现代飞机的维护是一个复杂的过程。使用具备3D信息可视化的增强现实智能眼镜应能让飞机维修工作变得更加便捷。指令、显示和技术工具等虚拟元素可通过手势、语音和凝视控制操作。借助增强现实系统，弗劳恩霍夫通信、信息处理与人机工效学研究所的研究人员已开发出维护空中客车A400M的概念和解决方案。

现代飞机配备了无数的机械和电子设备和零部件。在像空客A400M这样的飞机中，发动机本身由超过10,000个独立零件组成。因此，飞机的维修保养工作是具有重要挑战性的任务。迄今为止，印刷的操作手册一直指导飞机机械师进行这项困难的工作。然而，这些系统结构化的手册很繁琐，使用起来可能会有困难，尤其是当需要同时参考多本手册时。

在像驾驶舱这样狭小的区域内，翻阅文件会导致空间问题和信息不清晰的情况。此外，对于复杂的装配任务的二维图示并不总是能自解释，有时可能会引导错误。在最糟糕的情况下，这可能导致维修错误的发生。而通过在使用增强现实智能眼镜时在佩戴者的视野中叠加虚拟的三维指南，可以解决这些问题，并从长远来看取代二维的维修指导。

在弗劳恩霍弗FKIE的“人机系统”部门的“Ariel”项目中，研究人员评估了增强现实技术如何在飞机维修中帮助飞机机械师，以“驾驶舱安装显示器”和“车间电池维护”两个应用案例作为示范。

为了Airbus A400M的原型概念，我们使用了两种类型的增强现实眼镜——微软HoloLens 2和爱普生Moverio BT-300进行测试。重点在于设计适合的3D信息可视化和交互技术，比如手势、凝视和语音控制。在测试中，涉及了五位飞机机械师，考虑到了可用性、用户体验和舒适度等问题。

专属的互动概念

"概念的开发包括许多方面，例如考虑了领域专家的知识、分析测试人员在工作场所采取的方法、检查他们的个人装备以及与AR智能眼镜的兼容性，并根据使用、组织和设计等各个方面的不同需求，为每副眼镜开发了独特的互动概念，"人机系统部门的科学家马丁·芒特解释道，总结了这个行动方针的过程。

这些概念也被应用于截然不同的领域：首先是驾驶舱，其中有限的手势交互以及提高的噪音水平限制了可能的语音识别。此外，还有一个适用于车间环境的概念。通过控制照明，它非常适合自动检测物体。

“我们扩展了现有的规定，以3D形式进行实施，并通过在虚拟显示的零件上直接呈现的动画补充了一些步骤。例如，可能包括测量电池的电阻或在驾驶舱模型上进行特殊标注，”研究人员说道。

高度多用途的交互元素

团队使用多模输入技术，使用户能够独立地与任务或特定环境变量的限制相互作用。为此，设计了可以通过凝视和手势控制操作的多种交互元素。在使用凝视控制时，考虑了各种方法以避免不需要的输入。

最终，决定通过短暂凝视交互元素来实现输入。一个指示器（类似于进度条）会填满，显示用户还需要注视该元素多长时间才能触发它。或者，用户可以用食指点击交互元素来激活它。

智能眼镜的直观互动

总体而言，参与者将这种互动评为“直观”。注视控制受到了赞扬，大部分测试者都更喜欢它而非手势或语音控制。在电池维护过程中，直接叠加相关信息有助于识别特定的组件。用于额外说明装配任务的动画得到了积极评价。

另一方面，在使用手势控制时存在一些不确定性。因此，除了演示应用程序外，研究团队还开发了一个学习环境，利用动画来教授用户基本手势和交互技巧。

远程维护作为一项更进一步的选择

下一步是能够记录和数字化工作状态的文档和笔记。还应该有可能调用专家。"我们希望解决主要侧重于参与者互动的远程维护任务，" Mundt说。除了已分析的使用案例外，研究人员还想进一步探索应用领域，因为其他行业也可以从增强现实在维护和修理工作中的应用中受益。

因此，在某种程度上，能源领域技术工人的短缺问题可以得到一定的弥补。例如，增强现实技术可以协助经验较少的技术人员安装热泵，因为三维逐步指导说明也可以安全地引导初学者完成维护任务。