Метод динамического формирования изображений HUD дисплея для наземных автономных робототехнических средств

Цель исследования. Визуализация информации на Head-up дисплей (HUD) уже давно является неотъемлемой частью авиационной сферы, а также активно развивается в автомобильной. Такой дополнительный источник информации позволяет пилоту, водителю или другим типам пользователей быть сконцентрированным на окружающей обстановке, при этом получая важную в текущий момент времени дополнительную информацию. Однако использование HUD для робототехнических систем пока еще не получило должного развития.

Методы. В данной статье представлен метод, который обеспечивает динамическое формирование элементов дисплея в зависимости от текущего состояния, в котором функционирует роботизированное средство. Представленный метод универсален и обеспечивает вывод информации, которая является актуальной для текущего процесса функционирования.

Результаты. Для апробации разработанного метода было проведено внедрение программного обеспечения (ПО), динамически формирующего элементы Head-up дисплея в ПО для учебной наземной робототехнической платформы. Были разработаны и протестированы сценарии функционирования платформы с различным набором датчиков и динамически формируемыми вариантами представления дисплея. Результаты апробации разработанного решения на контрольной группе из 32 человек, и сравнительный анализ с дисплеем без динамического формирования элементов показал, что 87,5% испытуемых воспринимают информацию значительно лучше.

Заключение. В данной статье проведен анализ применяемости Head-up дисплеев в сферах авиации и автомобильной техники. На базе полученных данных была составлена классификация выводимой на HUD информации. Апробация разработанного метода показала, что 28 из 32 человек предпочли использовать динамически формируемые HUD, что показывает перспективность дальнейшего развития данного решения.

1. Yamin P.A.R., Park J., Kim H.K. Towards a Human-Machine Interface Guidance for in-Vehicle Augmented Reality Head-up Displays // ICIC Express Letters. 2021; 15(12): 1313–1318.

2. Head-up display with dynamic depth-variable viewing effect / K. Li, Y. Geng, A.Ö. Yöntem, D. Chu, V. Meijering, E. Dias, L. Skrypchuk // Optik. 2020; 221: 165319.

3. Fadden S., Ververs P.M., Wickens C.D. Costs and benefits of head-up display use: A meta-analytic approach // In Proceedings of the human factors and ergonomics society annual meeting. 1998; 42(1): 16–20.

4. A cognitive study of multicolour coding for the head-up display (HUD) of fighter aircraft in multiple flight environments / B. Ling, L. Bo, S. Bingzheng, Q. Lingcun, X. Chengqi, N. Yafeng // In Journal of Physics: Conference Series. 2019;1215(1): 012032.

5. Head-up display architecture development for perspective civil aircraft / E.S. Neretin, S.A. Dyachenko, V.A. Chufirin, D.M. Ilyashenko // In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020; 868(1): 012030.

6. Analyzing Drivers' Attitude towards HuD system using a stated Preference survey / H. Guo, F. Zhao, W. Wang, X. Jiang // Advances in Mechanical Engineering. 2014; 6: 380647.

7. Burnett G.E. A road-based evaluation of a head-up display for presenting navigation information // In Proc. of the Tenth International Conference on HumanComputer Interaction (2003). 2019: 180–184.

8. Murugan S., Sampathkumar A., Kanaga Suba Raja S., Ramesh S., Manikandan R., Gupta D. Autonomous vehicle assisted by heads up display (HUD) with augmented reality based on machine learning techniques // In Virtual and Augmented Reality for Automobile Industry: Innovation Vision and Applications. 2022: 45–64.

9. Hit the brakes! Augmented reality head-up display impact on driver responses to unexpected events / M. Smith, L. Jordan, K. Bagalkotkar, S. Sai Manjuluri, R. Nittala, J. Gabbard // In 12th International Conference on Automotive User Interfaces and Interactive Vehicular Applications. 2020: 46–49.

10. Pečečnik K.S., Tomažič S., Sodnik J. Design of head-up display interfaces for automated vehicles // International Journal of Human-Computer Studies. 2023; 177: 103060.

11. Liu Y.C., Wen M.H. Comparison of head-up display (HUD) vs. head-down display (HDD): driving performance of commercial vehicle operators in Taiwan // International Journal of Human-Computer Studies. 2004; 61(5): 679–697.

12. A study on user experience of automotive HUD systems: Contexts of information use and user-perceived design improvement points / D. Beck, J. Jung, J. Park, W. Park // International Journal of Human–Computer Interaction. 2019; 35(20): 1936–1946.

13. Ergonomic design and evaluation of visual coding for aircraft head-up display / X. Xiao, X. Wanyan, D. Zhuang, Z. Wei // In 2012 5th International Conference on BioMedical Engineering and Informatics 2012: 748–752.

14. All one needs to know about fog computing and related edge computing paradigms: A complete survey / A. Yousefpour, C. Fung, T. Nguyen, K. Kadiyala, F. Jalali, A. Niakanlahiji, J. Kong, J.P. Jue // Journal of Systems Architecture. 2019; 98: 289–330.

15. Крестовников К.Д., Ерашов А.А. Разработка архитектуры и обобщенной структуры модулей распределенной системы управления робототехническими комплексами различного назначения // Робототехника и техническая кибернетика. 2022; 10(3): 201–212.

16. Метод оценки времени беспроводной передачи энергетических ресурсов между двумя роботами / А.А. Ерашов, К.В. Камынин, К.Д. Крестовников, А.И. Савельев // Информатика и автоматизация. 2021; 20(6): 1279–1306.

17. Алгоритм планирования локальных траекторий движения наземного робототехнического средства с учетом глобального маршрута / А.И. Савельев, К.В. Камынин, А.А. Ерашов, Е.О. Черских // Робототехника и техническая кибернетика. 2023; 11(3): 188–196.

18. Kuznetsov L., Kozyr P., Levonevskiy D. Algorithm of Target Point Assignment for Robot Path Planning Based on Costmap Data // In Electromechanics and Robotics: Proceedings of 16th International Conference on Electromechanics and Robotics" Zavalishin's Readings"(ER (ZR) 2021). 2022: 121–130.

19. Захаров К.С., Савельев А.И. Сглаживание кривизны траектории движения наземного робота в трехмерном пространстве // Известия Юго-Западного государственного университета. 2020; 24(4): 107–125.

20. Черноусова П.М., Савельев А.И., Черских Е.О. Образовательный онлайн-курс наземной робототехники СПб ФИЦ РАН // XIV Санкт-Петербургский конгресс «Профессиональное образование, наука и инновации В XXI веке». СПб., 2022: 230–234.

21. Rider R.M. Color psychology and graphic design applications // Senior Honors Theses. 2010.