A Study on the Drivers’ Mental Model for Designing User-Centered Four Wheel Independent Steering Interfaces
저자
Young Woo Kim(김영우) ; Da Yeong Kim(김다영) ; Sol Hee Yoon(윤솔희) ; Dong Hyun Ha(하동현) ; Yong Gu Ji(지용구)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
English
주제어
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
151-152(2쪽)
제공처
Objective: The aim of this study is to investigate the drivers’ mental model to design the interfaces for four-wheel independent steering (4WIS) vehicles. Background: 4WIS vehicles refer to the vehicles that can perform novel movements such as rotating or crabwalk with four wheels driven in independent directions and torque. However, user research on the design of an appropriate interface for 4WIS is insufficient. Method: Cognitive walkthrough and think-aloud protocol were used to observe drivers’ interaction and establish user mental models. A total of 23 participants who have valid driving license were recruited for the experiment. 5 interfaces were exploited as the candidates for 4WIS controller (i.e., motion steering wheel, steering wheel buttons, center console buttons, touch-display, and joysticks). Participants were asked to perform 4 different movements (i.e., parallel movement, rotation, crabwalk, and small-radius turn) by each interface. Results: Mostly, participants anticipated to maintain the current mental model of driving, which was using the steering wheel for determining the direction of the vehicle and accelerating with the throttle pedal. Moreover, participants stated that an obvious mode change between normal driving and 4WIS modes is necessary for all interfaces to prevent unintended manipulation and accidents. Regarding the motion steering wheel, the participants stated that it is intuitive to use parallel movement and crabwalk by pushing the edge of the steering wheel in the direction of the vehicle head. In the same vein, joysticks have often been used to tilt sticks in the direction of movement in order to actually move the vehicle. In the case of buttons, which were located on the steering wheel and center console, participants usually wanted to operate them in combination with the steering wheel. Participants stated that they want to turn on a certain mode for parallel movement or rotation button before determining the direction by rotating the steering wheel in a clockwise or counterclockwise direction. On the other hand, when performing crabwalk and small-radius turn, they anticipate to tilt the steering wheel, as the movements require specific wheel angles, not just the left and right directions. Touch displays showed the least suitability for vehicle controls, because the drivers have to change their posture to interact with them. Also, several respondents expressed anxiety in the failures of the electric system. Concerning the 4WIS movements, there was a tendency that participants wanted to use different interfaces for each scenario. In particular, movements that can be used in low-speed situations, such as parallel movement and rotation, were found to be operable even in areas away from the steering wheel. On the contrary, movements which are able to be used during driving, such as crabwalk and small-radius turn, were expected to be manipulated in areas near the steering wheels. Conclusion: This work aimed to establish a user mental model for the 4WIS interfaces. By observing the interaction and using think-aloud protocols, it was found that the drivers anticipate using the steering wheel even in the 4WIS contexts and different types of interfaces for each scenario. The results of the present work will help to design the interfaces for 4WIS vehicles. For future work, we will design the interaction method of each interface based on the results of the present study and discover the effectiveness and usability issues of each interface in driving situations.
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