人机交互设计实验室(HCID)

Lab for Human-Computer Interaction Design, HCI-Design

实验室简介:

未来智能制造与智能系统中,“智能”无疑是核心。智能体可以使人类从复杂且繁琐的劳动中解脱出来、拓展人的极限、提升生活的幸福感。同时,人机交互很可能不是完全脱离人的自动决策和全自动操作过程,人在智能系统的运行机制中还是应该保持主体和核心的地位。因此,人类与机器的关系也变得至关重要,人机关系将会发生本质的转变。 “人机交互研究”将以“智能”、“交互”、“体验”为核心,研究人类如何与虚拟和实体的智能体交互,进行设计、计算、传感、大数据、新型材料、智能制造、人因工学等交叉学科研究。人作为人机交互的核心, 也将随着技术的发展与交互设备融为一体. 因此, 未来的人机交互将趋同于“感知”, 计算机的主要交互行为将变成感知行为、感知自然现象、感知人的现象、感知人类行为, 从而实现为人类服务。改变传统制造行业以B端(技术)为主要服务对象的理念,转向以场景化、定制化的C端(人)需求为导向,最终达到人机共融。

SDIM人机交互设计实验室是先进的设计、工程与科技的交叉领域研究的中心。我们引入国际设计领域最先进的理念与模式,以培养具有国际视野,集创新型、前瞻型的新一代研发与设计人才为目标。致力于建设服务于“以人为本”的设计理念的一流实验室。本实验室旨在进行包括: 实体交互设计,智能可穿戴系统设计,人机交互设计,虚拟现实和增强现实辅助设计,人机工程学,用户体验,人类行为感知等在内的教学与科研活动。

PI: 白紫千

研究方向:

  •  面向可穿戴终端的人机界面交互设计及用户体验研究;

  •  以认知科学为理论基础,研究与人类行为与信息技术的关系,寻找建立实体交互的方法和技术;

  • 工业产品的智能设计方法及情境感知技术研究;

  • 研究新一代无缝连接的人机交互理论,发展以用户为中心的设计方法。

研究内容:

1. 界面多感官交互

随着新的交互场景和交互技术的出现, 图形用户界面(GUI)已经无法满足新一代交互的需求了, 因此更加自然直观, 更为人性化的自然用户界面(natural user interface, NUI) 被认为是下一代交互界面的主流. 在NUI界面下, 用户只须以最自然的交流方式(如自然语言和肢体动作) 来与计算机交互, 与计算机交流就如同和一个真实的人交流一样. 自然用户界面时代, 键盘和鼠标等将会逐渐消失, 取而代之的是更为自然、更具直觉性的科技手段, 如触摸控制、动作控制、自然语言控制等。

未来智能家居

触觉/动作交互设计

研究方向:多感官交互界面设计,面向可穿戴终端的人机界面交互设计,手势控制,自然语言处理,物联网设备人机交互,工业产品的智能设计方法及情境感知技术研究

相关项目:

  • 监测环境健康的智能家居系统设计

  • 基于智能材料的柔性传感交互器件开发

  • 触摸控制、动作控制、自然语言控制的人机交互方法及理论

  • 基于互动发光面料的智能人体环境系统设计

仪器:运动捕捉系统、触觉式力反馈系统、可穿戴惯性传感器开发系统、景深摄像头、深度学习主机,VR/AR设备、虚拟现实数据手套

惯性运动捕捉系统

高精度光学三维运动捕捉系统

微软Azure Kinect DK深度摄像头

2. 智能可穿戴系统与信息集成

智能可穿戴等新的交互设备的出现使得人机交互空间发生了极大变化。人机交互技术是可穿戴移动终端系统及相关应用的核心技术,也是近年来国内外的研究热点。可穿戴移动终端在军事、工业、医疗、航天航空等领域有着广泛的应用前景,近年来涌现了大量可穿戴移动终端的人机交互理论、技术、应用研究,为推进计算系统小型化、普适化、智能化起到了巨大的作用。未来将着重研究智能可穿戴设备在医疗保健领域,以及特殊人群的需要,例如老年人、特残疾人、小孩等群体和智能机器的无障碍交互;同时研究人在特殊环境下(高温,救援,水下,毒气等)的智能可穿戴防护装备。

智能可穿戴系统

安全防护服

研究方向:智能柔性可穿戴设备及系统设计,穿戴式触觉交互、多元触觉交互,主动式电子皮肤,力觉交互,柔性可穿戴传感器设计,人体生理信号采集及大数据分析

相关项目:

  • 基于人体生理信号检测的可穿戴智能服装研发与应用

  • 结合可穿戴传感器信号,机器学习、生物力学评估人体运动

  • 潜水员用智能可穿戴水下作业系统与大数据分析

  • 肌电反馈功能性电刺激增强肌肉力量与可塑性研究

仪器:电流体动力喷墨打印系统,3D打印机,NMES系统,数字示波器,前置放大器,直流线性电源,任意波形信号发生器,红外成像仪,频谱分析仪,无线表面肌电测试系统,脑磁信号检测分析系统,步态测试系统,经颅电刺激系统,三维测力台,运动心肺功能测试仪

无线表面肌电测试系统

3. 用户体验与行为研究

人机交互发展的总体趋势是持续向着以用户为中心、交互方式更加直观的方向发展。未来人机交互的“人” 将会随着技术的发展进化为与交互设备融为一体的“交互人”, 也是人机共生系统里面的“人”。 这对人机交互的设计、开发和评估活动的方法提出了严峻挑战。首先, 这要求人机交互的设计、开发和评估活动从实验室更多地转向原生态真实世界,即 “turn to the wild”. 在实际应用环境中开展设计、开发和评估,交互方式要求更自然高效。人机交互研究和应用的发展需要以对交互现象系统深入的认识为基础。交互现象的研究(即通常所说的用户研究),以往无论在学术界还是工业界,都主要采用基于实验室和研究人员与用户面对面为主要特征的研究方法,这将无法适应无处不在的交互现象,未来的交互现象研究将需要工具的支持。 迅速发展的移动计算、普适计算、传感技术以及大数据技术,为相应工具的发展提供了广泛可能。可以预见,未来的用户研究实践发展趋势将是人工方法与自动工具的结合,从而为未来人机交互发展提供相适应的支持。

研究方向:

以认知科学为理论基础,研究与人类行为与信息技术的关系;基于心理学的行为观察分析,研究新一代无缝连接的人机交互理论,发展以用户为中心的设计方法;人因工程多模态数据测评,眼动追踪与教学研究,眼动追踪技术在工效学研究中的应用

相关项目:

  • 基于深度学习与脑电仪EEG的人体脑疲劳、情绪检测研究

  • 基于用户体验度量的人机交互界面设计研究

  • 便携式近红外脑成像技术(fNIRS)研究

  • 基于人工智能的最优设计

仪器:多导联生理信号仪、fNIRS近红外脑成像系统 、生物力学分析设备、眼动追踪系统,Noidus行为观察分析系统,压力分布测试系统,虚拟仿真平台,数据融合分析平台,睡眠追踪系统

actiCHamp plus 型脑电采集系统

Tobil Pro Glasses 2头戴式眼动追踪系统