[Interaction-ergonomic design and compatibility of AR-supported information displays using the example of a head-mounted display for industrial set-up processes]

Z Arbeitswiss. 2022;76(3):303-317. doi: 10.1007/s41449-021-00286-3. Epub 2021 Oct 22.
[Article in German]

Abstract

In the course of technological progress, analog solutions are increasingly replaced by digital ones. In this context, novel visualization options, such as Augmented Reality (AR), are more and more important. However, handling AR-based information displays can lead to performance losses and increased physical as well as psychological strain if the design is incompatible. Due to rapid technological advancements, existing ergonomic and user-centered guidelines and legal regulations can only support the design and usability of such systems to a limited extent. This paper presents a practical example by showing to what extent a cyber-physical set-up application in the form of a head-mounted display complies with or meets the applicable interaction ergonomics and compatibility standards in the context of industrial activities and gesture-controlled, binocular AR systems.Practical Relevance: The results presented play an important role in practice, since the system presented is intended to support workers in complex set-up and assembly processes. Based on these findings and with the help of further optimization possibilities the aim is to achieve a process-safe, value-adding and strain-minimizing use of AR systems in industrial environment.

Im Zuge des technologischen Fortschritts werden zunehmend analoge durch digitale Lösungen ersetzt. In diesem Zusammenhang treten neuartige Visualisierungsmöglichkeiten in den Vordergrund, wie z. B. Augmented Reality (AR). Der Umgang mit AR-basierten Informationsdarstellungen kann jedoch bei inkompatibler Gestaltung zu Performance-Verlusten und erhöhten physischen sowie psychischen Beanspruchungen führen. Bestehende ergonomische und nutzerzentrierte Richtlinien sowie gesetzliche Vorschriften können die Konzipierung und Usability derartiger Systeme aufgrund der rasanten technischen Weiterentwicklung nur bedingt unterstützen. Die vorliegende Ausarbeitung stellt an einem Praxisbeispiel dar, inwieweit eine cyber-physische Rüstapplikation in Form eines Head-Mounted Displays den geltenden interaktions-ergonomischen und kompatibilitäts-bezogenen Standards im Kontext industrieller Tätigkeiten und gesten-gesteuerter, binokularer AR-Systeme entspricht bzw. gerecht wird.

Praktische Relevanz: Die präsentierten Ergebnisse nehmen für die Praxis eine wichtige Rolle ein, da die vorgestellte Systematik Arbeitspersonen bei komplexen Rüst- und Montagevorgängen unterstützen soll. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse und mithilfe weiterer Optimierungsmöglichkeiten soll ein prozesssicherer, wertschöpfender und beanspruchungsminimaler Einsatz von AR-Systemen im industriellen Umfeld angestrebt werden.

Keywords: Augmented Reality; Compatibility; Head-Mounted Display; Industrial Set-up Processes; Interaction-ergonomic Design.

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