无人机交互界面设计的心理学
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摘要：无人机是21世纪开发的新型实用创新产品，已在警用、农业、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业广泛应用。无人机的人机界面设计，直接影响其工作效率和操作的舒适性，需要从改善人机界面使用，增强用户与设备良性交互等方面入手，形成系统而清晰的认知。从设计心理学角度，基于人的思维及行为方式，对无人机人机交互界面的设计原则及方法进行了探讨。
人机界面是人机工程学领域的一门学科，指的是人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域，即人与机器通过界面的相互交流[1]，包括信息输入与输出，界面设计的好坏直接影响人和机器双方的效率。好的人机界面简洁美观，通俗易懂，不失雅致，在使用方式上也是十分简单且具有引导和解释功能，在造型和使用上都吸引用户并使用户感觉愉快，从而提高效率。人机界面属于计算机类与认知心理学类双重结合的产物，涵盖知识范围较广，还与人机工学、数字媒体技术、网络应用技术、人工智能等有着密切的关系。对于满足功能而言，大多数人机界面设计基本达到了人们对于使用的要求，而发展产品更多更适用的功能，却要从界面设计中以人的需求和使用产品的高效性两个方面出发，将设计心理学与界面设计融合，使产品与人的关系更为亲密，更大地发挥产品的性能。本文以无人机人机界面设计为例，探讨设计心理学在产品界面设计中的应用和实现。
一、心理学原理与人机界面设计
（一）认知心理学
20世纪50年代，认知心理学在西方兴起。认知心理学即人通过感官对信息的获得，并产生一定的心理认知，影响并指导思维形成和对事物的关注方式等。它是一个完整的心理过程，从具体感觉到抽象认知再到具体的思维，包括概念、语言、情绪的形成和发展过程，并且在一定程度上影响着人的行为。由于人们对认知心理学的深入了解，认知心理学逐步得到发展，并应用于产品设计和计算机领域。现代人机界面设计涵盖着认知心理学。例如，通过人眼对不同颜色感知程度不同这一认知心理，可以对于颜色搭配进行不同设计。细视胞光谱中黄色部分最为敏感，在进行产品设计时，阴雨雾的天气通常用黄色来作为警示颜色，或者在字体广告设计中运用醒目的黄色为底色或亮色等。再如，红色等较为艳丽的颜色会引发人们的兴奋感，刺激食欲，一些餐馆的可视化菜单会增加红色装饰的使用。此外，认知心理学领域中格式塔心理学（完形心理学）详细系统地解释了刺激的整个心理过程，在指导界面设计和信息传播版式设计方面有十分重要的作用[2]。
（二）审美心理学
人机界面是人与机器之间的交流，其出发点必然与人相关。设计的目的是人而不是产品，这要求人机界面的设计体现人性化特点与原则。人的特质具有社会历史性，人在各个时期由于审美的不同对于人机界面的要求也不同。例如，在原始人类时期，由于技术水平低下和人类意识浅薄，几乎无设计、无人机界面可言。在洛可可巴洛克时期，人们则追求矫揉造作的豪华装饰风格，直至现代主义的出现，在设计理论上提出“少则多”的设计原则，简约设计、理性设计等观点才在设计美学上逐步进入实用性和美观性相结合的艺术状态，并在斯堪的纳维亚风格中达到真正的美学与人机的优良设计地步。从历史的角度看，设计与文化内涵和底蕴有着紧密关系，人们的审美心理对于人机界面的发展有重大影响，设计必需考虑审美主体对某一类界面的审美体验，结合心理学知识对产品赋予新的含义，增加人机界面的新内涵。
二、无人机人机界面要求
