HMI控制器

HMI培訓(xùn)

為使車(chē)站員工更加熟悉HMI系統(tǒng)，進(jìn)一步牢固行車(chē)安全基石，提高行車(chē)值班員的業(yè)務(wù)知識(shí)水平，近日，3號(hào)線(xiàn)香港路站區(qū)組織開(kāi)展了HMI系統(tǒng)實(shí)操培訓(xùn)。

培訓(xùn)內(nèi)容

此次培訓(xùn)由資深值站李靖擔(dān)當(dāng)培訓(xùn)講師，參加人員為不當(dāng)班的所有行值。培訓(xùn)分為理論知識(shí)講解和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操。李靖認(rèn)真講授了HMI系統(tǒng)、介紹了行車(chē)基礎(chǔ)知識(shí)、HMI軟件基礎(chǔ)、列車(chē)狀態(tài)，并重點(diǎn)講解了HMI集中站操作里的操作條件、注意事項(xiàng)、操作流程。最后在細(xì)節(jié)上將界面中各類(lèi)字符顏色及其含義進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。

核心要求

講師表示：我們員工一方面要加強(qiáng)自身安全意識(shí)的培養(yǎng)，嚴(yán)格遵守HMI操作的各項(xiàng)規(guī)則；另一方面，要加強(qiáng)自身心理疏導(dǎo)，防止由于心理方面的因素而產(chǎn)生誤操作。

理論知識(shí)講解完畢，趁熱打鐵，站區(qū)長(zhǎng)組織了全體培訓(xùn)人員進(jìn)行模擬操作演練。讓每一位培訓(xùn)人員對(duì)HMI的操作不單只是點(diǎn)幾下鼠標(biāo)，而是能夠靈活的運(yùn)用，能在緊急情況下思路清晰的操作處理，做到忙而不亂。

在已經(jīng)開(kāi)通的6號(hào)線(xiàn)香港路站和即將開(kāi)通的8號(hào)線(xiàn)趙家條站，都運(yùn)用HMI系統(tǒng)，因此站區(qū)要求大家更加重視“安全”問(wèn)題，要不斷努力提升自己的業(yè)務(wù)水平，增強(qiáng)崗位責(zé)任感，把“安全”永遠(yuǎn)放在第一位。

文/饒金益

你知道嗎？

威綸通提供先進(jìn)和穩(wěn)定的HMI人機(jī)界面解決方案

我們關(guān)注的領(lǐng)域，不僅有智能工廠(chǎng)，還有智能建筑！

近些年來(lái)，無(wú)論是在簡(jiǎn)單的家庭，還是復(fù)雜的大樓，用戶(hù)對(duì)于樓宇管理系統(tǒng)的便利性、節(jié)能性、功能性的需求不斷增加，因此我們需要安裝更多的傳感器、控制器來(lái)達(dá)到智能監(jiān)控，這意味著用戶(hù)必須在現(xiàn)有的系統(tǒng)環(huán)境上，額外增加復(fù)雜布線(xiàn)的配置成本。

此外，用戶(hù)對(duì)于設(shè)備間能互動(dòng)的需求越來(lái)越多（要自動(dòng)，要智能，要Happy），例如：當(dāng)傳感器偵測(cè)到你進(jìn)入家中時(shí)，照明打開(kāi)；當(dāng)傳感器偵測(cè)到你離開(kāi)家中時(shí)，所有照明、空調(diào)等電器自動(dòng)關(guān)閉；

因用戶(hù)對(duì)于智能家居、智能樓宇系統(tǒng)的需求日益增加，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在日趨成熟，威綸通科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)，整合HMI人機(jī)界面與KNXnet/IP協(xié)議的通訊，提出智能建筑解決方案。KNXnet/IP為建筑控制方面的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，可整合不同制造商的樓宇設(shè)備，如：大型家電、燈光照明、空調(diào)系統(tǒng)等，能幫助用戶(hù)快速打造更方便、更節(jié)能、更具多功能性的樓宇管理系統(tǒng)。

