人机交互的柔软变革:CHI & HRI上的新潮科技

WellDesign

2024-08-08 16:41:00

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会呼吸的软体机器人


交互设计(Interaction Design)作为设计留学中的一大热门专业,备受瞩目。无论是从学术研究还是职业发展的角度来看,交互设计都展现出了极大的潜力和广泛的应用前景。


它不仅涉及到用户体验的优化,更涵盖了人机交互(Human-Computer Interaction)、用户界面设计(UI Design)、用户体验设计(UX Design)等多个细分领域。


那在人机交互(HCI)的前沿研究领域中,对比刚性机器人来说,软体机器人具有更强的灵活性、适应性、安全性等特点,不再是冷冰冰的机器人。


软体机器人,是集材料科学、机械工程、智能控制等多领域先进技术于一体 。


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不同于传统的电力或液压驱动,气动驱动具有高效能转换、快速响应、低成本维护等显著特点。


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通过独特的充气与放气机制气动技术,能够让机器人的形态与功能更加灵活多变,能够满足不同场景下的多样化需求。
国际顶级人机交互会议CHI(Conference on Human Factors in Computing Systems)和HRI(Human-Robot Interaction)中,也有许多关于气动驱动的软机器人以及更广泛的人机交互案例。


HRI ACM/IEEE人机交互国际会议


HRI (Human-Robot Interaction)是一个单轨、高度选择性的年度会议,旨在展示人机交互方面的最佳研究,这些研究根植于机器人学、心理学、认知科学、人机交互、人为因素、人工智能、组织行为学、人类学和许多其他领域。


With Every Breath:测试柔软的机器人表面对注意力和压力的影响


来源HRI '24会议论文集——科罗拉多大学、康奈尔大学


城市生活的节奏和速度可能会给城市居民带来压力,作者开发了几种新型气动柔软的机器人表面,可以嵌入到小型室内生活空间中,以促使行为干预,并为减轻压力提供积极的干扰。


其中气动驱动的软体机器人是可变形的,减少了由刚体机器人引起的安全问题,用于制造许多软机器人的有机硅具有柔软、柔顺的质量,是一种对人类友好的材料,并使它们非常适合用于治疗目的,以支持健康。


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来源于ACM官网


参与者与软机器人表面接触,该表面旨在模拟自然的益处,并提供治疗性行为干预以减轻压力。


许多 HRI 研究侧重于与人类规模的软机器人的社交互动,而这项研究调查了一个嵌入环境中的大型非拟人化机器人。图片

(a) 两个柔软的机器人表面面板执行海洋启发的运动,

(b) 空气管设置图


在研究中包括了这两种行为即海浪运动和定时呼吸模式

系统指导用户进行放松的呼吸练习,是通过引导呼吸直接支持情绪调节,进行积极的行为干预。


另外海浪运动是以自然为灵感,为了恢复认知注意力能力。


CHI: Conference on Human Factors in Computing Systems


SnapInflatables:设计具有卡扣不稳定性的充气设备,以实现响应式交互

来源CHI '24会议论文集——浙江大学等


SnapInflatables是利用充气玩具的直通不稳定性,实现了安全、多尺度的交互,具有可调节的灵敏度和力反应。


研究者设计了六种类型的热封结构,使充气设备能够实现具有不同反应和触发方向的多功能直通式被动运动


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块状结构可实现超灵敏状态,以实现快速能量释放和力放大。


根据实验,研究者还开发了一种设计工具,用于创建所需的充气直通形状和运动,并提供预览和充气模拟。


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在人机交互中,研究人员用它们来设计更多可弹出的产品,包括提供触觉反馈等,并实现机械逻辑控制。


通过不同的充气直通结构进行了更多的示例应用,设计了包括自锁医用担架、交互式动物、弹跳按钮等,展示增强的被动与充气设备的交互。


其中采用的可充气结构,可以从平面状态快速充气到3D,这样的形式易于储存和运输。


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