人机交互技术范例

前言:一篇好的文章需要精心雕琢,小编精选了8篇人机交互技术范例,供您参考,期待您的阅读。

人机交互技术

人机交互技术范文1

关键词:汽车语音助手;人机交互;设计

1人机交互技术及语音助手

人机交互归umanComputerInteraction,HCI),是指人与计算机系统之间通过某种“语言”,以一定的交互方式,完成确定任务的人与计算机之间的信息交换过程[o},汽车人机交互(HumanVehicleInteraction,HVI)属于人机交互研究的分支[2]。语音助手,起初作为手机APP出现,通过与用户对话的方式,帮助用户解决问题。随着人工智能相关领域研究发展,其功能出现了灵活多样的变化,具体包括机器学习、语音识别、图象识别、自然语言处理、智能搜索等[0。如今在手机、家电、汽车、玩具等领域已有普遍的应用。

2汽车语音助手现状分析

汽车语音助手作为语音助手的领域分支,离不开互联网行业的影响,其形象近年来随着大众审美与技术水平的提升有着较大的变化,较为明显的是从传统具象化的图标形式向抽象化与卡通化两个方向转变。如手机行业中苹果的Siri、小米的小爱同学、华为的小E,汽车行业中阿里的YunOSAuto系统等,采用的是抽象化的语音助手形象。而三星的Bixby、百度的小度、蔚来汽车的NOMI等,使用的是卡通化的语音助手形象。以下从辨识度、效果力、传达性、设计感、亲和力五个维度对上述语音助手进行分析:辨识度:个性化程度,表现语音形象唯一性的程度。效果力:语音助手形象表现视觉效果的能力强度。传达性:传达语音助手工作状态的难易程度。设计感:语音助手的时尚性,是否被用户接受。亲和力:语音助手与用户的感知距离。由图1可看出:卡通化语音形象在亲和力上有着绝对优势,能被用户快速接受,但在辨识度上同质化较为严重,为了兼顾传达性,脱离不开“圆”这一形式,所以效果力表现不强,也很难准确表达相应车企的品牌理念。抽象化语音形象则利用造型多变和动效丰富的特点,在设计感和效果上较为突出,传达性上却相对较差,用户不易了解语音助手所处状态,有着较高的学习成本。此外,抽象化的形象不如卡通化的形象具有亲和力。较为明显的是卡通化的语音形象在国内汽车行业中运用的较多。一是这些车企较为年轻,还未完全定位自己的品牌形象;二是这些车企大部分具有互联网背景,较老牌车企率先做出了语音形象。此外,目标用户多为年轻群体,卡通化的形象更适合新车企自下而上推广,符合企业发展规律。

3基于人机交互技术的汽车语音助手设计研究意义

在数字化、智能化的环境下,驾驶人员无法做到在出行时中断与外界的沟通,这意味着汽车需要主动提供解决方案,在驾驶过程中承担更多的责任,而用户也会寄予汽车更多的感情与需求。而前沿技术的快速发展使得人机交互的形式有了更多的可能。例如,在智慧城市交通系统建设中出现的无人驾驶、共享出行等服务,通过收集相关交通数据并进行相应处理分析,使汽车成为了系统中“有序”的一环,以适应多变的自然环境与人工环境[4]。这表明,汽车在逐渐成为继手机后的又一移动终端[5],考虑其特殊性,汽车语音助手的设计研究显得尤为重要,即作为大多数情况都在后台运作的服务系统,语音助手是汽车与用户沟通的有效途径,能够保障驾驶过程的安全,提供丰富的服务。

4基于人机交互技术的汽车语音助手设计形式

4.1车内交互形式。与物理按键交互形式相比,汽车人机交互已不单局限于视觉或“按钮”层面,触控式的交互逻辑与手机交互逻辑相同,减少了用户的学习成本,语音式的交互帮助用户在初次接触汽车时快速入手,也实现了控制汽车的同时与外界交流,结合手势识别交互形式,及时处理用户信息,使得汽车的人机交互更加高效。例如,通过HUD(HeadUpDisplay)实现的混合现实(MR)驾驶体验,其作用是将时速等驾驶信息投影到前挡风玻璃上,提升驾驶安全。系统通过车身的传感器,能够实现路况监测、车距预警、视线焦点追踪等功能,并通过语音助手进行提醒,以辅助驾驶,有效降低驾驶压力。

4.2车外交互形式。在互联网、云计算、人工智能技术高速发展的背景下,汽车不像过去那样作为单独的个体存在,而是作为用户与家庭、城市公共交通等所构成的系统组织中的一环,参与到系统的服务中发挥其相应的作用。此时,汽车语音助手连接的是汽车与智慧家庭系统,若用户身处家庭场景,想要对汽车实现查看或操控,可以通过家庭系统的语音助手或其他形式进行连接。这表明汽车语音助手的交互形式已不仅局限于自身单独系统中,而是与更大的系统相匹配,实现跨平台、跨系统联动,与不同的平台或系统连接,利用各平台的丰富资源来完善自己与出行有关功能的连续性与流畅度。

5基于人机交互技术的汽车语音助手设计原则

结合上文分析过的汽车语音助手交互形式,在语音助手的人机交互上应遵循以下几点设计原则:交互主动性原则:现有的“输入指令—机器处理—输出结果”形式的被动交互逻辑并不适合汽车的人机交互,若驾驶人员需要针对每一种状况下达指令,不仅效率低,也会分散驾驶人员的注意力,带来安全隐患。所以,汽车应主动接受外部环境信息,分析预判驾驶人员会用到后,通过语音助手主动进行提醒。例如,在驾驶途中遇到事故多发路段等情况,系统应通过语音助手进行主动提醒。及时反馈性原则:在人机交互中的最忌讳的是用户做出行为后,机器未能进行反馈,会让用户陷入“是否听到”“处理失败”“系统故障”的困惑中。所以语音助手必须将处理用户信息的状态呈现给用户,包括且不限于唤醒、正在处理、处理失败、结束等状态。服务广泛性原则:除驾驶人员外,随行的乘客也在汽车相关出行服务的范围内,甚至是某些情境下的首要服务对象。例如家庭出行与载客出行的情境。汽车的类型也不只有轿车一种,还有公交车等,这两项结合能够演变出复杂多样的出行场景,也就要求汽车语音助手系统在面对不同出行场景时能提供广泛的服务,即在找到服务共性的同时,又能针对不同出行场景提供相适应的服务,以满足用户显性或隐性的需求。在不影响驾驶人员驾驶的前提下,乘客也可以通过汽车语音助手享受出行服务。高效传达性原则:不同于手机的人机交互,汽车的人机交互目标是驾驶体验,而不是屏幕体验。所以在汽车的交互界面(GUI)以及语音交互逻辑设定上应尽可能的精简高效,使用户用最少的步骤能够获取到最有效的信息,避免因单项语言的歧义而无法处理的情况发生,以提升驾驶体验。形象人格化原则:汽车语音助手在形象上应避免影响驾驶,但又需要拉近与用户的距离,避免机械生硬。因此,需将语音助手人格化以缓解矛盾,即用户通过语音助手音色会在脑海中模糊联想出语音助手视觉形象,做到情感化交互的体验。人格化可以理解为语音助手的性格。不同驾驶人员对于语音助的手性格有着隐形需求,与用户相匹配的汽车语音助手性格能够增强用户与汽车交互的心理接受度,可以更好的表达车企的品牌理念,更好的契合用户的情感需求,消除汽车作为工业化产品带来的机械感与距离感,赋予汽车更多的情感。例如MIUI系统中的“小爱同学”,用户可以根据个人喜好设定语音助手的音色,但都是年轻有活力的音色,能够很好的传达小米作为新兴科技企业的形象的同时被大众广泛接受。如图2所示,为笔者参与的以“红旗汽车语音形象设计”为题的实践课题,以期更好的表达上述观点。

