Os autores não têm nada a reconhecer.

Todos os materiais e métodos foram aprovados pelo Comitê de Ética da Universidade de Ulm e realizados de acordo com as diretrizes aprovadas. Todos os participantes assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido.
1. Estabeleça um ambiente de estudo apropriado
NOTA: O estudo foi realizado em um ambiente controlado para lidar com a configuração complexa de hardware. Os óculos inteligentes de realidade mista utilizados (ver Tabela de Materiais) e o laptop para a aplicação 2D foram explicados aos participantes do estudo.
<ol><li>Verificar a solução técnica perante cada participante; definido no modo padrão. Prepare os questionários e coloque-se ao lado de um participante.</li>
	<li>Permita que os participantes resolvam tarefas a partir da detecção de outliers de casos de uso e reconhecimento de cluster em uma sessão (ou seja, o tempo médio foi de 43 minutos).</li>
	<li>Inicie o estudo acolhendo os participantes e introduzindo o objetivo do estudo, bem como o procedimento geral.</li>
	<li>Os participantes que utilizam o dispositivo de medição da condutância da pele (ver Tabela de Materiais) devem aderir a uma fase de repouso curta, para receber uma medição de linha de base. Apenas metade dos participantes utilizou este dispositivo.</li>
	<li>Todos os participantes devem preencher o questionário State-Trait Anxiety Inventory (STAI)31, antes do início do experimento.<ol><li>Em seguida, os participantes devem realizar o teste de rotação mental (ver Figura 4, este teste avaliou as habilidades de imaginação espacial), que foi a base para distinguir os de alto desempenho dos de baixo desempenho (os de alto desempenho são usuários avançados, enquanto os de baixo desempenho são novatos), seguido pelo teste de som espacial para medir as habilidades auditivas espaciais de um participante. NOTA: Uma divisão mediana dos escores do teste no teste de rotação mental32 foi usada para distinguir os de baixo desempenho.</li>
	</ol></li>
	<li>Separe aleatoriamente os participantes em dois grupos; ou comece com a tarefa na detecção de valores atípicos ou reconhecimento de cluster, enquanto continua com o outro caso de uso depois. Para a tarefa de reconhecimento de cluster, metade dos participantes começou primeiro com os óculos inteligentes de realidade mista usados (consulte Tabela de Materiais) e, em seguida, usou o aplicativo 2D, enquanto a outra metade começou com o aplicativo 2D e, em seguida, usou os óculos inteligentes de realidade mista (consulte Tabela de Materiais). Para a tarefa de detecção de valores atípicos, selecione aleatoriamente um grupo que recebe suporte de som, enquanto a outra parte do grupo não recebe suporte de som.</li>
	<li>Concluindo a sessão, os participantes devem responder novamente ao questionário State-Trait Anxiety Inventory (STAI)31 , bem como ao questionário autodesenvolvido e demográfico.</li>
	<li>Armazene os dados gerados, que foram gravados automaticamente por cada aplicativo desenvolvido, no armazenamento do laptop após a realização da sessão.</li>
</ol>2. Protocolo de Estudo para Participantes
<ol><li>Prepare o experimento (veja a Figura 2 para a sala do experimento) para cada participante. Apresente o PC desktop, os óculos inteligentes de realidade mista usados e distribua os questionários.</li>
	<li>Informe os participantes de que o experimento levará de 40 a 50 minutos, e que metade deles começa após os pré-testes (ver Pontos 3-6 do Protocolo de Estudo) em primeiro lugar com o teste de detecção de outlier (ver Ponto 7 do Protocolo de Estudo), seguido pelo teste de reconhecimento de cluster (ver Ponto 8 do Protocolo de Estudo), enquanto os outros realizam esses dois testes vice-versa (ou seja, Ponto 8 do Protocolo de Estudo antes do ponto 7).</li>
	<li>Decida aleatoriamente se uma medição de condutância da pele é feita. Em caso afirmativo, prepare o dispositivo de medição da condutância da pele33 e informe o participante para colocar o dispositivo. Solicite uma curta fase de repouso dos participantes para receber uma medida de linha de base para o seu nível de estresse.</li>
	<li>Solicitar aos participantes que preencham o questionário State-Trait Anxiety Inventory (STAI)31 e informá-los de que ele mede o estresse percebido atualmente antes do experimento.</li>
	<li>Realize um teste de rotação mental.<ol><li>Informe os participantes de que suas capacidades de rotação mental são avaliadas e leve-os à frente de um computador desktop. Informe os participantes sobre o procedimento de teste. Observe que eles tiveram que identificar objetos semelhantes que tinham posições diferentes em um espaço 3D simulado.</li>
		<li>Informe aos participantes que apenas dois dos cinco objetos mostrados são semelhantes e que eles terão 2 minutos para todo o teste. Informe os participantes de que sete tarefas podem ser realizadas dentro dos 2 minutos e diga-lhes que as medidas de desempenho são registradas para cada tarefa realizada.</li>
	</ol></li>
	<li>Avalie as habilidades sonoras espaciais.<ol><li>Informe os participantes de que suas habilidades de som espacial são avaliadas e leve-os à frente de um computador desktop. Informe os participantes sobre o procedimento de teste. Explique aos participantes que seis amostras de som devem ser detectadas, que serão reproduzidas por 13 segundos cada.</li>
		<li>Informe os participantes de que eles precisam detectar a direção (analogamente às quatro direções da bússola) de onde o som está vindo.</li>
	</ol></li>
	<li>Avalie as habilidades de detecção de valores atípicos.<ol><li>Peça aos participantes que coloquem os óculos inteligentes de realidade mista. Explique-lhes que os valores atípicos devem ser encontrados dentro do mundo criado para os óculos inteligentes de realidade mista.</li>
		<li>Além disso, informe-os de que um outlier é um ponto marcado em vermelho, todos os outros pontos são marcados em branco. Explique-lhes, então, que eles devem direcionar o olhar para o ponto de cor vermelha para detectá-lo.</li>
		<li>Informe ainda os participantes de que não apenas ajuda visual é fornecida, mas também os sons ambientais os apoiam a descobrir valores atípicos. Forneça as informações aos participantes de que eles têm que realizar 8 tarefas atípicas, o que significa que 8 vezes dentro do mundo virtual, o ponto de cor vermelha deve ser encontrado. Para cada participante, 4 tarefas são suportadas por som, enquanto 4 tarefas não são suportadas. Para cada participante, é selecionado aleatoriamente se eles iniciam uma tarefa com suporte sonoro ou não. Em seguida, dependendo da primeira tarefa, ele muda de tarefa para tarefa, independentemente de o suporte sonoro ser fornecido ou não.</li>