該通訊協(xié)議表現(xiàn)明顯的兩個(gè)特點(diǎn)為：

①群播通訊，人機(jī)即是中控機(jī)

以往樓宇設(shè)備間若需要連動(dòng)或交換數(shù)據(jù)，必須經(jīng)由人機(jī)(HMI)或交換機(jī)(Switch)以達(dá)成數(shù)據(jù)傳輸(Data Transfer)。

這樣子的缺陷是各品牌不同機(jī)型的設(shè)備皆有自身的通訊方式，除了造成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝的復(fù)雜度提高，用戶(hù)也常無(wú)法有效地整合并監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備?，F(xiàn)在，整合KNXnet/IP協(xié)議的威綸通人機(jī)即是一臺(tái)中控機(jī)，為大家?guī)?lái)解決方案。

舉個(gè)栗子：一個(gè)網(wǎng)域骨干(Backbone)，三條耦合線(xiàn)(Line coupler)。每條耦合在線(xiàn)的設(shè)備擁有KNX地址并連接至相對(duì)應(yīng)的KNX PLC。

在此范例中，KNXnet/IP系統(tǒng)的網(wǎng)域骨干 (backbone) 采用以太網(wǎng)絡(luò)，所有 KNX PLC 皆指向同一個(gè)群播網(wǎng)址 (預(yù)設(shè)為：224.0.23.12)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以耦合線(xiàn) (Line coupler) 的方式連接至 KNX PLC上的I/O點(diǎn)。需要連動(dòng)的設(shè)備則使用共同地址，如Line 2 的設(shè)備地址1.2.1。用戶(hù)僅須對(duì)此地址的設(shè)備動(dòng)作，即可觸發(fā)擁有相同地址的連動(dòng)設(shè)備，例如：傳感器偵測(cè)用戶(hù)進(jìn)入會(huì)議室時(shí)，則觸發(fā)會(huì)議室里所有的燈光設(shè)備同時(shí)開(kāi)啟。

重點(diǎn)來(lái)了，威綸通人機(jī)僅須連接此群播網(wǎng)址上的 KNX PLC，即可顯示 KNX PLC的運(yùn)作狀態(tài)并以群播的通訊方式監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備。

·范例為一個(gè)網(wǎng)域骨干(Backbone)，三條耦合線(xiàn)(Line coupler)。每條耦合在線(xiàn)的設(shè)備擁有KNX地址并連接至相對(duì)應(yīng)的KNX PLC。

·備注：KNX架構(gòu)共可使用15個(gè)網(wǎng)域骨干；每個(gè)網(wǎng)域骨干共可設(shè)置15條耦合線(xiàn)；每條耦合線(xiàn)可針對(duì)實(shí)際應(yīng)用，重復(fù)使用1~63地址，如：1.1.1~1.1.63。

②簡(jiǎn)單布線(xiàn)，彈性增加設(shè)備

傳統(tǒng)樓宇設(shè)備的布線(xiàn)架構(gòu)較為復(fù)雜（圖A），設(shè)備間的連動(dòng)皆必須另外布線(xiàn)，因此每當(dāng)用戶(hù)新增連動(dòng)設(shè)備時(shí)，皆得重新布線(xiàn)，非常麻煩。

使用KNXnet/IP 通訊架構(gòu)布線(xiàn)（圖B）就非常簡(jiǎn)單了，所有設(shè)備皆在相同的網(wǎng)域。用戶(hù)僅需設(shè)定設(shè)備的 KNX 地址，威綸通人機(jī)即可輕易監(jiān)控，不但減少用戶(hù)額外購(gòu)置通訊網(wǎng)關(guān)設(shè)備的成本，也使現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)更為簡(jiǎn)單。

攻城獅再也不用在線(xiàn)叢中找到屬于你的那一根，布線(xiàn)一下子變得很簡(jiǎn)單！

物聯(lián)網(wǎng)理念越來(lái)越火的今天，可以想象，以后我們樓宇管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，都能如此方便快捷、安全高效地管理和操控的話(huà)，那畫(huà)面感、該有多么酸爽。

