ErgoVR工業設計與人機交互虛擬現實實驗室
概述
ErgoVR工業設計與人機交互虛擬現實實驗室，基于“人-機-環境”系統工程理論建設，適用于工業設計領域的科學研究以及高校實驗教學等方面的工作。能夠滿足工業設計領域的多種研究需求，并能夠進行理論驗證、設計測評、虛擬樣機測評與產品測試等研究。
實驗室可基于大型沉浸式CAVE虛擬現實系統、可穿戴虛擬現實系統及多人交互虛擬現實系統。在系統中，用戶可以自定義創建虛擬環境，并且進行多感知交互體驗研究，其中包含嗅覺模擬系統、觸覺模擬系統、聽覺模擬系統等多感知交互系統。同時，結合津發自主研發的ErgoLAB人機環境同步云平臺，實現“以人為中心”的多模態數據同步采集與分析，為科學研究和設計評價提供完整的數據指標。
系統組成
(1) 實驗室概述
實驗室可用于進行工業設計與用戶體驗相關領域的研究。實驗室主要分為被試間與主試間兩大功能區域，之間由單向玻璃隔開，使主試間中的研究人員看見被試間內受試者的行為，而受試者看不見主試間，從而減小干擾。其中，被試間為實驗進行的區域，搭建為虛擬現實測試室，可通過CAVE式虛擬現實系統、8K眼動腦電多模態虛擬現實頭盔或者多人交互虛擬現實系統進行虛擬現實場景呈現，并可依照測試需求布置所需的多模態數據采集設備，如虛擬現實眼動儀、可穿戴人因生理儀等；被試間中有多個行為觀察攝像頭與拾音器，從不同角度攝取受試者的行為影像并采集受試者的聲音，音視頻信號傳送給主試間中的人機環境同步平臺進行數據分析。主試間為觀察與數據分析區域，布置有語音控制臺，研究人員的指令通過被試間的揚聲器傳送給受試者；主試間還布置有人機環境同步平臺、人因智能邊緣計算平臺等設備，研究人員可在主試間實時同步采集多模態人因數據并進行分析。
實驗室被試間設置有虛擬現實顯示交互系統和多模態人因數據采集設備，包括CAVE式虛擬現實系統、8K眼動腦電多模態虛擬現實頭盔、多人交互虛擬現實系統、虛擬聽覺嗅覺觸覺感知模擬系統、虛實時空行為分析系統、虛擬現實雙手交互系統、虛擬現實腦機交互設備、虛擬現實情感交互設備、虛擬現實動作交互設備、表情語音采集儀、行為觀察儀、可穿戴人因生理儀、虛擬現實腦成像儀、可穿戴多模態腦功能儀、動作捕捉儀以及工業設計人因測試專家系統等。被試間的產品組成與選型可根據實際研究需求進行配置。此外，被試間系統的多模態數據采集設備可結合ErgoAI人因智能邊緣計算終端，將計算和數據處理能力移至接近數據源的終端設備上，進行數據的智能化處理和分析。
實驗室主試間設置有多模態人因數據同步采集、分析和邊緣智能設備，包括ErgoLAB人機環境同步平臺和ErgoAI人因智能評估平臺。其中，ErgoLAB人機環境同步平臺支持多模態數據同步采集與分析，確保所需要的人、機、環境三方面的多模態數據可基于同一時間軸進行實時同步，消除事后對齊數據分析的負擔，并使數據“協同增效”，多角度綜合印證結果，確保數據結果的有效性與準確性。ErgoAI人因智能應用平臺，對接人機環境同步平臺所同步采集的多模態數據，搭建開放式AI算法應用平臺，能夠為不同AI算法基礎的用戶，提供從數據采集、數據降噪、數據標注、模型訓練、模型評估及部署應用的全流程智能化應用系統。平臺可提供數千人次數據搭建的各類應用數據集，涵蓋人員基數據集、狀態數據集等，以及數十種人因工程預訓練模型，包括單模態狀態識別模型、多模態狀態識別模型等。同時，ErgoAI人因智能應用平臺支持根據實際研究內容與方向創建數據集、訓練并驗證模型，并進行模型部署與實時狀態預測。
(2) 實驗室示意圖
功能應用
l 人機環境多模態數據同步采集
l 兼容多種虛擬現實場景
l 對接主流VR引擎
