ISO 9241-9202024 人体系统相互作用的人类工效学.第920部分触觉和触觉相互作用（ISO 9241-9202009人体系统相互作用的人类工效学修订版.第920部分触觉和触觉相互作用指南）标准立项发展报告

人体系统相互作用的人类工效学第920部分：触觉和触觉相互作用标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Ergonomicsofhuman-systeminteraction—Part920:Tactileandhapticinteractions摘要关键词：人类工效学；触觉交互；人机交互；国际标准；ISO9241系列；用户体验Keywords:Ergonomics;TactileInteraction;Human-ComputerInteraction;InternationalStandard;ISO9241Series;UserExperience一、引言1.1研究背景触觉是人类感知外部世界的重要通道，承载着关于物体质地、温度、压力、振动等丰富信息的传递功能。在人机交互领域，触觉通道长期处于以视觉和听觉为主导的交互范式之下的辅助地位。然而，近十年来，随着触觉传感技术、微型振动马达、压电驱动器及超声悬浮等硬件的快速发展，触觉反馈已从简单的振动提示演变为能够传递复杂信息的高带宽交互通道。当前，触觉交互技术已广泛应用于消费电子产品的触摸屏反馈、虚拟现实环境中的力觉再现、医疗手术机器人的遥操作力感知、汽车驾驶中的注意力预警以及无障碍辅助设备等领域。然而，技术的快速迭代与标准规范的相对滞后形成了鲜明反差——不同厂商的触觉反馈设备在感知阈值、信号编码方式、交互性能指标等方面缺乏统一的技术基准，导致用户体验参差不齐、产品互操作性差、测试评估方法不一致等问题日益突出。1.2标准化需求分析在此背景下，国际标准化组织（ISO）认识到亟需对触觉与触觉交互进行系统性的标准化工作。ISO9241系列标准作为人机交互领域最具影响力的国际标准框架，其第920部分的修订被提上议事日程。2009年发布的ISO9241-920首版提供了触觉交互设计的基础指南，但随着技术生态的深刻变革，该版本在触觉感知机制的理论深度、新型交互设备的覆盖范围以及评估方法的可操作性等方面已难以满足产业发展的实际需求。因此，ISO/TC159/SC4于2020年正式启动该标准的系统修订工作，历经四年的多轮讨论与草案迭代，最终形成了2024年新版标准。二、标准概述2.1标准基本信息ISO9241-920:2024《人体系统相互作用的人类工效学第920部分：触觉和触觉相互作用》由国际标准化组织（ISO）发布，归口管理单位为ISO/TC159/SC4（人类工效学技术委员会人机交互分技术委员会）。该标准替代了ISO9241-920:2009版本，是ISO9241"人体系统相互作用的人类工效学"系列标准的第920部分。标准发布日期为2024年10月11日，现行有效。标准语言为英语，分类号属于IT终端和其他外围设备领域。2.2标准定位与适用范围该标准定位于为触觉和触觉交互系统的设计、开发与评估提供人类工效学原则与指导。其适用对象包括但不限于以下交互形态：-触摸屏界面中的振动触觉反馈设计；-可穿戴设备（如智能手表、手环）中的触觉通知与信息编码；-虚拟现实和增强现实环境中的触觉再现与力反馈；-游戏控制器、方向盘、操纵杆等游戏与模拟设备中的触觉效果设计；-消费电子产品的物理按键、触摸板和触控面板的触觉设计；-面向视觉或听觉障碍人士的无障碍触觉交互界面。2.3标准主要内容架构ISO9241-920:2024在保留2009年版核心框架的基础上进行了结构性优化，主要内容涵盖以下技术板块：（1）触觉感知的人类工效学基础：系统阐述了人体触觉感知系统的生理机制与心理物理学特征，包括皮肤Mechanoreceptors的分布与功能、触觉空间分辨率和时间分辨率的量化参数、不同身体部位的触觉敏感度差异等，为交互设计提供感知层面的理论依据。（2）触觉交互设备与系统分类：将触觉交互设备按工作原理和反馈类型划分为振动触觉设备、力反馈设备、电触觉刺激设备、热触觉反馈设备等类别，并针对每类设备提出了相应的人类工效学设计要求。（3）触觉信息编码与呈现设计指导：规定了触觉信号的时间参数、频率参数、幅度参数和空间分布参数的设计准则，对触觉信息的辨识度、记忆性及与视觉听觉通道的跨模态一致性提出了指导性要求。