		<li>Diga aos participantes quais informações serão registradas: tempo necessário para cada tarefa, duração da caminhada e como sua posição final em movimento está relacionada à sua posição inicial. Por fim, diga aos participantes que o ponto marcado em vermelho muda para verde se for detectado (consulte a Figura 3).</li>
	</ol></li>
	<li>Avalie as habilidades de reconhecimento de clusters.<ol><li>Decida aleatoriamente para o participante se primeiro deve usar os óculos inteligentes de realidade mista ou levar o participante a um computador desktop. A seguir, apenas o procedimento para a configuração de realidade mista é descrito. Se um participante começar pela primeira vez com o computador desktop, o procedimento é o mesmo em ordem alterada e, exceto os comandos de voz, eles só são fornecidos ao usar a solução de realidade mista.</li>
		<li>Para os participantes que usam realidade mista: Solicite aos participantes que coloquem os óculos inteligentes de realidade mista. Informe os participantes sobre como encontrar clusters dentro do mundo criados com os óculos inteligentes de realidade mista usados. Enfatize aos participantes que eles tiveram que distinguir entre aglomerados sobrepostos, movendo-se em torno deles.</li>
		<li>Para os participantes que usam realidade mista: Explique aos participantes que eles podem navegar no mundo virtual e ao redor dos clusters usando comandos de voz. Finalmente, diga aos participantes que eles tiveram que detectar seis clusters.</li>
		<li>Para os participantes que usam realidade mista: Solicite aos participantes que removam os óculos inteligentes de realidade mista usados. Leve os participantes a um computador desktop e diga-lhes para usar o software mostrado na tela do computador desktop. Informe-os de que o mesmo tipo de clusters como o mostrado nos óculos inteligentes de realidade mista usados teve que ser detectado usando o software no computador desktop (consulte a Figura 7 e a Figura 8).</li>
	</ol></li>
	<li>Solicite aos participantes que preencham três questionários, a saber, o questionário State-Trait Anxiety Inventory (STAI)31, um questionário autodesenvolvido para coletar feedback subjetivo e um questionário demográfico para coletar informações sobre eles.</li>
	<li>Solicite aos participantes que removam o dispositivo de medição da condutância da pele33 se tiverem sido solicitados no início a colocá-lo.</li>
	<li>Alivie os participantes do experimento agradecendo pela participação.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Korinth, M., Sommer-Dittrich, T., Reichert, M., Pryss, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Evaluation+of+a+Virtual+Reality-Based+Car+Configuration+Concept.">Design and Evaluation of a Virtual Reality-Based Car Configuration Concept.</a> Science and Information Conference. , 169-189 (2019).</li><li>Whalen, T. E., No&#235;l, S., Stewart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+human+side+of+virtual+reality.">Measuring the human side of virtual reality.</a> IEEE International Symposium on Virtual Environments, Human-Computer Interfaces and Measurement Systems, 2003. , 8-12 (2003).</li><li>Martens, M. 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F., Hawboldt, J., Davis, E., Fetters, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+iterative+convergent+design+for+mobile+health+usability+testing:+mixed-methods+approach.">The iterative convergent design for mobile health usability testing: mixed-methods approach.</a> JMIR mHealth and uHealth. 7 (4), 11656 (2019).</li><li>System Usability Scale (SUS). Assistant Secretary for Public Affairs Available from: <a target="_blank" href="https://www.hhs.gov/about/agencies/aspa/how-to-and-tools/methods/system-usability-scale.html">https://www.hhs.gov/about/agencies/aspa/how-to-and-tools/methods/system-usability-scale.html</a> (2013)</li><li>Fang, Y. 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A., Rey, M. F., Freitas, C. M. D. S., Nedel, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immersive+analytics+of+dimensionally-reduced+data+scatterplots.">Immersive analytics of dimensionally-reduced data scatterplots.</a> 2nd Workshop on Immersive Analytics. , (2017).</li><li>Batch, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=There+is+no+spoon:+Evaluating+performance,+space+use,+and+presence+with+expert+domain+users+in+immersive+analytics.">There is no spoon: Evaluating performance, space use, and presence with expert domain users in immersive analytics.</a> IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. 26 (1), 536-546 (2019).</li><li>Towards hmd-based immersive analytics. HAL Available from: <a target="_blank" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01631306">https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01631306</a> (2017)</li><li>Luboschik, M., Berger, P., Staadt, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+spatial+perception+issues+in+augmented+reality+based+immersive+analytics.">On spatial perception issues in augmented reality based immersive analytics.</a> Proceedings of the 2016 ACM Companion on Interactive Surfaces and Spaces. , 47-53 (2016).</li><li>Fonnet, A., Pri&#233;, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Survey+of+Immersive+Analytics.">Survey of Immersive Analytics.</a> IEEE Transactions on Visualization and Computer. , (2019).</li><li>Spielberger, C. D., Gorsuch, R. L., Lushene, R. 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P., L&#246;ffler, S., B&#246;s, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+energy+expenditure+using+accelerometers+and+activity-based+energy+models-Validation+of+a+new+device.">Estimation of energy expenditure using accelerometers and activity-based energy models-Validation of a new device.</a> European Review of Aging and Physical Activity. 8 (2), 109-114 (2011).</li><li>. RPY2: A Simple and Efficient Access to R from Python Available from: <a target="_blank" href="https://sourceforge.net/projects/rpy/">https://sourceforge.net/projects/rpy/</a> (2020)</li><li>Hoppenstedt, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+immersive+analytics+in+mixed+reality:+Usability+study.">Applicability of immersive analytics in mixed reality: Usability study.</a> IEEE Access. 7, 71921-71932 (2019).</li><li>Hoppenstedt, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+Immersive+Analytics+in+Mixed+Reality:+Usability+Study.">Applicability of Immersive Analytics in Mixed Reality: Usability Study.</a> IEEE Dataport. , (2019).</li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Em relação à aplicação de óculos inteligentes de realidade mista desenvolvidos (ver Tabela de Materiais), dois aspectos foram particularmente benéficos. O uso de sons espaciais para a tarefa de detecção do outlier foi percebido positivamente por um lado (ver os resultados do RQ3). Por outro lado, o uso de comandos de voz também foi percebido positivamente (ver Figura 10).
Em relação aos participantes do estudo, embora o número de part...