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智聯(lián)電動(dòng)車(chē)的風(fēng)口越來(lái)越大，車(chē)內(nèi)的HMI人機(jī)交互體驗(yàn)發(fā)生了什么改變，會(huì)是下一個(gè)熱點(diǎn)嗎？

現(xiàn)在為什么要討論這個(gè)話(huà)題？

首先先來(lái)看下如下時(shí)間表：

圖片來(lái)源好奇心日?qǐng)?bào)網(wǎng)站

截止 2017 年 10 月，全世界幾乎所有的主流汽車(chē)公司都宣布了電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)型計(jì)劃，而Volvo更是宣布 2019 年后將只推出電動(dòng)汽車(chē)。而我國(guó)已經(jīng)連續(xù)三年占據(jù)全球量產(chǎn)電動(dòng)車(chē)產(chǎn)量第一。

其次5G網(wǎng)絡(luò)離正式商用（2020年）越來(lái)越接，華為更是在2018世界移動(dòng)通信大會(huì)率先發(fā)布了商用芯片和終端。5G通訊的低延時(shí)、高接入特點(diǎn)， 應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)上，如自動(dòng)駕駛、AI人工智能輔助應(yīng)用、遠(yuǎn)程駕駛、系統(tǒng)更新、影像傳送等。無(wú)疑將會(huì)給汽車(chē)帶來(lái)一次體驗(yàn)升級(jí)革命。

不亞于4G網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的智能手機(jī)爆發(fā)周期。

雄安5G遠(yuǎn)程自動(dòng)駕駛行駛測(cè)試完成，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延在6毫秒以?xún)?nèi)

(6ms是什么概念，100公里時(shí)速的車(chē)一秒鐘移動(dòng)27.8米，6ms=0.006s，引起的誤差為0.16米也就16厘米，只比iPhone X長(zhǎng)了不到兩厘米)

要問(wèn)過(guò)去十年中哪個(gè)消費(fèi)類(lèi)技術(shù)市場(chǎng)發(fā)生了變化和進(jìn)步？答案肯定是手機(jī)。觸摸屏提供的相對(duì)以往整容式的變革用戶(hù)體驗(yàn)。隨著芯片，觸控顯示屏和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，移動(dòng)設(shè)備變得越來(lái)越實(shí)惠，實(shí)現(xiàn)了前所未有的大規(guī)模普及。在不久的將來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)的普及很自然會(huì)改變汽車(chē)的人機(jī)交互體驗(yàn)，最起碼的用像素代替物理按鈕和旋鈕。

雖然車(chē)載HMI有很大的潛力，但還沒(méi)有看到汽車(chē)行業(yè)出現(xiàn)如蘋(píng)果手機(jī)的用戶(hù)體驗(yàn)超越諾基亞按鍵手機(jī)那般顛覆的改變。

隨著互聯(lián)網(wǎng)公司對(duì)智能電動(dòng)車(chē)的投入與關(guān)注，蔚來(lái)NIO、拜騰BYTON、樂(lè)視FF、小鵬汽車(chē)等新一代智能車(chē)企陸續(xù)推出產(chǎn)品。最近的說(shuō)，2018年的日內(nèi)瓦車(chē)展傳統(tǒng)車(chē)企保時(shí)捷發(fā)布的Mission-E全新的概念電動(dòng)車(chē)(19年量產(chǎn))，起碼慢慢可以感受到了車(chē)企對(duì)新的人機(jī)交互體驗(yàn)變革的誠(chéng)意。

來(lái)看下次世代的車(chē)載HMI帶來(lái)的不同體驗(yàn)

Tesla model X自動(dòng)駕駛

BYTON拜騰內(nèi)景

蔚來(lái)NIO ES8

保時(shí)捷mission-e

HUD信息投屏

超大視野的橫屏中控

儀表盤(pán)眼球檢測(cè)移動(dòng)