（4）触觉交互的用户体验评估方法：提供了主观评价量表、任务绩效测量和生理信号测量等多层次的评估方法论框架。（5）特殊人群与无障碍设计要求：明确了老年用户、触觉感知能力减退者及视障用户等特殊群体的触觉交互设计考量。三、标准的修订背景与主要技术变化3.1修订的驱动因素3.1.1技术发展驱动2010年代以来，触觉交互技术经历了从实验室走向消费市场的关键转变。线性谐振执行器（LRA）和压电执行器（PiezoActuator）的广泛应用使高清触觉反馈（HDHaptics）成为智能手机的标配功能；超声中悬（UltrasoundMid-airHaptics）技术实现了无需接触的空中触觉反馈；穿戴式触觉手套和气动式力反馈设备为虚拟现实交互提供了前所未有的沉浸感。这些新型设备的涌现使得2009年版标准中主要以振动触觉为对象的指南内容覆盖范围明显不足。3.1.2应用场景变迁驱动远程医疗手术、自动驾驶人机交互、元宇宙虚拟社交等新兴应用场景对触觉交互的可靠性、安全性和体验质量提出了更高要求。尤其是在安全攸关场景（如手术机器人、飞行模拟器）中，触觉反馈的精确性和一致性直接关系到操作安全和任务绩效，需要明确的技术标准予以约束和指导。3.1.3学术研究进展驱动过去十五年间，触觉感知与交互领域的学术研究取得了长足进展。触觉错觉（HapticIllusion）的系统化研究、多模态感知整合的贝叶斯模型、触觉注意力机制等方面的理论突破，为标准的修订提供了坚实的科学基础。ISO/TC159/SC4在修订过程中广泛吸纳了学术界的最新研究共识，使标准内容更具科学前沿性。3.2主要技术变化相较于2009年版，ISO9241-920:2024在以下方面实现了显著升级：第一，理论框架的系统化升级。新版标准引入了更加精细的触觉感知理论模型，将触觉感知通道细分为皮肤觉（CutaneousSense）、运动觉（KinestheticSense）和触觉知觉（TactilePerception）三个层次进行分析，并增加了多模态交互中触觉与其他感觉通道相互作用（即跨模态效应）的指导内容。第二，设备分类体系的全面扩增。2009年版主要以振动触觉设备为默认对象，而新版标准增加了对力反馈设备、超声触觉设备、电触觉刺激设备及热触觉反馈设备的专门条款，覆盖了当前主流和前沿的触觉交互技术形态。第三，评估方法的可操作性提升。新标准在原有基础上细化了触觉交互系统的工效学评估流程，增加了针对不同应用场景的评估指标推荐表，为工程实践提供了更加明确的指导。第五，新增术语定义与一致性声明指南。新标准补充了与触觉交互相关的术语和定义，并提供了标准一致性声明的规范格式，便于各相关方声明其产品与标准的符合程度。四、标准的主要参与单位介绍4.1ISO/TC159/SC4概况ISO9241-920:2024由ISO/TC159/SC4"人机交互的人类工效学"分技术委员会负责制定。该分技术委员会成立于20世纪80年代中期，是国际人机交互工效学领域最具权威性的标准化技术组织。SC4的工作范围涵盖人机交互过程、输入输出设备、交互界面设计、交互对象与显示布局、以及交互系统的可用性等方面，其制定的ISO9241系列标准是全球人机交互领域引用最为广泛的标准族。4.2主要起草单位介绍：中国电子技术标准化研究院在ISO9241-920:2024的修订过程中，中国电子技术标准化研究院作为中国在该标准制修订工作中的核心支撑单位，发挥了重要的技术贡献作用。中国电子技术标准化研究院（ChinaElectronicsStandardizationInstitute，CESI）创建于1963年，是工业和信息化部直属的电子信息技术领域标准化专业机构，也是工业和信息化部电子工业标准化研究院。该院长期从事电子信息技术领域的标准研制、试验检测、认证评估与行业服务工作，是ISO/IEC多个技术委员会的国内技术对口单位和重要参与方。在触觉交互与人机工程标准化领域，中国电子技术标准化研究院组建了专门的研究团队，依托其实验室资源和标准化工作经验，系统开展触觉交互设备性能测试方法和工效学评价指标体系的研究工作。在ISO9241-920:2024的修订过程中，该院专家作为中国国家成员体的技术代表，深度参与了多项关键议题的讨论和技术草案的编制，在触觉感知性能评估方法框架、多模态交互中触觉反馈的人因设计原则以及新型触觉交互设备的工效学测试方案等方向提出了具有建设性的技术提案。