As soluções de realidade virtual (soluções de RV) são cada vez mais importantes em diferentes campos. Muitas vezes, com soluções de RV (incluindo Realidade Virtual, Realidade Mista e Realidade Aumentada), a realização de muitas tarefas e procedimentos diários deve ser facilitada. Por exemplo, no domínio automotivo, o procedimento de configuração de um carro pode ser suportado pelo uso da Realidade Virtual1 (VR). Pesquisadores e profissionais investigaram e desenvolveram uma infinidade de abordagens e soluções neste contexto. No entanto, estudos que investigam aspectos de usabilidade ainda são raros. Em geral, os aspectos devem ser considerados à luz de duas grandes questões. Primeiro, deve-se avaliar se uma solução de RV realmente supera uma abordagem que não faz uso de técnicas de RV. Em segundo lugar, como as soluções de RV dependem principalmente de dispositivos de hardware pesados e complexos, parâmetros como o conforto de uso e o esforço mental devem ser investigados com mais profundidade. Além disso, os aspectos mencionados devem ser sempre investigados no que diz respeito ao campo de aplicação em questão. Embora muitas abordagens existentes vejam a necessidade de investigar essas questões2, existem menos estudos que tenham apresentado resultados.
Um tópico de pesquisa no campo da RV, que atualmente é importante, é denotado com análises imersivas. É derivado do campo de pesquisa da análise visual, que tenta incluir a percepção humana em tarefas de análise. Esse processo também é bem conhecido como mineração de dados visuais4. A análise imersiva inclui tópicos das áreas de visualização de dados, análise visual, realidade virtual, computação gráfica e interação humano-computador5. As vantagens recentes nos head-mounted displays (HMD) levaram a melhores possibilidades de exploração de dados de forma imersiva. Ao longo dessas tendências, novos desafios e questões de pesquisa emergem, como o desenvolvimento de novos sistemas de interação, a necessidade de investigar a fadiga do usuário ou o desenvolvimento de visualizações 3D sofisticadas6. Em uma publicação anterior6, princípios importantes da análise imersiva são discutidos. À luz do big data, métodos como a análise imersiva são cada vez mais necessários para permitir uma melhor análise de pools de dados complexos. Existem apenas alguns estudos que investigam aspectos de usabilidade de soluções analíticas imersivas. Além disso, o domínio ou campo em questão também deve ser considerado nesses estudos. Neste trabalho, foi desenvolvido um protótipo de análise imersiva e, com base nisso, um protocolo, que investiga a solução desenvolvida para cenários da Indústria 4.0. O protocolo, portanto, explora o método da experiência2, que se baseia em aspectos subjetivos, de desempenho e fisiológicos. No protocolo em questão, os aspectos subjetivos são mensurados por meio da percepção de estresse dos usuários do estudo. O desempenho, por sua vez, é medido através do tempo necessário e dos erros que são cometidos para realizar tarefas de análise. Finalmente, um sensor de condutância da pele mediu parâmetros fisiológicos. As duas primeiras medidas serão apresentadas neste trabalho, enquanto a condutância cutânea medida requer mais esforços a serem avaliados.
O estudo apresentado envolve vários campos de pesquisa, particularmente incluindo aspectos da neurociência e sistemas de informação. Curiosamente, considerações sobre aspectos neurocientíficos dos sistemas de informação têm atraído recentemente a atenção de diversos grupos de pesquisa7,8, mostrando a demanda para explorar o uso de sistemas de TI também do ponto de vista cognitivo. Outro campo relevante para este trabalho constitui a investigação de fatores humanos de sistemas de informação 9,10,11. No campo da interação humano-computador, existem instrumentos para investigar a usabilidade de uma solução. Note-se que a Escala de Usabilidade do Sistema é utilizada principalmente nesse contexto12. Os Protocolos de Pensar em Voz Alta13 são outra técnica de estudo amplamente utilizada para aprender mais sobre o uso de sistemas de informação. Embora existam muitas abordagens para medir aspectos de usabilidade dos sistemas de informação, e algumas delas tenham sido apresentadas há muito tempo14, ainda surgem questões que exigem a investigação de novas medidas ou métodos de estudo. Portanto, a pesquisa nessa área é muito ativa12,15,16.
A seguir, serão discutidas as razões pelas quais dois métodos predominantemente utilizados não foram considerados no presente trabalho. Primeiramente, não foi utilizada a Escala de Usabilidade do Sistema. A escala é baseada em dez questões17 e sua utilização pode ser encontrada em vários outros estudos de RV18 também. Como este estudo tem como objetivo principal a mensuração do estresse19, um questionário relacionado ao estresse foi mais apropriado. Em segundo lugar, não foi utilizado o Protocolo20 do Thinking Aloud. Embora esse tipo de protocolo tenha mostrado sua utilidade em geral13, ele não foi utilizado aqui, pois o nível de estresse dos usuários do estudo pode aumentar apenas devido ao fato de que a sessão de pensar em voz alta deve ser realizada em paralelo ao uso de um dispositivo de RV pesado e complexo. Embora essas duas técnicas não tenham sido utilizadas, resultados de outros estudos recentes foram incorporados no estudo em questão. Por exemplo, em trabalhos anteriores21,22, os autores distinguem entre novatos e especialistas em seus estudos. Com base no resultado bem-sucedido desses estudos, o protocolo em questão utiliza essa separação apresentada dos usuários do estudo. A medida da tensão, por sua vez, baseia-se nas ideias dos trabalhos a seguir 15,19,21,22.
Em um primeiro momento, para a realização do estudo, um cenário adequado da Indústria 4.0 deve ser encontrado para a realização de tarefas analíticas. Inspirados em outro trabalho dos autores23, foram identificados dois cenários (ou seja, as tarefas de análise), (1) Detecção de Outliers e (2) Reconhecimento de Clusters. Ambos os cenários são desafiadores e são altamente relevantes no contexto da manutenção de máquinas de produção de alto rendimento. Com base nessa decisão, seis considerações principais nortearam o protocolo de estudo apresentado neste trabalho:
<ol><li>A solução desenvolvida para o estudo será tecnicamente baseada em óculos inteligentes de realidade mista (ver Tabela de Materiais) e será desenvolvida como uma aplicação de realidade mista.</li>
	<li>Um teste adequado deve ser desenvolvido, que seja capaz de distinguir novatos de usuários avançados.</li>
	<li>As medidas de desempenho devem considerar o tempo e os erros.</li>
	<li>Um aplicativo de desktop deve ser desenvolvido, o que pode ser comparado à solução de análise imersiva.</li>
	<li>Uma medida deve ser aplicada para avaliar o nível de estresse percebido.</li>