手勢(shì)立體感應(yīng)操控

無(wú)人機(jī)跟隨感知周邊地形

HMI的定義

HMI是Human Machine Interface 的縮寫(xiě)，“人機(jī)接口”，也叫人機(jī)界面。人機(jī)界面（又稱(chēng)用戶(hù)界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶(hù)之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介， 它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類(lèi)可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。

HMI分類(lèi)1.全面接入汽車(chē)

例如Tesla X，硬件、軟件和人機(jī)界面都是車(chē)廠(chǎng)整合。 不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體系統(tǒng)的深度集成，而且還能夠與駕駛員進(jìn)行車(chē)內(nèi)診斷和控制系統(tǒng)的深度集成。連接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)提供API接口，可以自定義應(yīng)用程序和獨(dú)立開(kāi)發(fā)者提供定制服務(wù)等。

圖片來(lái)源網(wǎng)易汽車(chē)頻道

2.使用軟件平臺(tái)，定制HMI單元

這一類(lèi)屬于服務(wù)商提供軟件平臺(tái)，車(chē)企自己定義介入的硬件與服務(wù) 如“Microsoft Embedded – Automotive 7 ”或Blackberry的QNX）的定制HMI模塊，可將汽車(chē)中的不同設(shè)備和傳感器集成到一個(gè)平臺(tái)中。

3.將平臺(tái)設(shè)備集成到HMI

如Apple Carplay、Android Auto、微軟嵌入式系統(tǒng)等，這種模式在之前被看做是汽車(chē)操作系統(tǒng)移動(dòng)開(kāi)發(fā)的下一個(gè)領(lǐng)域，和普及移動(dòng)系統(tǒng)之間的銜接會(huì)更好。但這種模式不過(guò)是蘋(píng)果、谷歌、微軟尋求銷(xiāo)售更多設(shè)備或系統(tǒng)的額外觸點(diǎn)。弊端在于各自系統(tǒng)的壁壘，如CarPlay系統(tǒng)需要插入蘋(píng)果手機(jī)。但在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)這也是可能的一種解決辦法，因?yàn)檫@減少了HMI的整合成本，而漫長(zhǎng)的汽車(chē)設(shè)計(jì)流程周期常常掣肘著汽車(chē)人機(jī)界面整合的發(fā)展。

Apple和Google接入自己移動(dòng)終端

數(shù)字時(shí)代HMI的交互改變

多年來(lái)駕駛汽車(chē)的本質(zhì)并沒(méi)有改變。具有特定駕駛位置、方向盤(pán)和控制系統(tǒng)，儀表盤(pán)等，這種頑強(qiáng)(不思進(jìn)取)的一致性倒是幫助了汽車(chē)行業(yè)，讓用戶(hù)只需要學(xué)習(xí)駕駛一輛車(chē)就可以駕駛?cè)魏纹?chē)。

但隨著汽車(chē)的電動(dòng)化以及電子設(shè)備集成到HMI（例如GPS，遠(yuǎn)程信息處理，信息娛樂(lè)系統(tǒng)）中。這些元素的引入產(chǎn)生了新的交互復(fù)雜層次，完全改變了認(rèn)知模型和期望。

在典型的交互設(shè)計(jì)方式中，我們可以通過(guò)查看以下分析來(lái)對(duì)比過(guò)去和現(xiàn)在的HMI：

過(guò)去的HMI交互特點(diǎn)：

控制裝置

提供控制車(chē)內(nèi)功能的工具或設(shè)備（例如音樂(lè)播放器上的旋鈕）。

可信度

一個(gè)控件提供的操作性質(zhì)，執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作（例如，一個(gè)旋鈕可以在一個(gè)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)）。

反饋

控制器帶來(lái)的變化或反應(yīng)（例如旋鈕旋轉(zhuǎn)時(shí)的音量變化）。

映射

為控件開(kāi)發(fā)一種’感覺(jué)’ – 了解控件的功能和位置（一位有成就的鋼琴家可以通過(guò)“感覺(jué)”或肌肉記憶來(lái)演奏樂(lè)器）。