此外，该院还积极推动国内触觉交互标准化工作与ISO国际标准制定工作的协同联动，先后牵头制定了多项与触觉交互相关的国家标准和行业标准，构建了国际标准与国内标准良性互促的工作机制。这一工作机制不仅有效提升了中国在触觉交互标准化领域的国际话语权，也为国内触觉交互产业的规范化发展提供了重要的标准基础设施。五、标准的技术影响与应用前景5.1对产业界的规范与引领作用ISO9241-920:2024的发布对触觉交互产业链各环节均产生深远影响。对于触觉驱动器、触觉控制芯片和触觉模组供应商而言，标准明确了器件级工效学指标要求和测试方法，有助于统一产品性能标称口径，降低下游厂商的选型与验证成本。对于整机厂商（智能手机、平板电脑、VR/AR头显、游戏设备、车载终端等），标准提供了符合人类触觉感知特性的交互设计方案，有助于提升产品体验的一致性和用户满意度。对于软件与内容开发者，标准中的触觉信息编码原则和跨模态一致性指南为触觉内容的创作与呈现提供了明确的技术参考。5.2对新兴应用场景的支撑作用在元宇宙与虚拟现实领域，触觉反馈被视为实现"在场感"（Presence）的核心技术通道之一。ISO9241-920:2024为虚拟环境中触觉再现的逼真度和舒适性提供了设计阈值和评估方法，对沉浸式体验的品质保障具有重要意义。在远程医疗与机器人手术领域，力反馈的精确性和稳定性直接关系到手术安全。标准中对力反馈设备的工效学设计要求和性能评估指南，为手术机器人触觉反馈系统的设计与验证提供了重要参考。在智能座舱与自动驾驶领域，随着驾驶员视觉注意力从道路转移到信息娱乐系统，触觉反馈作为一种有效的注意力保持通道正在受到越来越多的重视。标准的发布为车载触觉交互设计提供了相应的工效学依据。在无障碍与包容性设计领域，标准中新增的特殊人群设计指导体现了社会对信息无障碍需求的日益重视，为面向视障、听障及老年群体的触觉交互产品设计提供了系统的技术指引。5.3对国际标准体系的完善作用ISO9241-920:2024是ISO9241系列标准体系的重要有机组成部分。该标准与系列中的其他部分（如ISO9241-110:2020《交互原理》、ISO9241-112:2017《信息呈现原则》、ISO9241-125:2017《视觉信息呈现指南》等）共同构成了覆盖视觉、听觉、触觉等多通道的人机交互工效学标准矩阵。该标准的完善进一步充实了ISO9241系列在非视觉交互通道方面的标准覆盖能力，使该系列标准族能够更好地回应多模态交互、自然交互等前沿发展方向的需求。六、结论与展望6.1结论ISO9241-920:2024《人体系统相互作用的人类工效学第920部分：触觉和触觉相互作用》的正式发布，标志着触觉交互领域国际标准化工作进入了一个新阶段。作为ISO9241系列的重要组成部分，该标准通过系统性的修订，在理论深度、设备覆盖度、评估可操作性和无障碍设计等方面实现了全面升级，为全球触觉交互技术的规范化发展提供了权威的技术依据。标准的发布不仅回应了技术演进的迫切需求，也体现了国际标准化组织对用户体验和人本设计理念的一贯坚持。6.2展望展望未来，触觉交互技术仍将保持快速演进态势。AI驱动的触觉内容生成、5G/6G网络支持下的远程实时触觉传输、柔性可穿戴触觉显示等方向正在不断拓展触觉交互的技术边界。ISO9241-920:2024作为该领域的基石性标准，为触觉交互技术的持续创新和规范发展奠定了坚实基础。建议国内相关企业和研究机构积极跟踪该标准的实施动态，在消化吸收国际标准内容的基础上，结合国内产业实际和技术积累，同步推进国家标准和行业标准的制修订工作，制定符合我国产业特点的配套标准，促进触觉交互技术在我国相关领域的健康有序发展。同时，积极参与ISO/TC159/SC4后续的标准制修订工作和标准实施反馈工作，持续提升我国在国际人机交互标准化领域的话语权和影响力。参考文献[1]ISO9241-920:2024,Ergonomicsofhuman-systeminteraction—Part920:Tactileandhapticinteractions[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]ISO9241-920:2009,Ergonomicsofhuman-systeminteraction—Part920:Guidanceontactileandhapticinteracti