	<li>Além deste último ponto, devem ser desenvolvidos recursos para mitigar o nível de estresse enquanto um usuário realiza o procedimento das duas tarefas de análise mencionadas (ou seja, (1) Detecção de Outliers e (2) Reconhecimento de Clusters).</li>
</ol>Com base nos seis pontos mencionados, o protocolo do estudo incorpora o seguinte procedimento. As tarefas de Detecção de Outlier e Análise de Reconhecimento de Cluster devem ser realizadas de forma imersiva usando óculos inteligentes de realidade mista (consulte Tabela de Materiais). Por isso, um novo aplicativo foi desenvolvido. Os sons espaciais devem facilitar a execução de tarefas de análise sem aumentar o esforço mental. Uma funcionalidade de voz deve facilitar a navegação utilizada para a aplicação desenvolvida dos óculos inteligentes de realidade mista (ver Tabela de Materiais). Um teste de rotação mental deve ser a base para distinguir os novatos dos usuários avançados. O nível de estresse é medido com base em um questionário. O desempenho, por sua vez, é avaliado com base no (1) tempo que um usuário requer para as tarefas de análise e com base nos (2) erros que foram cometidos por um usuário para as tarefas de análise. O desempenho no smartglass de realidade mista é comparado com a realização das mesmas tarefas em um aplicativo de desktop 2D recém-desenvolvido e comparável. Além disso, um dispositivo de condutância da pele é usado para medir o nível de condutância da pele como um possível indicador de estresse. Os resultados desta medida estão sujeitos a uma análise mais aprofundada e não serão discutidos neste trabalho. Os autores revelaram em outro estudo com o mesmo dispositivo que considerações adicionais são necessárias24.
Com base nesse protocolo, são abordadas as seguintes cinco questões de pesquisa (QR):
RQ1: As habilidades de imaginação espacial dos participantes afetam significativamente o desempenho das tarefas? RQ2: Existe uma mudança significativa no desempenho da tarefa ao longo do tempo? RQ3: Existe uma mudança significativa no desempenho da tarefa ao usar sons espaciais na solução de análise imersiva? RQ4: A análise imersiva desenvolvida é percebida como estressante pelos usuários? RQ5: Os usuários têm melhor desempenho ao usar uma solução de análise imersiva em comparação com uma abordagem 2D?
A Figura 1 resume o protocolo apresentado em relação a duas escalas. Mostra as medidas desenvolvidas e utilizadas e a sua novidade no que diz respeito ao nível de interação. Como o nível de interação constitui um aspecto importante ao desenvolver recursos para uma configuração de RV, a Figura 1 mostrará melhor a novidade de todo o protocolo desenvolvido neste trabalho. Embora a avaliação dos aspectos dentro das duas escalas utilizadas seja subjetiva, sua avaliação global é baseada no trabalho relacionado atual e nas seguintes considerações principais: Um princípio importante constitui o uso de abstrações de um ambiente para uma interação natural, na qual o usuário se sintonizou. Com relação ao protocolo em questão, a visualização de nuvens de pontos parece ser intuitiva para os usuários e o reconhecimento de padrões em tais nuvens tem sido reconhecido como uma tarefa gerenciável em geral. Outro princípio importante consiste em sobrepor as affordances. Assim, o uso de sons espaciais como os utilizados no protocolo em questão é um exemplo, pois eles se correlacionam com a proximidade de um objeto pesquisado. Os autores recomendam sintonizar as representações de forma que a maioria das informações esteja localizada na zona intermediária, o que é mais importante para a percepção humana. A razão pela qual os autores não incluíram esse princípio foi incentivar o usuário a encontrar o melhor local por si mesmo, bem como tentar se orientar em um espaço de visualização de dados, que é grande demais para ser mostrado de uma só vez. Na abordagem apresentada, não foram feitas mais considerações sobre as características dos dados 3D a serem mostrados. Por exemplo, se uma dimensão é assumida como temporal, os gráficos de dispersão poderiam ter sido mostrados. Os autores consideram esse tipo de visualização geralmente interessante no contexto da Indústria 4.0. No entanto, ele deve ser focado em um conjunto razoavelmente pequeno de visualizações. Além disso, uma publicação anterior já focava na análise colaborativa de dados. Neste trabalho, esta questão de pesquisa foi excluída devido à complexidade das demais questões abordadas neste estudo. Na configuração apresentada aqui, o usuário é capaz de explorar o espaço imersivo andando por aí. Outras abordagens oferecem controladores para explorar o espaço virtual. Neste estudo, o foco está definido na usabilidade por meio da Escala de Usabilidade do Sistema (SUS). Outra publicação anterior realizou um estudo para especialistas em economia, mas com fones de ouvido VR. Em geral, e mais importante, este estudo queixa-se do campo de visão limitado para outros dispositivos, como os óculos inteligentes de realidade mista usados neste trabalho (ver Tabela de Materiais). Suas descobertas mostram que os iniciantes no campo da RV foram capazes de usar a ferramenta analítica de forma eficiente. Isso coincide com as experiências deste estudo, embora neste trabalho os iniciantes não tenham sido classificados para ter experiências de RV ou jogos. Em contraste com a maioria das soluções de RV, a realidade mista não é fixada a uma posição, pois permite rastrear o ambiente real. Abordagens de RV, como mencionar o uso de cadeiras especiais para uma experiência de 360 ° para libertar o usuário de sua área de trabalho. Os autores de indicam que as questões de percepção influenciam o desempenho da análise imersiva; por exemplo, usando sombras. Para o estudo em questão, isso não é viável, pois os óculos inteligentes de realidade mista usados (ver tabela de materiais) não são capazes de exibir sombras. Uma solução alternativa poderia ser um piso virtual, mas tal configuração estava fora do escopo deste estudo. Um estudo de pesquisa no campo da análise imersiva identificou gráficos de dispersão 3D como uma das representações mais comuns de dados multidimensionais. No total, os aspectos mostrados na Figura 1 não podem ser encontrados atualmente compilados em um protocolo que investiga aspectos de usabilidade da análise imersiva para cenários da Indústria 4.0.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>edaMove</td>
			<td>movisens</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HoloLens</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab R2017a</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPY2</td>
			<td>GNU General Public License v2 or later (GPLv2+) (GPLv2+)</td>
			<td></td>
			<td>https://pypi.org/project/rpy2/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPSS 25.0</td>
			<td>IBM</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluating usability aspects of a mixed reality solution for immersive analytics in industry 4.0 scenarios