6结语

人机交互技术范文2

关键词:人工智能;人机交互;人机融合智能

1引言

在人工智能时代,随着计算机、手机以及更多嵌入式系统如家电设备、可穿戴设备、机器人等的出现,使研究人机之间的信息交换具有重要意义。然而智能时代下应用场景的变化导致新的需求,如交互方式不自然、效率不高等,对人机交互提出了巨大的挑战。如何应对瞬息万变的态势,实现相对智能化的深度态势感知,以辅助人类实时、高效、科学的进行决策,已成为人机交互需要研究的关键问题。

2人机交互与人工智能的关系

人工智能研究的主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。人机交互本质是人机共在,主要研究人和计算机之间的信息交换。人工智能和人机交互是相辅相成、相互促进的关系。人工智能驱动了人机交互技术的发展和变革。在人类输入方式上,从五笔到拼音到语音,从键盘到鼠标到触屏,人机交互方式越来越人性化,但不是很高效自然。通过语音识别、图像识别等人工智能技术,人类不用被迫去适应机器,出现了语音、手势、情感等交互方式,人类可以用更自然的方式与机器进行交互。人机交互为人工智能提供了应用需求和研究思路。人机交互首先应发展的是人机对话,当前的智能产品如苹果的Siri、微软的小冰、亚马逊的Echo等都使人机对话方式更高效自然,可以说人机对话的需求推动了人工智能的发展。

3人机融合智能

人工智能技术发展到一定程度,为满足更多需求,人类开始研究人机融合智能,它既包括人工智能的技术研究,也包括机器与人、机器与环境及人、机、环境之间关系的探索。人机融合智能是目前发展重点,人机融合智能是由人、机、环境系统相互作用而产生的新型智能系统,图1是人机融合智能的原理。它与人的智慧、人工智能不同,具体表现在三个方面:首先是智能输入端,它是把设备传感器客观采集的数据与人主观感知到的信息结合起来,形成一种新的输入方式;其次是智能的数据/信息中间处理过程,机器数据计算与人的信息认知融合起来,构建起一种独特的理解途径;最后是智能输出端,它把机器运算结果与人的价值决策相互匹配,形成概率化与规则化有机协调的优化判断。人机融合智能也是一种群体智能形式,不仅包括个人还包括众人,不但包括机器装备还涉及机制机理,关联自然和社会环境、真实和虚拟环境等。人机融合智能需要界定角色和责任,以及制定人机协作的规则,这种功能分配的根源在于如何把人类的需求、功能及策略转换成机器感知、能力和执行,即如何把人的感知/理解/预测/反馈与机器的输入/处理/输出/迭代有机地融合在一起。

4智能人机交互标准化进展

人机交互与人工智能的关系从过去的此起彼伏逐渐变成了当下的相互促进,以图形用户界面、鼠标键盘为主的实物用户界面和手机、平板电脑、透明触屏为主的触控用户界面等人机交互方式很难使人、机、环境实现高效自然的交互。近年来,随着人脸识别、声纹识别、语音识别、手势识别、姿态识别、情感识别等人工智能技术的进步,智能算法与人机交互出现了互相融合的趋势。目前在笔/手势、语音视觉、情感计算等单一通道人机交互领域出现了一些非常重要的标准。笔/手势交互是人机交互领域重要的研究方向,而将人工智能方法引入笔/手势交互,可以实现更智能、更自然的交互效果。国内外企业如Google、Microsoft、Intel、Apple、联想、华为等均对手势交互方法进行大量研发,已推出使用触摸手势、笔手势、空中手势的手机、个人平板、交互桌面、交互平板、游戏设备等多尺度、多形态的电子产品。虽然手势交互目前暂未形成主流,但依旧是未来看好的自然交互方式之一。在信息技术领域,手势交互的国际、国内标准匮乏,针对手势交互的分类、识别并无相应标准。目前,由中国电子技术化标准研究院和中国科学院软件研究所等10余家单位起草,通过全国信标委计算机图形图像处理及环境数据表示分技术委员会(SAC/TC28/SC24)已GB/T38665.1-2020《信息技术手势交互系统第1部分:通用技术要求》和GB/T38665.2-2020《信息技术手势交互系统第2部分:系统外部接口》2项标准,规范了手势交互系统的框架范围、功能要求、性能要求以及输入/输出接口形式和数据格式。手势交互标准的推广应用,有助于不同操作系统、数据获取终端和识别框架下的手势交互应用开发,适用于不同手势交互系统之间的信息交换,对国内外的手势人机交互软件技术的发展和相关产品提供参考。语音交互涉及声学、语言学、数字信号处理、计算机科学等多个学科,其交互技术主要包括语音合成、语音识别、自然语言理解和语音评测技术四个方面。目前,ISO/IECJTC1/SC35用户界面分委会2016年已ISO/IEC30122-1《信息技术语音命令》系列标准,重点关注语音交互系统框架、规则、构建、测试和语音命令注册管理等。美国从20世纪90年代中期,由美国国家技术与标准研究所(NIST)开始组织语音识别/合成系统性能评测领域相关标准的制定工作。重点关注语音识别/合成词错误率评价、语言模型复杂度计算、训练、合成语音自然度评价和测试语料的选取等。我国智能语音标准主要由全国信息技术标准化技术委员会用户界面分委会(简称用户界面分委会SAC/TC28/SC35)负责研究并制定,涉及数据交换格式、系统架构、接口、系统分类、测评及数据库,以及多场景应用等方面共13项国家标准和行业标准。2019年8月,由中国电子技术标准化研究院、中科院自动化所等单位联合代表我国向ISO/IECJTC1/SC35提交国际提案ISO/IEC24661《信息技术用户界面全双工语音》,并于2019年12月通过NP投票并已正式立项,这也是我国第一个语音交互领域的国际提案。情感认知计算是自然人机交互中的一个重要方面,赋予信息系统情感智能,使计算机能够“察言观色”,将提高计算机系统与用户之间的协同工作效率。而情感的感知和理解离不开人工智能方法的支撑[1]。2017年2月,由中国电子技术化标准研究院、中国科学院软件研究所等单位联合向ISO/IECJTC1/SC35提交的国际提案ISO/IEC301150-1《信息技术情感计算用户界面框架》正式立项,目前该标准已进入FDIS阶段。该标准不仅是用户界面分委会首个关于情感计算的标准,也是我国牵头的人机交互领域首个国际标准,也是用户界面分委会首个关于情感计算的标准。2019年,我国又同时提交3项情感计算国际提案,并成功在2019年7月上海召开的ISO/IECJTC1/SC35全会和工作组会议上,推动成立情感计算工作组,由中科院软件所王宏安教授任召集人,中国电子技术标准化研究院徐洋担任秘书。同时,国家标准计划《人工智能情感计算用户界面框架》(计划编号:20190836-T-469)于2019年正式下达,目前在用户界面分委会开展研制工作,2020年底已完成报批。该系列标准的编制和将推动人机交互更加人性化、智能化。