可學(xué)性

能夠理解控件隨時(shí)間變化的方式（例如，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕以增加音量）。

模式

可以使用和改變工具或設(shè)備的方式的數(shù)量來(lái)切換到新功能（例如，也可以使用同樣的不同功能的旋鈕來(lái)控制亮度）。

在昔日的汽車(chē)內(nèi)飾中，表盤(pán)和旋鈕的空間排列，操作習(xí)慣會(huì)印入到人的記憶以及學(xué)習(xí)系統(tǒng)中。

由于電氣復(fù)雜性較低，機(jī)械元件（如旋鈕，開(kāi)關(guān)和滑塊）提供了控制和直接機(jī)械反饋 。模式少得多，因?yàn)槠?chē)上的元件和控件之間有直接的聯(lián)系。

但對(duì)于現(xiàn)代HMI來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)完全不同的故事。汽車(chē)中還有更多的可控元素， 導(dǎo)航系統(tǒng)，遠(yuǎn)程信息處理，行駛控制和信息娛樂(lè)系統(tǒng)等等。

屏幕和控制器 – 實(shí)際上它是如何學(xué)習(xí)的？

現(xiàn)代汽車(chē)的人機(jī)交互界面

這增加了認(rèn)知的倍數(shù)級(jí)復(fù)雜性，體現(xiàn)在這幾點(diǎn)上：

在不同模式之間切換

（并且學(xué)習(xí)它們?cè)谀睦铮┎皇请S著時(shí)間的積累建立單個(gè)心智模型。舉個(gè)例子，Tesla的位置移動(dòng)和導(dǎo)航之間需要在不同界面單元切換設(shè)置，層級(jí)、深度之間的切換會(huì)不盡相同。

淡化映射或可學(xué)習(xí)的GUI界面

控件在哪里，它們的功能是什么？他們可以輕松學(xué)習(xí)嗎？

易用性

如何移動(dòng)圓形旋鈕與屏幕上各模式之間的移動(dòng)有關(guān)？我們能否重新獲得如傳統(tǒng)汽車(chē)中的直接控制權(quán)

反饋

目前在界面中依賴(lài)視覺(jué)反饋可能會(huì)讓人分心。用聽(tīng)覺(jué)和/或觸覺(jué)反饋來(lái)輔助視覺(jué)反饋可能是解決辦法。

一致性和記憶

如果汽車(chē)系統(tǒng)或者汽車(chē)平臺(tái)改變了，用戶(hù)極有可能必須從頭開(kāi)始重新學(xué)習(xí)一些基本控制。隨著這些多形態(tài)的人機(jī)界面的出現(xiàn)，人們現(xiàn)在面臨著前所未有的復(fù)雜程度以及擁擠交通帶來(lái)的額外壓力。

認(rèn)知和工作記憶模型的局限性

為了理解認(rèn)知的局限性，我們首先需要了解人們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)構(gòu)建長(zhǎng)期和短期記憶以及隨著時(shí)間的推移而有意識(shí)地與世界接觸。

Baddeley＆Hitch在2000年提出的“工作記憶模型”（1974年第一次）描述了“固化”長(zhǎng)期記憶系統(tǒng)，“流動(dòng)”短期記憶系統(tǒng)和有限容量“情景緩沖器”之間的相互作用。固化的長(zhǎng)期記憶系統(tǒng)包括語(yǔ)言，行政和形式形態(tài)的知識(shí)，以及肌肉記憶，而“流動(dòng)”的短期記憶更多的是視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)。

可以認(rèn)為駕駛行為是固化的長(zhǎng)期記憶，因?yàn)樗褂瞄L(zhǎng)期的肌肉記憶，而圍繞駕駛?cè)蝿?wù)消耗的信息 -? 誰(shuí)在車(chē)前行走？我在哪里開(kāi)車(chē)？我在聽(tīng)什么？?- 可以被認(rèn)為是意識(shí)任務(wù)體驗(yàn)的一部分，并且在任何特定時(shí)間處于情景緩沖區(qū)中。