Na medicina ou na indústria, a análise de conjuntos de dados de alta dimensão é cada vez mais necessária. No entanto, as soluções técnicas disponíveis são muitas vezes complexas de usar. Portanto, novas abordagens, como a análise imersiva, são bem-vindas. A análise imersiva promete experimentar conjuntos de dados de alta dimensão de maneira conveniente para vários grupos de usuários e conjuntos de dados. Tecnicamente, os dispositivos de realidade virtual são usados para permitir análises imersivas. Na Indústria 4.0, por exemplo, cenários como a identificação de valores atípicos ou anomalias em conjuntos de dados de alta dimensão são objetivos de análise imersiva. Nesse contexto, duas questões importantes devem ser abordadas para qualquer solução técnica desenvolvida em análise imersiva: Primeiro, as soluções técnicas estão sendo úteis ou não? Em segundo lugar, a experiência corporal da solução técnica é positiva ou negativa? A primeira questão visa a viabilidade geral de uma solução técnica, enquanto a segunda visa o conforto de uso. Estudos e protocolos existentes, que abordam sistematicamente essas questões, ainda são raros. Neste trabalho, é apresentado um protocolo de estudo, que investiga principalmente a usabilidade para análises imersivas em cenários da Indústria 4.0. Especificamente, o protocolo é baseado em quatro pilares. Primeiro, ele categoriza os usuários com base em experiências anteriores. Em segundo lugar, são apresentadas tarefas, que podem ser usadas para avaliar a viabilidade da solução técnica. Em terceiro lugar, são apresentadas medidas que quantificam o efeito de aprendizagem de um usuário. Em quarto lugar, um questionário avalia o nível de estresse ao executar tarefas. Com base nesses pilares, foi implementada uma configuração técnica que utiliza óculos inteligentes de realidade mista para aplicar o protocolo de estudo. Os resultados do estudo realizado mostram a aplicabilidade do protocolo, por um lado, e a viabilidade da análise imersiva em cenários da Indústria 4.0, por outro. O protocolo apresentado inclui uma discussão sobre as limitações descobertas.