5人机交互未来发展方向

人机交互发展的总体趋势是以人为中心实现高效自然的交互。从交互界面形态来看,人机交互界面正在从图形用户界面向多通道用户界面和混合用户界面等更为人性化的交互界面发展;从交互技术来看,人机交互正在向脑、心、肌肉等生理计算方面发展;从研究层面来看,人机交互正在使人、机和社会管理活动更紧密结合。因此,未来感知交互是人机交互发展的重点,计算机将感知人的现象、自然现象、人类行为等,实现真正意义上的人机融合智能,从而实现为人类服务。同时人机融合智能及其深度态势感知在发展过程中会面临人机认知不一致问题,进而会导致人机融合后的责任归属问题,因此道德伦理将是未来研究重点。

6结语

人机融合智能领域的发展离不开长期的技术积累,重点是要依靠数据、算法、硬件等基础支撑层面的技术突破和人机交互、工效学等技术的有机磨合。目前虽然出现了人机融合智能军事应用热潮,在自主系统、ISR、辅助决策、人机协同领域出现了不少新的技术应用,但人机融合智能技术本身仍属于较弱功能范畴,技术进展不大。但是从长远来看,人机融合智能在更多技术瓶颈不断突破中,一定会发展得越来越好。

参考文献

人机交互技术范文3

关键词:人工智能;基础教育;发展构想

人工智能凭借其在生产、生活、营销等诸多领域所发挥的优势受到了极大的认可,尤其是教育领域。2017年7月,国务院印发的《新一代人工智能发展规划》明确提出要完善人工智能教育体系,建设人工智能学科,在中小学阶段设置人工智能相关课程的规划。2018年4月,教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》也提到要推动人工智能、大数据物联网等新兴技术支持下的教育模式变革和生态重构。

一、人工智能的定义

人工智能,简称AI。是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学,属于计算机科学的一个分支,其研究的领域包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等[1]。

二、人工智能的应用现状

目前,许多中小学在基础科目上增加了机器人教育,也就是通过设计、组装、编程、运行机器人来培养学生的综合能力。这种课程为学生带来了更加深刻的学习体验,增强了学生对人工智能的探索精神,激发学生对人工智能及计算机科学的好奇心。青少年心理有极强的不稳定性,需要教师根据不同情况加以指导,这种指导是带有感情色彩和人文关怀的。虽然人工智能在许多问题的处理上有着明显的优越性,但在情感方面缺少人与人交往时的温度。但毋庸置疑,人工智能一定是辅助教学和提升教学效率的有力工具。智能教育时代,基础教育下的教师职业形态应趋于人机协同工作,更好地发挥自我价值[2]。

三、人工智能在基础教育中的应用构想

(一)利用语音识别与语义分析技术模拟英语语境

语音识别和语义分析技术可以智能分析人类的语言,并给予恰当的反馈。这种智能技术如今已经在许多英语学习软件当中应用,通过虚拟人工智能助手与学习者进行英语交流,帮助学习者构建英语语境,纠正并改进英语交流中的错误发音,帮助教师在基础教学中进行英语口试测评,使测评结果更加规范。

(二)利用智能情绪识别技术了解学生认知疑难点

推出情绪识别引擎的FaceThink,于今年获得某大型教育机构的千万级人民币Pre-a轮融资的创始人杨松帆在接受专访时透露,作为技术提供方将通过此次合作率先把“注意力识别”引入教育领域,并期望引领教育等行业步入注意力经济的浪潮。这种情绪识别技术可以通过识别学生的微表情,从兴趣点、注意力等方面综合数据分析,了解不同学生的认知侧重,据此设计出符合学生个性化发展的培优计划。在基础教育中,教师可以通过摄像机了解同学的课堂表现。在课后通过情绪识别技术分析学生的疑惑点及兴趣偏向,根据反馈来进行教学反思,以便教师更好地设置教学计划。

(三)利用人机交互技术为学生在线答疑

人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一,学生可以通过交互技术实现人与计算机的对话,在线解决学习过程中产生的疑问。在教学中,一名教师往往需要为许多学生进行答疑,教学任务繁重,而人机交互技术可以很好地解决这一问题。基础教育的对象年龄往往年龄偏低,对人工智能和信息技术有着强烈的好奇心和兴趣,利用人机交互技术为学生在线答疑,可将教师从繁重的教学任务中解放,使其将更多的精力投入课堂以达到更好的教学效果。

(四)虚拟的实践课堂

除了单一的传授基本的理论知识外,笔者更倾向于利用人工智能构建一种沉浸式的教学环境。学校可以建设虚拟现实教室,通过VR给予学生一种身临其境的体验,延伸学生的学习深度及广度。比如,学生在地理课上学习环境特点时,就可以直接利用虚拟现实技术将学生带入热带雨林、极地冰川等情境中,切实感知地域特点和生存环境。此外,在学生需要切实操作的实验课程也可以通过虚拟现实来完成。化学课可以在虚拟情境中做实验,在增加了学生的动手能力的同时能够保障学生安全。

四、结语

随着计算机科学的进步,现代教育也在朝着更好的方向发展。我们有理由相信,通过对人工智能的进一步研究和探索,现代化教育也将不断迎来新的突破。

参考文献:

[1]德勤数据分析研究学院.中国在AI创新应用上研究报告[DB/OL].[2017-03-15](2019-02-27).

人机交互技术范文4

本文介绍了一种基于体感识别技术的多媒体教学控制系统,是一种结合计算机控制技术、体感识别技术的产物。硬件部分以计算机为控制中心;KINECT2.0为人体检测识别模块。可以达到使用者在不接触鼠标键盘等计算机输入部分就可以达到控制计算机的目的。主要用于教学,演讲,路演等多种需要使用多媒体设备的场合,提高控制多媒体控制的适用性,灵活性和美观度。

关键词:

多媒体教学;KINECT2.0;体感识别;无线串口WIFI;人机交互自然性

多媒体教育控制系统是以多媒体教学为平台,教学为主要控制对象,利用综合布线技术、自动控制技术、音视频技术将教学有关的设施进行高效集成,构建高效的电子教学设施与教学内容的控制管理系统。现在的多媒体教学中,多采用鼠标、键盘直接控制和红外线遥控器控制等多种方法,随着科技的发展,尤其体感技术的逐渐成熟,对于多媒体的控制又有了新的发展空间,我们认为体感技术与多媒体控制技术相结合会增强控制的灵活性和适用性,同时给使用者带来了全新的教学方法和教学体验。同时通过这套控制系统无线控制非计算机的教学设备。

1设计来源

在多媒体教学中,目前可以采用键盘、鼠标直接控制计算机,以达到对多媒体的控制,此种方法控制直接,但教师或其他使用者不能脱离计算机一定范围,并且在教学过程中还要保持日常使用计算机的姿态,给使用者带来了不便。随着多媒体教学的普及,出现了用外线遥控器来控制多媒体,这种方法解决了前者带来的问题,这也是现在教学中常用的多媒体控制方案。随着科技的发展,尤其体感技术的逐渐成熟,对于多媒体的控制又有了新的发展空间,所以以上几种方式都有一个共同的不足,就是都要通过手与控制终端接触做出一定的操作控制,而很多时候我们的手跟控制器的协调达不到一致,不需要肢体与控制器接触就能控制会更加方便、灵活,以自然的方式进行人机交互也逐渐成为了发展趋势。