l 基于三維物體的AOI及SOI興趣區測評與分析
ErgoLAB多模態同步方案：
整體概述
ErgoLAB人機環境同步平臺采用多模態數據時鐘同步技術，平臺可完成完整的實驗和測評流程，包括項目管理-試驗設計-同步采集-信號處理-數據分析-人因智能評估-可視化報告，支持基于云架構技術的團體測試和大數據管理。
ErgoLAB人機環境同步平臺采用主客觀結合多模態數據同步采集與多維度驗證的方法，數據實時同步種類包含大腦認知數據（EEG/BCI腦電儀與腦機接口邊緣計算設備、fNIRS/BCI近紅外腦成像儀），視覺數據（Eyetracker眼動儀與視線交互系統），生理數據（生理儀含：GSR/EDA、EMG、ECG、EOG、HRV、RESP、TEMP/SKT、PPG、SpO2），行為觀察、肢體動作與面部表情（基本情緒、情緒效價、微表情等）數據、生物力學數據（拉力、握力、捏力、壓力…），人機交互數據（包含人機界面交互行為數據以及對應的鍵盤操作，鼠標點擊、懸浮、劃入劃出等；移動終端人機交互行為數據以及對應的手指軌跡操作行為如點擊、縮放、滑動等；VR終端界面人機交互行為數據及對應的雙手操作拾取、丟棄、控制，VR空間行走軌跡）、以及多類型時空行為軌跡數據采集(包括室內、戶外、以及VR環境不同時空的行走軌跡、行車軌跡、訪問狀態以及視線交互、情感反應、交互操作行為等數據實時同步采集)、以及作業空間及作業環境數據（溫度、濕度、噪音、光照、大氣壓、濕度、粉塵等）等客觀量化數據；為科學研究及應用提供完整的數據指標。
ErgoAI人因智能：
將人工智能技術引入人因工程研究工具，人因工程行業更加深度，使得實驗環境不會受限于某一種設備或數據指標，采集分析不同典型行業或學科專業的人-機-環境系統交互過程中自然狀態下的人類行為數據，獲取更接近真實人員狀態的數據。平臺還提供覆蓋科研實驗全流程的功能模塊，包括項目管理、實驗設計、同步采集、數據分析、綜合統計和可視化報告，結合ErgoAI人因智能邊緣計算平臺為多模態人機環境研究提供一站式人因工程+人工智能解決方案。以ErgoLAB人機環境同步平臺和ErgoAI人因智能邊緣計算平臺為核心的多模態同步人因智能解決方案大大提高了實驗結果的信效度，同時節省了研究的人力、物力、時間，提高了研究與測評的整體效率。
基于ErgoAI人因智能多元時序算法底座與人因工程人機環境數據庫，構建人員特定狀態的預訓練模型，配合高靈活度的訓練方案管理功能，用戶能夠在統一環境中構建和優化模型。 從而實現對人員狀態的精準實時評估與預警，如負荷狀態、應激狀態、疲勞狀態、情景意識和注意能力等。
Kingfar公司介紹：
北京津發科技股份有限公司是專精特新重點小巨人，知識產權優勢企業、高新技術企業、科技型中小企業；旗下包含北京人因智能工程技術研究院和北京人因工程設計院等科技研發機構，并聯合共建了北京市企業技術中心、北京本科高校產學研深度協同育人平臺、蘇州市重點實驗室、湖南省工程實驗室、山東省工程研究中心等多個科技創新平臺。
津發科技承擔和參與了多項重點研發計劃、工信部高質量發展專項、自然科學基金等課題基金。擔任全國信標委XR擴展現實標準化組副組長單位，工信部元宇宙標準化工作組關鍵技術組聯合組長單位；津發科技創新研發了國產化自主可控的人因工程與人因智能邊緣計算系列信創產品與技術，榮獲多項省部級科學技術獎勵；津發科技主持和參編國際/、行業/團體標準20余項、榮獲30余項省部級新技術新產品認證，全球申請專利超過500項、100余項國際和
注冊商標、130余項軟件著作權；已服務全國高等院校和裝備科技工業科研院所應用示范，并已支撐國內科研學者和科技工作者發表中英文學術論文超過1000篇。