情景緩沖區(qū)的視覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)和運(yùn)動(dòng)提示的能力有限，因此不允許輕松構(gòu)建技能或肌肉記憶的人機(jī)界面很容易使其負(fù)擔(dān)過(guò)重。這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致駕駛員由于認(rèn)知過(guò)載而造成的糟糕決策和挫折感。

多年來(lái)，人機(jī)交互研究已經(jīng)提出了幾種解決認(rèn)知過(guò)載問(wèn)題的關(guān)鍵方法。其中一種方法就是喬治米勒在1956年提出的組塊化的概念，即個(gè)人只能在其工作記憶中以正確的序列順序記住或處理7個(gè)信息塊。這基本上意味著分組項(xiàng)目更容易記憶，因?yàn)榉纸M有助于語(yǔ)音和視覺(jué)空間記憶。

一個(gè)典型的例子-分組的電話(huà)號(hào)碼意味著記憶

分組的概念似乎也適用于視覺(jué)形式 – 類(lèi)似分組的形狀或模式也更容易記住。也就是格式塔原則里面的接近原則。

HMI的“硬”“軟”交互“硬”交互

可以被定義為由駕駛員執(zhí)行的有意操縱的動(dòng)作。例如：使用按鈕更改駕駛座位高低前后，通過(guò)娛樂(lè)系統(tǒng)播放音樂(lè)或?qū)⒛康牡匦畔⑤斎氲杰?chē)載GPS中。

“軟”交互

可以被定義為由機(jī)器執(zhí)行的動(dòng)作，作為用戶(hù)提供的非有意輸入。自動(dòng)取消轉(zhuǎn)向燈信號(hào)是軟交互的一個(gè)例子，機(jī)器在沒(méi)有任何用戶(hù)輸入的情況下自動(dòng)完成一系列動(dòng)作。

特別是后一種交互方式，隨著嵌入式內(nèi)部傳感器的出現(xiàn)以及智聯(lián)汽車(chē)概念的落地。其中一些可能性已經(jīng)在HUD（平視顯示器）中顯示的額外的場(chǎng)景信息，內(nèi)部照明的自動(dòng)調(diào)光以及對(duì)駕駛員眼動(dòng)的跟蹤。軟交互需要在執(zhí)行過(guò)程中保持最大程度的關(guān)懷和適時(shí)性，因?yàn)樵谳o助和分心之間僅一線(xiàn)之隔。

A.帶有嵌入式觸摸控制的觸覺(jué)控制-混合接口

寶馬i-Drive Touch，可控性以及將圓形運(yùn)動(dòng)映射到屏幕上的線(xiàn)性移動(dòng)

寶馬i-Drive Touch

通過(guò)在控制旋鈕上引入一個(gè)觸控板，這種混合交互形式讓輸入體驗(yàn)得到了提升，因?yàn)樗尸F(xiàn)了更加可操作性及豐富的屏幕控制。

B.帶觸摸反饋的觸摸屏

正如保時(shí)捷918和特斯拉Model S的大屏幕迭代所展示的那樣，觸摸屏正在成為汽車(chē)HMI中核心的控制模式。

雖然它們似乎提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的選擇，但它們?cè)诳蓪W(xué)習(xí)性上存在問(wèn)題，正如前面提到的那樣。這也可能會(huì)分散駕駛員到的注意力，因?yàn)轳{駛員必須始終依靠視覺(jué)反饋，并且不能隨著時(shí)間的推移形成肌肉記憶或感官映射(如看到鋼琴鍵知道可以彈奏音樂(lè)一般)。

在迪士尼研究中進(jìn)行的一組有趣的實(shí)驗(yàn)指出了可能的方向，觸覺(jué)渲染算法用于模擬觸摸屏表面上豐富的3D幾何特征（如凸塊，脊，邊緣，凸起和紋理）。