无人机的人机界面通常可分为显示系统、操作系统以及辅助系统等3部分。显示系统主要指显示屏所带来的可视化视觉显示信息，操作系统通常指控制和界面应用部分（包括按钮、旋钮、手柄乃至触屏等），辅助装置是指显示系统和操作系统所搭配的其他设备，如电脑软件、手机APP等。基于心理学因素对人的行为的影响进行分析，无人机的人机界面设计应着重考虑以下几个方面。
（一）最简信息
根据人的记忆曲线原理，人在短暂时期的记忆是有限的，面对众多的信息无法全部完成记忆的复写。对于无人机而言，其应用领域多为军事和救援领域，因此，其操作者应是高度紧张、注意力极其集中的，在最短时间内把握最为有效的信息至关重要。在无人机的人机界面设计中凸显有效和重要信息，隐藏不必要的信息，形成简洁明了的主界面图将会突出主要信息，减轻使用者的记忆压力。
（二）反馈
反馈即使用者输入一定的信息指令后，在产品的界面或者操作中能够及时得到相应的动作。反馈是设计中的重要一步，在使用者与无人机相互“交流”过程中，彼此进行着信息的传递，如果没有反馈或者反馈不及时，后果将不堪设想。无人机的反馈需要更高的灵敏度和效率，可通过手机APP或者计算机智能系统联合设计来提高反馈的精度。
（三）匹配
匹配可实现用最简洁的信息表达最清楚的对应关系，从而减轻记忆负担。例如，通过颜色、声音、亮度等方式来提醒使用者界面区域重要的功能区，亮色、高音量、强光表示重要，特殊情况等。在无人机的人机界面设计中，通过清晰匹配的方式，能够有效提高人机交流，如在航行和信息采集区域用特殊颜色进行匹配，提示操作者重要区域的匹配位置。
三、无人机人机界面设计原则
（一）清晰性
人机界面设计清楚简洁是提升使用者操作质量和工作效率的有效途径。无人机本身具有轻巧敏捷的特点，对于它的人机界面设计也应该是简洁明了的，表达出最重要和本质的功能，避免对使用者造成注意力的浪费。同时，对于界面的分布和信息的编排要做明显的区分，重要信息进行强调，不重要信息则可以隐藏或者忽略，尽量做到界面所编布的重要信息就是使用者最为期待的信息。
（二）易学性
一个设计良好的人机界面应是易懂、易用的。无人机的应用领域较为广泛，不同领域类型的无人机有相应的特征，使用者经验、文化水平，语言等也有所差别，要充分结合使用者和心理界面设计理论原则进行设计。例如，SRK理论（认知控制层次行为模型）认为一般情况下人通过3个层次的认知控制来对信息进行处理[3]，即基于技能行为的层次，基于规则层次的行为，基于知识层次的行为。基于技能行为的层次，基于规则层次的行为简称SBB和RBB，属于较低层次的人认知控制行为，在多数情况下人们喜欢用较低层次的认知控制行为来对信息进行处理[4]。在界面设计中从低层次的认知处理行为出发，做到人机界面设计的易懂易用。
（三）一致性
一致性的人机界面设计，在整体布局和设计上协调统一，不仅能够在审美上达到赏心悦目的效果，而且信息规划合理，重点突出，有助于使用者了解界面，提高使用效，减少不必要的失误。以视频拍摄类的无人机为例，无人机界面与手机APP的结合使用减少了许多操作上的难度。一般使用者对于手机的使用较为熟知，当面临一个陌生的机器进行使用时，心理上难免产生生疏紧张的感觉，而与手机APP的结合使用则拉近了使用者和无人机的心理距离。
参考文献：
[1]沈霞，陶晋，魏东.从设计心理学角度思考数控加工设备的人机界面设计[J].工业设计，2008（6）：66-67.
[2]夏敏燕，汤学华.基于认知心理学的机电产品人机界面原则[J].机械设计与制造，2010（1）：183-185.
[3]杨涛，曾维鑫.浅析人机界面设计中的心理学因素[J]艺术设，2007（3X）：85-87.
[4]沈琼，陈蓓，张路.粗细联纺纱机操作系统界面的人机交互设计[J]机械设计，2014（9）：117-119.
作者:刘晓颖 岳涵 徐靖涵 单位:辽宁科技大学机械工程及自动化学院 辽宁科技大学建筑与艺术设计学院