2设计所使用的相关技术

随着科学技术的高速发展,更高层次的人机交互理念对交互方式提出了巨大的需求,众多科研人员开始对新的交互技术的多通道界面展开研究,目前的研究内容主要是集中在手势输入、语音识别及感觉反馈等方面。而Kinect体感技术的出现为促进人机交互的发展具有重要意义,Kinect作为新一代的体感设备,可以依靠实时捕捉使用者的动作、面部识别及语音识别就可以达到输入功能。这一特性很好地填补了现有人机交互技术的缺陷,并且促使Kinect体感技术成为人机交互领域的一个研究热点。与传统输入设备不同的是,Kinect设备可以实现直接用使用者的身体来控制终端,用这种最自然的方式与终端进行交互的特点贴近了人机交互对自然性的要求,Kinect体感技术对人机交互理念的实现起到了重要的促进作用。因此研究Kinect体感技术在人机交互领域中的应用对其今后的发展具有很大的必要性。自从Kinect到现在,它以其方便的人际交互性,被多个行业和领域广泛应用:虚拟应用:可以将Kinect应用在虚拟乐器,虚拟实验,虚拟娱乐等方面。

3本设计的主要内容

本系统设计旨在设计一个根据人体动作来控制信息设备的多媒体教学控制系统。该系统由上位机子系统和下位机子系统两个部分组成。具体又包括体感识别模块、无线数据传输模块和电教设备遥控模块。体感识别模块会把摄像头捕捉到的人体姿势传到模块,体感识别模块会对其做出相应的解读,并将其传给电脑。电脑通过上位机传送数据,WIFI模块通过局域网和电脑连接,WIFI模块接收到电脑传过来的数据后,通过串口把数据传输给单片机。单片机通过WIFI模块接收到电脑传送过来的数据依据下位机程序做出相应的反应,从而控制对应的电器工作。用户可根据上位机界面查看人体动作。程序调试主要采用先将各部分的程序分开调试,再将各个程序整合到一起的思想。本设计的程序主要包含对人体动作识别的程序、无线数据传输程序、多媒体控制技术和上位机界面的编写程序,其中人体动作识别程序和无线数据传输的程序也是本设计的重点程序。最终将人体动作识别的程序整合到无线数据传输程序和计算机多媒体控制中去,以构成本设计的完整程序。

4系统总体结构

本系统工作原理如下:利用和结合Kinect3D体感摄影机实时捕捉人的三维动态信息,并对其进行解读,然后把其发送给电脑,电脑通过上位机传送数据,WIFI模块通过局域网和电脑连接,WIFI模块接收到电脑传过来的数据后,通过串口把数据传输给单片机。单片机通过WIFI模块接收到电脑传送过来的数据依据下位机程序做出相应的反应,从而控制对应的电器工作。本次设计的查询平台由上位机子系统和下位机子系统两个部分组成。上位机子系统由Kinect传感器模块、电源模块、串口通信模块、计算机等组成;下位机子系统由控制芯片STM32单片机、串口通信模块、电源模块、信息设备控制模块。Kinect设备识别人体动作后,通过USB传输线把Kinect接收到的信息发送给计算机,经过处理器对数据进行处理,然后通过串口通信将人体动作数据表达的控制指令传给计算机,此时用户可通过上位机的可视化界面观看人体动作。

作者:姜岩松 刘洋 单位:东北石油大学电气信息工程学院

参考文献

[1]李广弟等.单片机基础[M].北京:北京航空航天出版社,2001.

[2]王东峰等.单片机C语言应用100例[M].北京:电子工业出版社,2009.

人机交互技术范文5

关键词:电子信息技术;农业机械;控制;调度

科学技术是第一生产力,在农业生产领域中,基于农业机械开展作业已经较为普及。农业机械的推广应用极大地提升了农业领域整体水平。农业机械发展中需要重视对科学技术的运用,以电子信息技术为代表的先进技术,成为优化升级农业机械的关键。

1电子信息技术在农业机械中的应用

1.1农业机械中的电子装配技术。农业是我国重要的支柱产业,农业机械化程度在近年来已经有了显著提升,得益于科学技术的发展和应用。随着电子信息技术在社会各个领域的普及,给了农业机械领域更多的发展和完善空间。在农业机械化生产过程中,可以基于电子信息技术进行技术融入。电子装配技术是电子信息技术的一种技术创新,电子信息技术的自动化控制和运行,可以实现农业机械应用的电子装配目标。电子装配技术可以提高农业机械化生产的效率,尤其是对于规模化的农业生产而言,通过电子装配技术可以集中统一地进行机械自动化控制。电子信息单元通过控制终端,传输农业机械指令[1]。农业生产的机械类型不同,如收割机械、插秧机械、灌溉机械等,农业机械生产过程需要不同机械之间的协同作业,电子装配技术恰恰能够满足这一农业机械使用方面的需求。基于电子信息的无线网络覆盖,可以通过在电子装配控制平台上进行各种机械协作运用的功能控制,并与网络技术结合全面监控农业机械运行,更好地保证机械运行的稳定和高效。

1.2农业机械中的电子通信技术。在农业机械的应用中,需要运用电子通信技术来保证机械设备中的电子器件可以有效接受到各种控制指令。电子通信技术是电子信息技术的一个分支,在通信方面有着极大优势。通信技术中需要光缆等作为辅助设施,以保证通信顺利进行。电子通信技术可以与农业机械设备进行兼容,通过通信接口连接,使农业机械可以具备接收和发送各种农业生产数据信号的能力[2]。农业机械化生产过程中,各种机械中要保证自动化控制的实现,需要依托于电子元器件来完成相应的通信目标。电子元器件是农业机械中最基本的电子控制单元,也是最基本的电子结构,在电子元器件与农业机械设备端口的连接中,可以形成农业机械控制平台与机械结构之间的关联。

1.3农业机械中的人机交互技术。随着电子信息技术的迅猛发展,出现了更具智能优势的人机交互技术形式。人机交互大大提高了对农业机械的控制水平,由于人机交互使得农业机械控制界面更加友好,这对于农业机械控制人员来说带来极大便利[3]。人机交互技术,使得各种农业机械功能可以通过可视化模块在电子控制屏幕上显示,而控制人员可以基于屏幕上的图形和文字等快速准确地选择相应的功能指令。人机交互具有较高的智能优势,这种智能优势体现在农业机械的无人控制方面。由于人机交互使得对农业机械的控制实现了远程模式,在农业生产中就可以消除传统农业生产过程中对于人员操作方面的依赖性。基于电子信息网络以及人机交互的智能控制系统中,在农业机械设备上安装感应仪器和传输仪器等,在具体的农业机械生产过程中,感应仪器设备可以采集到农业生产情况的数据,并通过传输方式反馈给人机交互的控制平台,平台可以基于这些数据做出智能分析,并形成智能指令进程回传[4]。这个过程中控制人员只需要把握一些特殊的数据处理结果即可,对于农业机械日常模式的生产过程可以不加干预,这样就大大降低了农业机械控制的人工成本,同时也提高了农业机械生产控制效率。人机交互技术将农业机械生产由单纯的自动化推向了智能化,也代表着农业机械革命性进步。

1.4农业机械中的机群调度技术。随着农业机械作业规模的不断扩大,农业生产不再仅仅满足于单一机械设备的运行和控制。在规模生产中,需要同时对各种机械设备进行统筹调度,这就需要利用电子信息技术的机群调度技术模式来实现农业规模化生产目标。机群调度是一种对众多机械设备的运行进行组织安排,降低机械运行时的冲突和矛盾,保证农业生产顺利开展的重要措施。机群调度可以将所有的农业机械纳入到一个控制群,在控制过程中并不会出现不同机械接受指令出现冲突的情况。这种机群控制中,利用信息技术控制系统可以针对于不同的农业作业产生不同的指令,这些执行会在信息系统内部进行排列和分析,根据系统中事先设置的参数来实现控制目标[5]。信息系统中的机群调度,是基于农业机械作业时间等顺序,排列好每个机械设备的运行先后和衔接方式,这样就可以将整个农业生产过程形成一个组织流水作业模式,机群中的所有机械会按照规划开展具体的运行。机群调度在目前的农业机械生产应用中,还处于一个研究实验的阶段,技术方面还没有达到能够在农业机械领域广泛推广的程度,但机群调度已经成为信息技术应用于农业领域的重要发展方向。随着信息技术与农业机械融合程度的不断提高,机群调度也必将成为农业发展的重要驱动力。