Configurando medidas para o experimento Para a tarefa de detecção de outliers, foram definidas as seguintes medidas de desempenho: tempo, caminho e ângulo. Veja a Figura 6 para as medições.
O tempo foi registrado até que um ponto marcado em vermelho (ou seja, o outlier) fosse encontrado. Essa medida de desempenho indica quanto tempo um participante precisou para encontrar o ponto marcado em vermelho. O tempo é denotado como a variável "...

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Evaluating Usability Aspects of a Mixed Reality Solution for Immersive Analytics in Industry 4.0 Scenarios

Este protocolo delineia a configuração técnica de um aplicativo de realidade mista desenvolvido que é usado para análises imersivas. Com base nisso, são apresentadas medidas, que foram utilizadas em um estudo para obter insights sobre aspectos de usabilidade da solução técnica desenvolvida.

Avaliando aspectos de usabilidade de uma solução de realidade mista para análises imersivas em cenários da Indústria 4.0

In medicine or industry, the analysis of high-dimensional data sets is increasingly required. However, available technical solutions are often complex to ...

evaluating-usability-aspects-mixed-reality-solution-for-immersive

Research

JoVE Journal

Engineering

2.1K visualizações.  Ulm University. Este protocolo delineia a configuração técnica de um aplicativo de realidade mista desenvolvido que é usado para análises imersivas. Com base nisso, são apresentadas medidas, que foram utilizadas em um estudo para obter insights sobre aspectos de usabilidade da solução técnica desenvolvida.

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Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe (casing), and protects metal components from corrosive fluids. These are essential for uncompromised wellbore integrity. Cements can undergo multiple forms of failure, such as debonding at the cement/rock and cement/metal interfaces, fracturing, and defects within the cement matrix. Failures and defects within the cement will ultimately lead to fluid migration, resulting in inter-zonal fluid migration and premature well abandonment. Currently, there are over 1.8 million operating wells worldwide and over one third of these wells have leak related problems defined as Sustained Casing Pressure (SCP)1. 
The focus of this research was to develop an experimental setup at bench-scale to explore the effect of mechanical manipulation of wellbore casing-cement composite samples as a potential technology for the remediation of gas leaks. 
The experimental methodology utilized in this study enabled formation of an impermeable seal at the pipe/cement interface in a simulated wellbore system. Successful nitrogen gas flow-through measurements demonstrated that an existing microannulus was sealed at laboratory experimental conditions and fluid flow prevented by mechanical manipulation of the metal/cement composite sample. Furthermore, this methodology can be applied not only for the remediation of leaky wellbores, but also in plugging and abandonment procedures as well as wellbore completions technology, and potentially preventing negative impacts of wellbores on subsurface and surface environments.

This article reports on a laboratory scale investigation of an existing field procedure and its adaptation for sealing of leaky wellbores. It consists of mechanical expansion of metal pipe, which results in an improved metal/cement bond, ultimate sealing of hydraulic pathways and prevention of gas leaks caused by the presence of a microannular channel.

Expansão mecânica da tubulação de aço como uma solução para Leaky de poços

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe ...

Engenharia

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

Detecção e recuperação de paládio, do ouro e cobalto Metais da Mina Urbana Usando novos sensores / adsorventes Designados com poros em nanoescala em forma de roda de carroça

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. However, the responsiveness of a galvanometer mirror is limited by its inertia; hence, the gain of a galvanometer mirror is reduced when the control path is steep. In this research, we propose a method to extend the corresponding frequency using a pre-emphasis technique to compensate for the gain reduction of galvanometer mirrors in sine-wave path tracking using proportional-integral-differential (PID) control. The pre-emphasis technique obtains an input value for a desired output value in advance. Applying this method to control the galvanometer mirror, the raw gain of a galvanometer mirror in each frequency and amplitude for sine-wave path tracking using a PID controller was calculated. Where PID control is not effective, maintaining a gain of 0 dB to improve the trajectory tracking accuracy, it is possible to expand the speed range in which a gain of 0 dB can be obtained without tuning the PID control parameters. However, if there is only one frequency, amplification is possible with a single pre-emphasis coefficient. Therefore, a sine wave is suitable for this technique, unlike triangular and sawtooth waves. Hence, we can adopt a pre-emphasis technique to configure the parameters in advance, and we need not prepare additional active control models and hardware. The parameters are updated immediately within the next cycle because of the open loop after the pre-emphasis coefficients are set. In other words, to regard the controller as a black box, we need to know only the input-to-output ratio, and detailed modeling is not required. This simplicity allows our system to be easily embedded in applications. Our method using the pre-emphasis technique for a motion-blur compensation system and the experiment conducted to evaluate the method are explained.

