流同樣是一個(gè)選項(xiàng)。馬丁·蒙特指出：“我們希望解決主要關(guān)注參與者之間交互的遠(yuǎn)程維護(hù)任務(wù)。”

除了分析的用例之外，研究人員希望研究進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)槠渌块T同樣可以從使用基于微軟HoloLens 2等AR設(shè)備的維護(hù)和維修工作中受益。

因此，能源部門技術(shù)工人的短缺可以在一定程度上得到補(bǔ)償。例如，AR可以幫助經(jīng)驗(yàn)不足的技術(shù)人員安裝熱泵，因?yàn)槿S分步說明可以指導(dǎo)初學(xué)者安全地完成維護(hù)任務(wù)。

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