2电子信息技术在农业机械中的强化途径

2.1加强电子信息技术在农业机械中的认知。电子信息技术对于完善和优化农业机械应用来说有着重要价值,在现代农业领域发展中,需要强化对电子信息技术的认知,为其有效应用奠定基础。电子信息技术认识方面,很多农业生产者还处于一个初步了解的阶段。这主要是我国农业发展历史虽然悠久,但很多农民已经形成了传统的农业生产意识,也就是基于人力方式的农业生产模式。很多人对于电子信息技术提升农业机械生产能力的还持有怀疑态度,这些都是农业机械应用中需要重视并解决的。农科站的相关技术人员,可以通过送技术下乡的方式,组织农民进行信息技术的学习和培训。通过讲座等途径,让更多的农民了解到信息技术在农业机械生产中起到的巨大作用[6]。为了更好地加强这种技术应用的意识,农科站技术人员可以运用实例方式,将传统的农业机械生产效率与信息技术模式下的农业机械生产效率进行对比分析,用真实数据来加深农民的认知度,从而可以使广大农民更好接受和使用电子信息技术。

2.2强化电子信息技术在农业机械中的推广。农业机械与电子信息技术的结合,使得农业机械复杂程度也有所提高,这对于农民的使用和维护来说也提出了更高要求。如果不能及时解决这些问题,将会影响到电子信息化的农业机械推广和使用效果。农科站可以与地方政府进行合作,在农业机械使用地区建立专门的农业机械维修站,这就为农民使用信息化农业机械解除了后顾之忧。在信息化农业机械的推广中,还会遇到一些农民难以支持其购进机械设备的情况。这就需要政府能够提供农业机械方面的优惠政策,不仅是在价格方面给予优惠,在农业机械升级和维护方面也要加以扶持[7]。政府联合农科站,为电子信息化农业机械使用和推广营造一个积极的环境,让更多农民能够真正地使用农业机械创造经济效益。

2.3重视电子信息技术在农业机械中的研究。电子信息技术在不断的发展进步,如何将电子信息技术进步带来优势更好地运用于农业机械领域,是当前农业机械研究人员需要攻克的重点议题。农业机械与电子信息技术的有效融合,需要基于农业机械生产实际和技术进步特点。通过对农业机械进行深度的开发,使其能够有更多的契合点与电子信息技术相互兼容[8]。在电子信息技术发展中,也要将农业机械领域的应用诉求作为一个重点进行研究,通过农业生产机械的电子信息技术开发来实现相关的功能,从而使电子信息技术能够更有针对性地应用于农业机械方面。在研究农业机械与电子信息技术的结合上,可以积极借鉴其他发达国家的经验和技术,挖掘和提炼出其中的关键技术,并将其转化为适用于我国农业生产设备的信息化技术,这对于我国农业领域长远的进步来说意义巨大。

3结束语

人机交互技术范文6

为了提供给广大受众更优质的计算机使用体验,未来计算机辅助工业设计的应用前景会十分广阔,本文以探究该人机交互的具体应用情况以及人机交互在辅助工业设计中的具体应用为主,为了得出更加完整和详细的设计使用操作方法,针对有关计算机辅助工业设计中的人机交互相关方式方法进行研究和探讨。

关键词:

计算机辅助工业设计;人机交互研究;市场竞争力;劳动强度

1计算机辅助工业设计概述

计算机辅助工业设计顾名思义是指针对计算机辅助技术而设立的专门工业技术研究,同时也包括以计算机硬件、软件、信息存储、通讯协议、周边设备和互连网等为技术手段,并有以信息科学为理论基础的信息离散化表述、扫描、集成和联网等领域的科学技术集合。在计算机辅助工业的技术运用中能够进一步实现对机器的操作,且在辅助工业中展开设计能够使得计算机辅助产品更加趋近人性化,更能迎合使用者的需求。这也凸显了工业设计的特殊性,工业设计与美工设计不同,工业设计更加讲究实用性,要能够充分迎合人的行动特征,且工业设计的主要目的是服务,因此,在计算机辅助工业设计中的人机交互内容研究里要充分结合人体的使用习惯等方面展开,如大小、操作便利性、使用舒适度等方面的研究。

2计算机辅助工业设计中人机交互的含义

计算机辅助工业设计中的人机交互主要是指人使用某种对话语言与计算机以一定的交互方式进行交流,为完成确定工业设计任务,换言之,就是人与计算机之间的信息交换过程。在人机交互方面的设计中通过用户和计算机系统的交流,实现机器的智能化,从另一个角度来说,也拉近了人机互动。由此可以总结出,人机交互是指允许计算机与使用者进行信息交换和相关指令互传的重要连接。

2.1计算机辅助工业设计中的人机交互功能减轻工作人员的劳动强度

通过人机交互可以使用户直接对计算机技术中的相关产品设计进行操作,以常见设备鼠标和键盘为例,在这些产品使用中可允许各种模式识别设备,由此完成对工业设计里的各项指令。另外,在计算机辅助工具里设计相关产品外观,通过鼠标在人机交互选项里对产品外形、产品尺寸、产品线形等多种方面展开设置,可以很简单并高效地完成对应的工业设计,极大地减轻了工作人员的劳动强度,利用人机交互设计还能将计算机辅助工业设计充分地运用至实际产品制作里,有助于操作人员进行实质性的操控,在辅助工业设计中,进行再操控软件时人机交互可以实现使用者和产品的直接相连,从而完善整体的产品设计。

2.2计算机辅助工业设计中人机交互是提高产品质量的重要环节

利用计算机辅助工业设计里的人机交互实现操作人员对产品设计等各个环节的直接操控,从而有效提高产品设计效率,使产品整体设计变得有条有理,相比于传统的设计师通过图纸进行加工制作,再进行修改这种重复且循环的繁琐步骤,这种直接利用计算机辅助工业设计展开的产品制作会更加高效。操作员通过交互设计实现与计算机的交流,利用鼠标等交互工具指挥对应的产品设计技术,从而强化整体的操作体验。这种交互式设计在事先提供的精细数据平台上相比于人工也要更加准确,在这些准确的数据信息操作指导下便得以保障和提升整体的工业设计质量。此外,还有助于产品的性能发挥,将操作者的创新思维、经验知识与计算机的海量数据信息收集、信息高速处理、信息检索等结合起来,利用这种优劣互补,给予产品创作更加完整和具体的设计指导。

2.3计算机辅助工业设计中人机交互有利于提高产品的市场竞争力

随着工业设计行业中的科学技术不断提升,人机交互应用也越来越广泛地存在于工业设计各个领域中,人机交互强调的主要是人性化,并充分体现了以人为本的观念,在满足人性化的需求、提供给用户更好的体验中将该技术发挥到了极致。受众的消费体验得到增强,也使得产品的市场竞争力得到提高,为了保障产品的生产质量,在提升质量的同时注重人性化的结构构造,进而得以不断优化产品的制作和设计。同时具备技术与人性化的产品也能更受消费者喜爱,从而得以在激烈的市场竞争中占有一席之地,并处在不败之位。

