ИННОВАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ИНТЕРФЕЙСОВ ДЛЯ AR ГАРНИТУР НА ПРИМЕРЕ ПРИЛОЖЕНИЯ ПО СБОРКЕ/РАЗБОРКЕ АВТОМАТОВ

​INNOVATIVE APPROACHES IN DESIGNING INTERFACES FOR AR HEADSETS ON THE EXAMPLE OF AUTOMATA ASSEMBLY/DISASSEMBLY APPLICATION

Natalia Pyatkova

Student, Department of Software Engineering, Kazan (Volga Region) Federal University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена созданию нового метода проектирования приложения для обучения сборке и разборке оружия с использованием AR интерфейсов для школьников кадетских классов, участников "Зарница" и "Орленок", студентов направления военное дело и курсантов школ полиции. Она подчеркивает преимущества использования AR интерфейсов для визуализации процесса взаимодействия с оружием и изучает алгоритмы и технологии, необходимые для создания AR интерфейсов для данного приложения. Статья также рассматривает различные аспекты развития и применения мобильных приложений для обучения ИТ, включая расширение области их применения, социальное взаимодействие, повышение цифровой грамотности, адаптивность и мотивацию студентов. Она обсуждает вызовы и сложности, с которыми сталкиваются разработчики таких приложений, и предлагает новый метод проектирования, который учитывает специфические потребности и требования целевой аудитории.

ABSTRACT

The article is devoted to the creation of a new method of designing an application for teaching weapons assembly and disassembly using AR interfaces for schoolchildren of cadet classes, participants of “Zarnitsa” and “Orlenok”, students of military science and cadets of police schools. It highlights the advantages of using AR interfaces to visualize the process of interacting with weapons and explores the algorithms and technologies required to create AR interfaces for this application. The article also examines various aspects of the development and use of mobile applications for IT training, including expanding their scope, social interaction, digital literacy, adaptability, and student motivation. It discusses the challenges and complexities faced by developers of such apps and proposes a new design method that addresses the specific needs and requirements of the target audience.

Ключевые слова: дополненная реальность, пользовательский интерфейс, визуализация, количественные метрики

Keywords: augmented reality, user interface, visualization, quantitative metrics

В наше время технологии дополненной реальности все больше внедряются в различные сферы нашей жизни. Одной из перспективных областей применения дополненной реальности (AR) является обучение и тренировка практических навыков. В частности, программа по работе с оружием является важным базисом освоения навыков для многих профессий, таких как военные, полицейские, охранники, а также школьники-кадеты и студенты, обучающиеся на направлении военное дело и в школах полиции.

Рисунок 1. Таблица аналогов решения

Однако, традиционные методы обучения, такие как использование физических моделей или видеоинструкций, имеют свои ограничения и недостатки, а значит необходимость внедрения уникальной методики – дополненной реальности является актуальной.

В ходе проведенного анализа существующих аналогов AR-приложений (рис. 1) для обучения сборке/разборке оружия, автор оценивал их достоинства и недостатки, а также изучил используемые ими метрики для оценки эффективности взаимодействия пользователя с приложением.

• "The AR-15 Armorer's Course" - приложение для обучения сборке и разборке автомата AR-15 (легкая полуавтоматическая винтовка) с использованием видеоинструкций и 3D-моделей.
• "AK-47 Virtual Trainer" - приложение для обучения сборке и разборке автомата АК-47 с использованием виртуальной реальности. [1]
• "Gunsmith AR" - приложение для обучения сборке и разборке различных видов оружия с использованием дополненной реальности. [2]

В первую очередь оценивались такие базовые параметры как: количество видов оружия, количество уровней сложности, время на уровень, процент правильной сборки, а также количество подсказок на уровне и цену.

Проведя анализ, были выделены следующие минусы в данных аналогах:

• ограниченное количество оружия для изучения;
• может быть неточным в некоторых аспектах сборки и разборки оружия;
• использованы неактуальные автоматы, которые выпускают зарубежом и сейчас уже сняты с производства;
• данные аналоги рассматриваются по большей части как игры для развлечений и не несут в себе обучающий характер

Возможность работать с полноценной репликой автомата дает целевым пользователям уникальные шансы для наработки опыта, однако такие модели обладают существенным недостатком – в ходе обучения они могут причинить физический вред или травму, если будут использованы неправильно. [3] Кроме того, полноценные реплики автоматов могут быть дорогими в приобретении и содержании, что делает их недоступными для многих учебных заведений и частных лиц.

В отличие от полноценных реплик автоматов, программа AR тренажера-справочника позволяет обучаться сборке и разборке оружия в безопасной и контролируемой среде. Приложение использует виртуальные модели оружия и его деталей, которые отображаются на экране устройства пользователя с помощью технологии дополненной реальности. Это позволяет избежать риска физических травм при обучении, а также снизить затраты на приобретение и содержание обучающего оборудования. [4]

Кроме того, программа AR тренажера-справочника предоставляет пользователю возможность повторять упражнения по сборке и разборке оружия неограниченное количество раз, что способствует наработке опыта и закреплению навыков. Приложение также предоставляет подробные инструкции и подсказки по сборке и разборке оружия, что облегчает процесс обучения и делает его более эффективным.

В решении выполняется симуляция выбранной модели оружия и уровня сложности, симуляция включает в себя различные этапы сборки/разборки, а также предусматривает различные варианты ошибок и неполадок, которые могут возникнуть в процессе работы. (рис.2) Такой подход позволяет повысить иммерсивность обучения, готовя пользователей к поведению автомата в разных условиях. [5]

Рисунок 2. Схема алгоритма работы интерфейса

Симуляция выполнена с использованием различных технологий, таких как дополненная реальность, 3D-моделирование, анимация. Это позволяет создать наиболее реалистичную среду обучения, учитывая все особенности конкретной модели оружия и требований к обучению.