We propose a method to extend the corresponding frequency by using a pre-emphasis technique. This method compensates for the gain reduction of a galvanometer mirror in sine-wave path tracking using proportional-integral-differential control.

Metodologia ganho de compensação para uma varredura senoidal de um espelho Galvanômetro em Proporcional-Integral-Diferencial de controle usando técnicas de pré-ênfase

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. ...

Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and subsequent safety issues becomes increasingly important. In a Li-ion cell setup, the voltage measurement across the positive and negative terminals inherently includes the effect of the cathode and anode which are coupled and sum to the total cell performance. Accordingly, the ability to monitor the degradation aspects associated with a specific electrode is extremely difficult because the electrodes are fundamentally coupled. A three-electrode setup can overcome this problem. By introducing a third (reference) electrode, the influence of each electrode can be decoupled, and the electrochemical properties can be measured independently. The reference electrode (RE) must have a stable potential that can then be calibrated against a known reference, for example, lithium metal. The three-electrode cell can be used to run electrochemical tests such as cycling, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Three-electrode cell EIS measurements can elucidate the contribution of individual electrode impedance to the full cell. In addition, monitoring the anode potential allows the detection of electrodeposition due to lithium plating, which can cause safety concerns. This is especially important for the fast charging of Li-ion batteries in electric vehicles. In order to monitor and characterize the safety and degradation aspects of an electrochemical cell, a three-electrode setup can prove invaluable. This paper aims to provide a guide to constructing a three-electrode coin cell setup using the 2032-coin cell architecture, which is easy to produce, reliable, and cost-effective.

Three-electrode cells are useful in studying the electrochemistry of lithium-ion batteries. Such an electrochemical setup allows the phenomena associated with the cathode and anode to be decoupled and examined independently. Here, we present a guide for construction and use of a three-electrode coin cell with emphasis on lithium plating analytics.

Preparação de célula de moeda de três-elétrodo e eletrodeposição Analytics para baterias do lítio-íon

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and ...

Application of Design Aspects in Uniaxial Loading Machine Development

In terms of accurate and precise mechanical testing, machines run the continuum. Whereas commercial platforms offer excellent accuracy, they can be cost-prohibitive, often priced in the $100,000 - $200,000 price range. At the other extreme are stand-alone manual devices that often lack repeatability and accuracy (e.g., a manual crank device). However, if a single use is indicated, it is over-engineering to design and machine something overly elaborate. Nonetheless, there are occasions where machines are designed and built in-house to accomplish a motion not attainable with the existing machines in the laboratory. Described in detail here is one such device. It is a loading platform that enables pure uniaxial loading. Standard loading machines typically are biaxial in that linear loading occurs along the axis and rotary loading occurs about the axis. During testing with these machines, a load is applied to one end of the specimen while the other end remains fixed. These systems are not capable of conducting pure axial testing in which tension/compression is applied equally to the specimen ends. The platform developed in this paper enables the equal and opposite loading of specimens. While it can be used for compression, here the focus is on its use in pure tensile loading. The device incorporates commercial load cells and actuators (movers) and, as is the case with machines built in-house, a frame is machined to hold the commercial parts and fixtures for testing.

Here we present a protocol to develop a pure uniaxial loading machine. Critical design aspects are employed to ensure accurate and reproducible testing results.

Aplicação de aspectos do Design no desenvolvimento de máquina de carregamento Uniaxial

In terms of accurate and precise mechanical testing, machines run the continuum. Whereas commercial platforms offer excellent accuracy, they can be ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament fabrication (FFF) is an inexpensive method used most frequently by consumers. Studies with 3D printers have shown that during the printing process particulate and volatile substances are released. Handheld 3D printing pens also use the FFF method but the consumer&#8217;s proximity to the 3D pens gives reason to higher exposure compared to a 3D printer. At the same time, 3D printing pens are often marketed for children who could be more sensitive to the printing emission. The aim of this study was to implement a low cost method to analyze the emissions of 3D printing pens. Polylactide (PLA) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) filaments of different colors were tested. In addition, filaments containing metal and carbon nanotubes (CNTs) were analyzed. An 18.5 L chamber and sampling close to the emission source was used to characterize emissions and concentrations near the breathing zone of the user.
Particle emissions and particle size distributions were measured and the potential release of metal particles and CNTs investigated. Particle number concentrations were found in a range of 105 - 106 particles/cm3, which is comparable to previous reports from 3D printers. Transmission electron microscopy (TEM) analysis showed nanoparticles of the different thermoplastic materials as well as of metal particles and CNTs. High contents of metal were observed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).
These results call for a cautious use of 3D pens due to potential risk to the consumers.

This protocol presents a method to analyze the emission of 3D printing pens. Particle concentration and particle size distribution of the released particle is measured. Released particles are further analyzed with transmission electron microscopy (TEM). Metal content in filaments is quantified by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).