3计算机辅助工业设计中的人机交互应用

计算机信息网络在全球范围内推广发展的越来越快,信息网络数据传播也早成为了人们日常生活中不可替代和不可缺少的一部分,为了提供给用户更加便利和直接的计算机辅助工具使用,在满足该要求的前提下创造出了人机交互应用系统,实现了操作者与计算机使用的直接对接,给设计使用提供多方面的便利。当下计算机辅助工业设备也成为了工业设计的基础设施。为了提供给工业市场各类产品的更多元化,以及进一步确保工业市场中产品制造和生产的质量和数量,计算机辅助工业设计里进行人机交互研究能够有效提升计算机辅助工业的技术含量,给使用者带来更便捷的服务体验。计算机辅助工业设计中的人机交互应用也在很多方面都有推广,下面就具体的几个方面进行详细说明和探讨。

3.1虚拟装配

通常来说工业产品的可安装性、可维修性、可配合性都是实际工业设计中容易疏漏的问题,而利用人机交互应用实现对虚拟装配的安放。在传统的产品工业设计中对相关配件的安置往往容易忽视掉,总是会等到在产品配件搁置很久或者产品本身在使用过程中出现问题时才会引起对配件质量的检修等环节的注意,而利用虚拟装配在工业产品设计的阶段中就能利用人机交互的方式,设计者通过三维输入设备,直接对工业零件进行三维装配的操作,在设计过程中就可检查各个配件是否能融洽地与设备相符合,避免了之后的重复检修。

3.2人机界面

其次,人机界面作为操作者与计算机进行交流和信息互换的纽带在计算机辅助工业设计发挥着重要作用。在人机界面的交互技术应用上,既要重视计算机所能提供的各项技术,也要遵循于人性化,人机界面才能为操作员提供更加便捷的服务。在之后的人机界面设计中可以向着人机界面智能化、人机界面的人性化,以及人机界面真实化等发展方向展开研究。

3.3产品设计

此外,可以通过人机交互让计算机以人的视角去感知产品设计的内容,进而强化产品设计的人性化。反之,操作员对产品设计的整体把握将更直观,能够详细了解到产品设计内容中的图案、形状等多种内容确定,由此人机交互在产品设计应用上能够有效强化产品设计的高效性,给操作者带来更加便捷的操作体验。

3.4产品虚拟仿真技术上

最后,虚拟仿真技术能够极大地扩展现实生活中局限的各个空间等的范围限制,比如说3D网球游戏,就是利用了虚拟仿真技术,通过计算机辅助工业交互设计而创建的。该虚拟仿真技术除了游戏等内容外,在其他很多方面都有运用,计算机辅助交互技术作为搭建现实和虚拟世界的平台,在交互应用的各项操作中,进而得以充分发挥辅助工业的优势和性能。

4结语

综上所述,人机交互能够有效提升整体计算机辅助工业设计的科学技术含量,并带给使用者更加便捷的服务体验。能够满足在工业市场中对工业设计提出的更多元化和更趣味化的需求。建立人机交互是计算机辅助工业设计的发展趋势。今后,我们还将继续对有关计算机辅助工业设计的相关内容进行深入的探究,以便提出更加科学有效的合理措施用以推进计算机辅助工业持久稳定的进步。

参考文献:

[1]薛为民,林本敬.虚拟人技术在人机交互中的应用研究[J].北京联合大学学报(自然科学版),2008,22(2):1-5.

[2]汪海波.浅析计算机辅助工业设计[J].安徽工业大学学报(自然科学版),2005,22(2):204-206.

[3]高锦宏.试论面向制造的设计技术[J].机床与液压,2003,31(01):23-25.

人机交互技术范文7

关键词:辅助设计;增强现实技术;空间展示;app

1引言

由于计算机应用的大量普及以及科学技术的不断发展,人们开始在众多领域不断追求更高的视觉冲击,外部世界的视觉构造已经不能满足人们的需求,因此设计师们开始关注虚拟的时空。在传统的空间展示中,展品的陈列和展厅环境布局会受到设计风格以及空间内部结构等多种因素的影响。为了使展示空间的色调、结构以及展品的陈设布局更加灵活化,我们将增强现实技术引入其中,使得真实的空间与虚拟现实技术相结合,这样更有利于设计师在设计展示空间以及展品时更加直观的感受陈列效果[1]。本系统基于ARkit实现对环境平面的识别,利用unity3d实现展示模型的实例化,完成将虚拟对象与现实场景的无缝融合,达到预先预览展示空间效果的目的。

2设计策略

大致可以把应用的设计开发焦点集中在观者、环境和技术三大类中,并对每一类所需要包含的内容进行精准分析,提出符合需求的视觉以及技术方面的表现方案,从而方便设计师们针对不同的受众和环境快速解决设计问题。室内空间展示的主题类型繁多,很多展示设计因其空间时间上的限制不能将其主题特点完美展现,参观者的定位以及个性化的需求往往影响着整个设计周期,因此围绕观者、环境和技术三个主要因素制定研究理论框架。

2.1统一化的框架和个性化的分支

作为一款应用于空间展示设计的应用,它面向的是大众,因此根据大众的使用偏好应当具有简洁的界面、简单方便的交互方式以及丰富的内容查看区域。根据目前使用较多的智能移动便携终端的特点,将使用手势触摸控制作为主要的交互方式,同时由于当前4G网络的快速加载,将使用云端来存储相关信息,这样可以减轻应用的数据量对手机带来的负担。不同类型的展示面对的受众也有所不同,而且由于文化背景的差异,可将受众分为多个层次,并且层次之间的跨度较大,很难利用同一个框架将其概括,因此利用统一的理论很难满足各类不同层次的受众,因此需要在主导框架的基础上围绕一个合适的规则进行分支化的设计,从而使最终的应用更具有广泛性。

2.2符合观众心理的设计预制

在初始的系统中,系统中中会预制多种类型的信息,信息与信息的组合出现是随机的,通过这种随机的过程逐渐捕捉到观众具有较多高峰时刻的信息组合,高峰时刻的判断可以通过观众在某个信息组合所停留的时间。随着数据量的不断增大,最为合适的信息组合也越来越清晰。在这个过程中逐渐增加类似信息组合的数量,一方面可以更好的提升参观者的游览体验,另一方面也逐渐为后续系统信息内容的调整积累更多的数据依据。另外认知负荷理论最早由认知心理学家约翰•斯威勒提出,其基础是个体认知结构与外界环境之间的交互作用[3]。人们在接收到外界信息后,需要对其进行理解处理,这个过程需要大脑进行思考,每一次思考都会为身体增加一定的负荷,进而产生一定的疲劳感。

2.3特殊环境的快速营造

虚拟物体与真实物体的区别主要是由灯光以及灯光的颜色决定的,因此需要在系统中添加自动调节光照强度和色调的工具,能够实现快速改变虚拟物体的反光特性。增强现实技术是将虚拟和现实进行叠加,而叠加的方式可以进行任意的选取,但在设计的过程中也会遵循一些规则来提升观众的沉浸感和趣味性,例如可以为雕塑、画作等添加新的元素,使得真实元素与虚拟元素更加吻合。

