Interacting with Wearable Computers: Techniques and Their Application in Wayfinding Using Digital Maps

Abstract

Tietokonetta kutsutaan puettavaksi silloin, kun se on riittävän pieni ja helppokäyttöinen liitettäväksi saumattomaksi, näkymättömäksi osaksi käyttäjän vaatetusta. Lisäksi sen on oltava aina valmiina käyttöön ja täysin käyttäjän itsensä hallittavissa. Puettava tietokone on siten erittäin henkilökohtainen; lisäksi se on myös jatkuvasti käyttäjänsä mukana ­ aina siellä, missä vaatteetkin ovat. Yksi luontevimpia puettavan tietokoneen käyttöalueita ovatkin paikkasidonnaiset palvelut ja tehtävät. Tässä työssä tarkastellaan yhtä tällaista tehtävää ­ tien löytämistä haluttuun maantieteelliseen kohteeseen puettavan tietokoneen avulla.

Työ jakautuu kahteen pääosa-alueeseen. Toisaalta tutkimuskohteena on ihmisen ja sähköisten karttojen välinen vuorovaikutus, toisin sanoen se, miten sähköisen kartan pitäisi puettavan tietokoneen kanssa käytettynä toimia. Varsinaisten karttojen lisäksi tutkimus käsittelee myös muuta paikkasidonnaista tietoa, erityisesti sen esittämistä ja vuorovaikutusta sen kanssa. Toisena tutkimuskohteena on ihmisen ja tietokoneen välinen vuorovaikutus. Tältä osin tutkimuskysymyksenä on, miten puettavaa tietokonetta voisi mahdollisimman helposti ja tehokkaasti ohjata ja hallita käyttöympäristöstä riippumatta. Tutkimuksen tuloksena on syntynyt useita uusia vuorovaikutustekniikoita sekä uutta tietämystä siitä, millainen puettavan tietokoneen kanssa käytettävän sähköisen kartan tulisi olla.

Tutkimuksen osa-alueiden mukaisesti työ lähestyy aihetta kahdesta suunnasta. Yhtenä lähtökohtana on perinteisten paperikarttojen käyttö: miten ihmiset käyttävät karttoja, millaisia ongelmia karttojen käytössä on, ja miten nämä seikat voidaan huomioida sähköisten mobiilikarttojen kehittämisessä. Toinen lähestymistapa pohtii puettavien tietokoneiden aiheuttamia uusia haasteita niin navigoinnille kuin vuorovaikutuksellekin. Tavoitteena on mahdollisimmin yksinkertainen ja helposti opittava vuorovaikutus.

Koska varsinaisia, kaikki vaadittavat ehdot täyttäviä puettavia tietokoneita ei vielä ole saatavilla, on tutkimusta varten kehitetty puettavan tietokoneen prototyyppi, joka on varustettu silmikkonäytöllä ja erityisellä vyöllä koneen ja sen lisälaitteiden kiinnittämiseksi. Tätä prototyyppiä hyödyntäen uudet vuorovaikutustekniikat on suunnitteluvaiheen jälkeen toteutettu ja niiden toimivuus on tarkistettu käyttäjätestein. Saadut tulokset on analysoitu ja tekniikasta on kehitetty seuraava versio. Työ perustuu siten sekä konstruktiivisiin että empiirisiin menetelmiin.

Väitöskirja luo pohjaa karttojen ja navigointia helpottavien toimintojen siirtämiseksi paperilta ja pöytätietokoneiden ruudulta henkilökohtaisempiin laitteisiin ­ sellaisiin, jotka kulkevat käyttäjän mukana ja ovat käytettävissä missä ja milloin tahansa. Vaikka työ keskittyy puettaviin tietokoneisiin, ovat tulokset kuitenkin jo nyt monilta osin sovellettavissa ja hyödynnettävissä muissa mobiilipäätelaitteissa, kuten matkapuhelimissa, kun varsinaiset puettavat tietokoneet vielä odottavat tulemistaan.

Wearable computers are a special case of mobile computers. They are either embedded in clothing, or they may even be the clothing. They are very personal in nature, being always with the user, always on and always ready. The aim in developing wearable computers is to provide the user with instant and easy-to-use access to digital information sources anytime, anywhere. Wearable computers are a potential platform for several location-aware software applications. One such application is a personal navigation assistant that is aware of the user s current geographical location, and has access to a database that contains maps of the current surroundings. Equipped this way, the assistant can provide the user with easy to understand and real-time instructions on how to reach a specific destination, and assist in exploring the environment without getting lost. This dissertation addresses the issues that arise when personal navigation assistants for wearable computers are developed. The research comprises eight studies in the areas of human-map interaction, wearable computing, and human-computer interaction. Two research methods have been applied: in the constructive research part, a navigation application, including several interaction techniques suitable for wearable use, has been developed. In the empirical research part, the methods and techniques developed have been evaluated to assess their usability. As a result ­ in addition to the navigation application itself ­ a set of user interaction techniques and interface components that support the various tasks needed in wayfinding has been proposed. These include a finger-based interaction technique, an efficient list searching technique, and a novel pocket-based user interface metaphor. The results also include guidelines for designing the map behavior while navigating.