Impressão 3D - Avaliando emissões de partículas de uma caneta de impressão 3D

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Solution Blow Spinning of Polymeric Nano-Composite Fibers for Personal Protective Equipment

Light-weight, protective armor systems typically consist of high modulus (&#62;109 MPa) and high-strength polymeric fibers held in place with an elastic resin material (binder) to form a non-woven, unidirectional laminate. While significant efforts have focused on improving the mechanical properties of the high-strength fibers, little work has been undertaken to improve the properties of the binder materials. To improve the performance of these elastomeric polymer binders, a relatively new and simple fabrication process, known as solution blow spinning, was used. This technique is capable of producing sheets or webs of fibers with average diameters ranging from the nanoscale to the microscale. To achieve this, a solution blow spinning (SBS) apparatus has been designed and built in the laboratory to fabricate non-woven fiber mats from polymer elastomer solutions.
In this study, a commonly used binder material, a styrene-butadiene-styrene block-co-polymer dissolved in tetrahydrofuran, was used to produce nanocomposite fiber mats by adding metallic nanoparticles (NPs), such as iron oxide NPs, that were encapsulated with silicon oil and thus incorporated in the fibers formed via the SBS process. The protocol described in this work will discuss the effects of the various critical parameters involved in the SBS process, including the polymer molar mass, the selection of the thermodynamically appropriate solvent, the polymer concentration in solution, and the carrier gas pressure to assist others in performing similar experiments, as well as provide guidance to optimize the configuration of the experimental setup. The structural integrity and morphology of the resultant non-woven fiber mats were examined using scanning electron microscopy (SEM) and elemental X-ray analysis via energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The goal of this study is to evaluate the effects of the various experimental parameters and material selections to optimize the structure and morphology of the SBS fiber mats.

The primary goal of this study is to describe a protocol to prepare polymeric fiber mats with consistent morphology via solution blow spinning (SBS). We aim to use SBS to develop novel, tunable, flexible polymeric fiber nanocomposites for various applications, including protective materials, by incorporating nanoparticles in a polymer-elastomer matrix.

Solução de Fiação por Sopro de Fibras Poliméricas Nano-Compósitas para Equipamentos de Proteção Individual

Light-weight, protective armor systems typically consist of high modulus (&#62;109 MPa) and high-strength polymeric fibers held in place with an elastic ...

Evaluating the Electrochemical Properties of Supercapacitors using the Three-Electrode System

The three-electrode system is a basic and general analytical platform for investigating the electrochemical performance and characteristics of energy storage systems at the material level. Supercapacitors are one of the most important emergent energy storage systems developed in the past decade. Here, the electrochemical performance of a supercapacitor was evaluated using a three-electrode system with a potentiostat device. The three-electrode system consisted of a working electrode (WE), reference electrode (RE), and counter electrode (CE). The WE is the electrode where the potential is controlled and the current is measured, and it is the target of research. The RE acts as a reference for measuring and controlling the potential of the system, and the CE is used to complete the closed circuit to enable electrochemical measurements. This system provides accurate analytical results for evaluating electrochemical parameters such as the specific capacitance, stability, and impedance through cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Several experimental design protocols are proposed by controlling the parameter values of the sequence when using a three-electrode system with a potentiostat device to evaluate the electrochemical performance of supercapacitors. Through these protocols, the researcher can set up a three-electrode system to obtain reasonable electrochemical results for assessing the performance of supercapacitors.

The protocol describes the evaluation of various electrochemical properties of supercapacitors using a three-electrode system with a potentiostat device.

Avaliando as Propriedades Eletroquímicas dos Supercapacitores utilizando o Sistema de Três Eletrodos

The three-electrode system is a basic and general analytical platform for investigating the electrochemical performance and characteristics of energy ...

The Immersive Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping Platform for the Assessment of Instrumental Activities of Daily Living

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing clinical and performance-based IADL assessments are not feasible for integration into clinical medicine. Virtual reality (VR) is a powerful yet underutilized tool that could advance the diagnosis and treatment of neurological disease. An impediment to the adoption and scaling of VR in clinical neurology is VR-related sickness resulting from sensory inconsistencies between the visual and vestibular systems (i.e., locomotion problem).
The Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping (CC-VRS) platform attempts to solve the locomotion problem by coupling an omnidirectional treadmill with high-resolution VR content, enabling the user to physically navigate a virtual grocery store to simulate shopping. The CC-VRS consists of Basic and Complex shopping experiences; both require walking 150 m and retrieving five items. The Complex experience has additional scenarios that increase the cognitive and motor demands of the task to better represent the continuum of activities associated with real-world shopping. The CC-VRS platform provides objective and quantitative biomechanical and cognitive outcomes related to the user&#39;s IADL performance. Initial data indicate that the CC-VRS results in minimal VR-sickness and is feasible and tolerable for older adults and patients with Parkinson&#39;s disease (PD). The considerations underlying the development, design, and hardware and software technology are reviewed, and initial models of integration into primary care and neurology are provided.

Virtual reality (VR) is a powerful yet underutilized approach to advance the diagnosis and treatment of neurological disease. The Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping platform combines state-of-the-art VR content with an omnidirectional treadmill to quantify instrumental activities of daily living-a proposed prodromal marker of neurological disease.

A Plataforma de Compras de Realidade Virtual da Clínica Cleveland Imersiva para a Avaliação das Atividades Instrumentais da Vida Diária

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing ...

Development of Efficient OLEDs from Solution Deposition

The use of highly efficient organic emitters based on the thermally activated delayed fluorescence (TADF) concept is interesting due to their 100% internal quantum efficiency. Presented here is a solution deposition method for the fabrication of efficient organic light-emitting diodes (OLEDs) based on a TADF emitter in a simple device structure. This fast, low-cost, and efficient process can be used for all OLED emissive layers that follow the host-guest concept. The fundamental steps are described along with necessary information for further reproduction. The goal to establish a general protocol that can be easily adapted for principal organic emitters currently under study and development.

Presented here is a protocol for the fabrication of efficient, simple, solution-deposited organic light-emitting diodes with low roll-off.