3系统设计

该应用是由6个部分组成,其中包括:对真实世界物体的图像采集、图像的识别跟踪系统、三维注册技术、虚拟融合部分、智能终端的显示和人机交互部分。以上6个核心的技术部分构成了该应用的主干框架。对于各类展示展览而言,展品是最重要的组成部分,因此图像采集部分的开发为整个app的实现奠定了基础,可以利用图像采集部分获得展品的相关数字化信息。考虑到设计师对应用的便捷需求,所采用的主要工作方式就是利用便携式移动终端的摄像或拍照功能作为主要媒介手段,进行图像采集工作;在图像采集的过程中,由于不同物体采集环境的差异,而导致初步采集的数字信息存在失真,因此后续系统将利用相关的图像跟踪识别算法对失真的信息进行重新识别和处理;完成对真实物体的信息采集和重新处理建模后,以三维注册技术作为手段通过分析物体与真实空间的比例计算出空间上的尺度,然后通过虚实融合平台将真实空间物体的数字信息进行精准传递,使虚拟物体与其他真实空间环境相融合时显示出真实的比例大小;最终将所有画面信息显示在智能移动终端的显示屏上,为用户展示增强现实的特殊效果。随着技术的快速发展,智能化的便携式移动终端已经拥有了较为强大的硬件配置可以独立处理相关应用程序,这就免去了以计算机作为服务端提供处理工作。通过上图的展示可以清楚的得知智能移动终端上的AR系统的一系列功能,若是为每一个环节都赋予一定的智能化处理方式,就可以大大提升整个系统的运行岁读,因此在提高每个环节智能化功能的同时,还应当考虑到网络带宽。针对这个问题,提出了两种的解决方式,一种是在有条件的情况下,尽可能在展览空间配置网络系统保证网络带宽速度;另一种则是通过特殊的编码解码方式将数据上传服务端,将数据处理的过程交给服务端去完成,移动设备只负责显示的功能。

3.1图像采集部分

该部分要完成的任务是利用设备对展品的外形数据进行采集,主要的获取原理就是,利用设备摄像头获得物体在真实空间中的图像,并运用系统中的模拟光学元件计算图像中的相关物理参数,并将这些物理参数编码后以模拟信号的方式,存储在带有记忆功能的元器件上[7]。在数据传递到服务端或者终端设备上后,通过解码功能将模拟信号中所带有的物理量信息还原,并保存在服务端或者终端设备。对待图像中的光强,通过是利用像素点的灰度值来表示的,因此计算机或者终端处理器则利用图像中每个像素点的灰度值,对整个图像的信息进行光强分析,最终将展品形象虚拟呈现在显示设备上。

3.2识别跟踪部分

在部分展览中,展品并不是一成不变的静态物体,针对动态并具有形态变化的展品,需要采取特殊的技术将其完整化采集后3D成像,因此识别跟踪技术就是实现这一目的的最佳方式。参考近些年有关此部分的研究资料发现:由于外部空间环境的不同,对物体信息的采集方式存在一定的差异,较为常用并能满足大部分环境的方式就是利用能够捕捉识别物体动态变化的外部传感器以及相应的开发程序。

3.3三维注册部分

位姿态估计部分的目的是寻找真实物体的三维数据信息与采集到用于虚拟建模的平面图像信息之间的对应转换函数。由于是摄像机等设备所采集到的都是平面图像,因此就需要寻找合适的函数转换体系,有效的将平面数据信号与空间数据信号进行互换。通过对该部分相互技术的研究可以获得两种解决方法,一种是利用摄像机的定位精确的分析出摄像机的坐标信息,使其进行自定义三维注册;另一种是不用对摄像机的内外参数进行标定,而是为物体建立单独坐标体系,进行统一的全局方式变换,这种方法可以有效的降低处理器的计算复杂度,提高三维注册的效率,但是较之第一种方法,成像质量有所降低。

3.4虚实融合部分

虚实融合部分是增强现实的最后一个环节,其主要目的是使虚拟三维模型更加贴合真实空间,在这个部分可以观察出整个AR系统的构建质量,在这个部分的调试过程中,可能会出现虚拟物体渲染不够逼真或者比例不合适等情况,导致这些问题的主要原因是:处理器对虚拟物体的分析处理转换速度较低;坐标信息的不精确,使虚拟空间中的物体只能在注册表面进行展示,缺乏对真实空间中尺度比例的精确转换计算。另外光线会对真实世界的空间环境产生一定的影响,而虚拟空间中物体的光源是通过计算机模拟真实环境的,当真实环境中的光源发生一定改变时,虚实融合的结果就会存在衔接上的差异。对待这种问题的解决方法可以采取对虚拟物体光源参数的适时调节,从而到达更好的虚实融合效果。

3.5终端显示部分

终端显示部分是整个应用的实现环节,主要目的是使用户获得多感官的体验。人的感官主要借助视觉、听觉、触觉、嗅觉等与真实空间中的各种信息形成一定的对应关系,因此对应用中相对应的部分进行丰富增强,使得人们可以在空间中获得更多的信息。根据相关研究资料表明,人们通过眼睛从空间中获得的信息占总体信息量的大部分,因此显示环节成为增强人体感官的主要方式。

3.6人机交互部分

本应用中,人机交互环节可以通过人机交互的方式将虚拟物体与真实空间重合,基于增强现实的人机交互方式拓展了曾经的人机交互方式界限,不再仅仅是光标的移动和点击,取而代之的是更加个性化的交互方式,使人和虚拟物体之间产生互动,例如手势、触摸等。另外由于各种应用技术的不断发展促使了各类智能化硬件设备的产生,这也不断丰富了交互技术,例如智能移动设备的触控技术、谷歌眼镜的滑动触控技术等,为人机交互技术提供了载体。因此在增强现实应用的开发过程中,可以充分利通这些新兴硬件设备的优势为用户提供更加多元化的人机交互方式,使用户可以享受到一种身临其境之感。

4视觉功能的实现

制作三维模型是实现增强现实效果的前提,为了使计算机制作的三维模型更加逼真,则需要对真实物体的外部信息进行精确化的采集。这里我们采用auto推出的autodesk123d,只需要对真实物体进行多角度的拍摄,就可以生成三维模型并导入Unity3d中。

4.1旋转交互功能

在Unity3D中所创建的虚拟模型的角度是固定不变的,但在实际展示过程中需要根据实际情况对虚拟模型的角度进行调整。利用transform组件就可以实现旋转功能,由于测试使用的设备以触摸式智能移动终端为主,因此这里就使用一个触摸点的左右滑动完成虚拟模型旋转的交互。

4.2标志物信息跟踪交互功能

在系统中需要创建一个或者多个标志物来定位虚拟模型出现的位置,所以在选择标志物时通常使用对比度较大、图像内容色彩丰富的标志物来获取特征点。通过使用ARkit实现对平面物体的识别,并将模型放置于指定的位置附近,通过AR相机识别标志物实现虚拟现实的叠加。

4.3对象动画初始化交互功能

在播放动画的过程中需要注意动画开始播放的时间以及播放结束后的状态,通过函数进行控制,使得虚拟模型出现在视野中时才开始播放动画,并将动画的最后一个动作与第一个动作进行链接,使动画可以在观众的视野中进行循环播放。

5系统整合与

该应用主要是面向iOS系统,为了使程序能够稳定的移动终端运行,将系统整合创建成为基于iOS平台的可执行文件。在U-nity3D中,将针对展品收集到的所有模型、模型动画脚本以及影音素材进行打包整理并传入云端,对关键的交互技术脚本进行多次调试,并完成界面的整体设计。将整个应用系统中的全部文件进行彻底的收集整合,以确保在最终应用后能够流畅运行,并且没有资源丢失的情况发生。

参考文献:

[1]薛立明.增强现实技术在移动终端中的应用研究[D].山东师范大学,2010.