Схема концепции интерфейса приложения (рис. 3) включает в себя следующие элементы:

Рисунок 3. Схема концепции программы

1. Главный экран: содержит меню навигации, кнопки выбора режима работы (обучение, тренировка, экзамен), а также информацию о текущем уровне и результатах прохождения программы.
2. Экран выбора модели оружия: содержит список доступных моделей оружия, их описание и характеристики. Пользователь может выбрать модель для дальнейшей работы.
3. Экран сборки/разборки: содержит графическое изображение модели оружия, а также инструкции и подсказки по сборке/разборке. Пользователь может выбирать режим работы (обучение, тренировка, экзамен) и проходить тестирование на знание процесса сборки/разборки.
4. Экран результатов: содержит информацию о результатах прохождения теста, статистику по времени и количеству ошибок, а также рекомендации по улучшению навыков.
5. Экран настроек: содержит настройки звука, графики, уровня сложности и другие параметры приложения.
6. Экран помощи: содержит информацию о программе, инструкции по использованию, контактную информацию разработчиков и другие справочные материалы.

Инновационность интерфейса (Рис. 4) заключается в следующем:

Рисунок 4. Скриншоты интерфейса приложения

1. Использование дополненной реальности

Одним из самых инновационных подходов к созданию интерфейса программы по сборке/разборке оружия является использование дополненной реальности (AR). AR-технологии позволяют наложить виртуальные объекты на реальный мир, создавая тем самым уникальный опыт взаимодействия пользователя с приложением. Например, пользователь может увидеть виртуальную модель оружия прямо перед собой, взять ее в руки и разобрать на части, не выходя из дома. Такой подход позволяет повысить иммерсивность обучения и сделать его более интересным и эффективным.

2. Адаптивный дизайн

Другим важным аспектом инновационного интерфейса программы по сборке/разборке оружия является адаптивный дизайн. Адаптивный дизайн позволяет приложению автоматически адаптироваться под размеры экрана и разрешение устройства пользователя, обеспечивая комфортное взаимодействие с приложением на любом устройстве. Кроме того, адаптивный дизайн позволяет оптимизировать использование пространства экрана, делая интерфейс более компактным и удобным для использования.

3. Интерактивные инструкции

Еще одним инновационным подходом к созданию интерфейса программы по сборке/разборке оружия является использование интерактивных инструкций. Интерактивные инструкции представляют собой набор мультимедийных материалов, таких как видео, анимации и звуковые эффекты, которые помогают пользователю освоить процесс сборки/разборки оружия. Интерактивные инструкции могут быть дополнены текстовыми подсказками и инструкциями, которые помогают пользователю в любой момент процесса. Такой подход позволяет сделать обучение более интерактивным и эффективным.

4. Персонализация

Персонализация интерфейса программы по сборке/разборке оружия является еще одним важным аспектом инновационности. Персонализация позволяет пользователю настроить интерфейс приложения под свои личные предпочтения, такие как цветовая схема, шрифт и размер текста, расположение элементов управления и т.д. Такой подход позволяет создать уникальный опыт взаимодействия с приложением для каждого пользователя.

Заключение

Высококачественный и инновационный интерфейс программы по сборке/разборке оружия может стать ключевым фактором успеха приложения на рынке. Использование дополненной реальности, адаптивного дизайна, интерактивных инструкций и персонализации позволяет создать уникальный и эффективный опыт обучения для пользователей. Инновационный интерфейс может не только привлечь внимание пользователей, но и удержать их, обеспечивая комфортное и эффективное взаимодействие с приложением.

Список литературы:

1. American Gunsmithing Institute. Enforcement Armorer [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://www.amazon.com/American-Gunsmithing-Institute-Enforcement-Armorer/dp/B07CRNWW1N (дата обращения: 15.02.2023).
2. Gunsmith - Part 22 [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://escapefromtarkov.fandom.com/wiki/Gunsmith_-_Part_22 (дата обращения: 15.02.2023).
3. Денисов С.Г. ЦИФРОВЫЕ ДВОЙНИКИ И НОВЫЕ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ: ВОЗМОЖНОСТИ ДОПОЛНЕННОЙ И ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ [Электронный ресурс] // БИТ. – 2023. – №4 (28). – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/tsifrovye-dvoyniki-i-novye-cheloveko-mashinnye-interfeysy-vozmozhnosti-dopolnennoy-i-virtualnoy-realnosti (дата обращения: 09.05.2024).
4. Полевода И.И., Иваницкий А.Г., Миканович А.С., Пастухов С.М., Грачулин А.В., Рябцев В.Н., Навроцкий О.Д., Лихоманов А.О., Винярский Г.В., Гусаров И.С. ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОЙ И ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ [Электронный ресурс] // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. – 2022. – №1. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologii-virtualnoy-i-dopolnennoy-realnosti-v-obrazovatelnom-protsesse (дата обращения: 09.05.2024).
5. Хорьков А.О. ТИПЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ИНТЕРФЕЙСОВ И ЭТАПЫ ИХ РАЗРАБОТКИ [Электронный ресурс] // Вестник науки. – 2023. – №12 (69). – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/tipy-polzovatelskih-interfeysov-i-etapy-ih-razrabotki (дата обращения: 09.05.2024).