[2]李可歆.手持设备上基于增强现实的虚实交互技术的研究与应用[D].青岛大学,2010.

[3]张良君.室内环境与气氛的创造.世界建筑导报,2009.12.

[4]陈靖,土涌天,闰达远.增强现实系统及其应用[J].计算机工程与应用,2001.15:72-76.

[5]杨小亮.增强现实技术在新媒体展示设计中的应用研究[J].艺术教育,2015,08:54-58.

[6]戚鹏,辛献杰,郭艳,等.基于增强现实技术的工业设计虚拟展示平台的建设研究[J].科技展望,2015,20:160.

人机交互技术范文8

当前科学技术和信息技术得到了蓬勃发展,各类智能产品不断出现在人们的生活中,但是由于其本身存在的操作复杂性等特点,一定程度上限制了智能产品的推广,针对这一问题,在工业设计中,设计人员逐渐将交互设计作为重要理念,力求为用户提供全新的体验环境以充分满足其实际需求。本文就交互设计在工业设计中的应用进行了研究分析。

关键词:

交互设计;工业设计;应用

为满足人们快节奏的生活需要,越来越多的高科技自动化产品出现并得到了广泛运用,虽然这些产品的确提高了人们学习、工作的效率,但是普遍存在缺乏人性化设计的缺陷。因此,为实现人与产品之间的沟通,提升用户的产品体验,目前工业设计中也逐渐运用交互设计,推动高科技自动化产品逐渐向智能人性化方向发展,以满足用户情感需求。

一、交互设计相关概述

交互设计这一概念最早在上世纪90年代由比尔•莫格里奇所提出1。其主要核心是人机交互,主要强调用户体验,力求通过人与产品之间的交互,而实现产品功能。传统的人机交互主要包括视觉和听觉两部分,而现代人与产品之间的交互,则更加多样化,且随着信息技术的不断发展和互联网的普及,一些看似与信息技术并无关联的产品,也开始朝着智能化、信息交互的方向发展,进一步拓展了的工业设计的范畴。

二、交互设计在工业设计中的应用目标

1.可用性方面

在可用性方面,工业设计中应用交互设计时,更为追求所设计产品的有效性、易用性、易学性以及包容性。有效性就是指产品的基本功能能够实现,即用户可以使用产品,产品能够满足用户基本要求。易用性主要是指产品较为容易操作,能够被目标群体中绝大部分的人应用。易学性是指用户能够利用现有知识结构应用产品,或是在用户简单学习后,便可以熟练操作。包容性则是指在产品即使在用户操作错误的情况下,也不会出现损伤,进而满足用户对产品安全性的要求。

2.用户体验方面

在用户体验方面,工业设计中应用交互设计时,主要追求目标为用户的感官、情感、思考、行为、关联等方面的体验。所谓感官体验,就是指产品能够通过直观的感官感受产品功能,例如目前运用十分广泛的智能手机多点触控技术。情感体验,则是指用户在应用产品时,能够获得情感上的共鸣。思考体验是指用户在应用产品的过程中,能够运用自身思维能力,通过对相应问题的探索,对产品产生更多的兴趣。而行为体验,是指用户通过亲自参与,亲身体验,了解产品的功能。关联体验,则是将以上所用方面的体验方式相融合,促使用户融入产品的世界,通过联想实现产品设计质量的提升。

三、交互设计在工业设计中的实际应用

1.工业设计中的触觉交互设计

触觉交互设计主要是注重用户的直观感受,目前在工业产品的设计中已经得到了较为普遍的运用,例如智能手机等高科技电子产品中的触摸技术。但是这一技术一定程度上限制了用户与产品之间的情感交互,因此,在现阶段的在工业设计中,很多厂家也针对这一问题,对产品的触觉交互设计进行了深入研究和创新。例如苹果公司所生产的苹果手机,便是在工业设计中,创新运用了触觉交互设计,采用多点触摸技术,进一步完善了用户的体验效果,使手机从功能产品逐渐转换成了生活化产品,大大促进了移动设备高端技术的发展。

2.工业设计中的虚拟现实交互

虚拟现实交互是更为广泛的设计理念2。这种交互技术涉及了传感器、图像处理等多领域多方面的学科技术,不仅仅能实现简单的人机交互,更能够通过将听觉、触觉等感官体验相结合,为用户营造极具现实感的虚拟世界,使用户在虚拟世界中也能够获得与现实中一样的感受,将虚拟世界现实化。且在这一技术的运用,能够使用户在体验产品时,根据自身意识决定体验的内容和体验的方式,所设计的虚拟环境,也往往具有较强的目的性和功能性。

3.工业设计中的智能终端交互

智能终端广义上主要是指笔记本、手机等移动设备3。这些设备都能够实现视觉和听觉的交互,其在信息技术发展的推动下,尤其是4G网络的推动下,目前也正在朝着更好的用户体验效果方面发展。例如从感官交互方面说,目前的智能终端在形态、色彩等方面得到了进一步发展,如目前电子产品设计中所追求的轻薄时尚,通过产品的形态色彩变化,使用户获得了较为完整的感官体验,并会在感官刺激下,激发体验产品的欲望。再例如在情感交互方面,目前智能终端的设计主要强调私人订制,通过在设计上所展现的差异性,从而使用户获得不一样的情感体验,如Cuptime智能水杯,能够通过对用户个人身体信息、环境信息等的获取分析,获得并提示用户最佳饮水时间,以保证用户身体水分得到及时补充。同时,智能终端在情感交互方面的设计也具有多情感叠加特点,能够使用户在体验产品的过程中,获得多方面的情感体验。如迪纳克G8款智能家居终端,其设计运用了亚克力材质外框,配以“蝶恋花”图,集合了安防监控、对讲、家庭娱乐等多种功能,既具艺术感又有实用性,充分满足了用户对产品的审美需求和对家居的掌控需求,带给用户多层叠加的情感交互。另外,目前在智能终端软件的设计方面,主要强调使用方面和界面方面的设计。例如在使用方面,更为注重智能终端的心智模型,力求设计出的产品能够符合用户的日常使用习惯,且便于用户日常使用,如微信的雷达加朋友功能,用户与身边人相互添加好友时,不再需要输入复杂的账号,只需要开启雷达功能,就能够轻松的添加好友。再例如在界面设计方面,目前智能终端软件主要趋向扁平化设计风格,而近几年较为流行的交互设计风格主要包括单色主义、多彩主义、卡片分类等多种风格。

四、交互设计在工业设计中的应用展望

目前,很多厂家都在产品设计中运用了交互技术,在设计中更为注重用户体验。随着人们生活中互联网等技术的广泛运用,以及人们对产品服务要求的逐渐提升,产品将会愈发智能化,由于产品服务的最终对象是人,因此,产品人性化也将是未来产品开发的重点,交互设计也将成为产品设计新趋势,最终实现人与产品之间的良好交互、契合。目前,设计师在设计过程中,不仅需要遵循产品可用性目标,还需注重用户的体验效果,以充分满足用户各方面需求,进一步促进产品的智能化、人性化发展。由此可见,交互技术不仅现阶段在工业设计中得到了较为广泛的运用,也必将成为未来产品设计的重要趋势,前景一片光明。

作者:杨学顺 单位:湖北工业大学

注释:

1.吕伟.探究交互设计在工业设计中的应用[J].黑龙江科技信息,2014,12(36):46-47.