感知蘋(píng)果的凸起

感知化石的凹凸起伏

C.帶視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)反饋的手勢(shì)控制

使用手勢(shì)來(lái)控制HMI的某些方面是一個(gè)令人興奮的概念。這主要是因?yàn)樗峁┝嗽缙谄?chē)中存在的直接控制和反饋的機(jī)會(huì)，雖然體驗(yàn)上不完全一樣。

3D手勢(shì)數(shù)據(jù)的感測(cè)越來(lái)越容易，不僅因?yàn)榈统杀镜膫鞲衅骱吞幚砥?，而且隨著更好的算法變得更加實(shí)用好用。

由于像Leap Motion和Kinect控制器這樣的小工具，3D手勢(shì)控制作為一個(gè)概念也在人們的頭腦中扎根。

我們不僅可以檢測(cè)身體特征的宏觀變化，如點(diǎn)頭，面部位置和手勢(shì)，還可以檢測(cè)眼睛運(yùn)動(dòng)等微小變化。然而，低成本計(jì)算機(jī)視覺(jué)中出現(xiàn)的新交互模式尚未完全分好類(lèi)和理解消化，這又給感官映射和學(xué)習(xí)手勢(shì)界面時(shí)提出了挑戰(zhàn)。

和手機(jī)的2D表面觸控手勢(shì)不同，實(shí)際上空間手勢(shì)有數(shù)百個(gè)3D手勢(shì)的可能性，并且需要時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)和理解設(shè)定模式，因此在目前狀態(tài)下不能依賴(lài)作為純粹的交互 ?- 尤其是在安全方面。

這在最初使用Leap Motion控制器和Kinect作為車(chē)內(nèi)控制的主要模式的實(shí)驗(yàn)中確實(shí)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)手勢(shì)交互不一定直觀。物理交互的豐富反饋 – 點(diǎn)擊按鈕，手柄的移動(dòng)，齒輪的切換 – 還沒(méi)有很好地轉(zhuǎn)化為模糊的，數(shù)字化的表達(dá)方式。

如下使用 Denso和Chaoticmoon 的Leap運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用demo。沒(méi)有按鈕 – 只采用視覺(jué)反饋 – 這引入了細(xì)粒度控制和可學(xué)習(xí)性的問(wèn)題。

這個(gè)細(xì)粒度控制問(wèn)題一直是研究機(jī)構(gòu)過(guò)去幾年的重點(diǎn)，迪士尼研究所進(jìn)行的這項(xiàng)探索是有趣的 -? “Aireal – 自由空氣中的交互式觸覺(jué)體驗(yàn)”。

他們創(chuàng)建了一種新的低成本，高度可擴(kuò)展的觸覺(jué)技術(shù)，在半空中提供富有表現(xiàn)力的觸覺(jué)感受，作為創(chuàng)造增強(qiáng)環(huán)境的長(zhǎng)期愿景的一部分，這些環(huán)境可隨時(shí)隨地提供引人入勝的交互式體驗(yàn)。

AIREAL裝置向使用者的手發(fā)射稱(chēng)為渦流的一圈空氣。渦流可以在使用者的手上施加力量，從而實(shí)現(xiàn)一系列動(dòng)態(tài)自由空氣感覺(jué)。

D.（語(yǔ)音控制接口）聲音控制和反饋

自《太空漫游》中“哈兒”(HAL 9000強(qiáng)人工智能電腦)出現(xiàn)以來(lái)，基于語(yǔ)音交互控制的界面已經(jīng)有了更多的想象空間，15年的電影《她》（Her）中也有高智能的AI系統(tǒng)。盡管我們沒(méi)完全實(shí)現(xiàn)與機(jī)器進(jìn)行類(lèi)似這樣的對(duì)話(huà)，但由于自然語(yǔ)言處理和識(shí)別的不斷進(jìn)步，近幾年來(lái)AI方面的快速發(fā)展讓我們看到了曙光。

蔚來(lái)汽車(chē)的NOMI 人工智能系統(tǒng)

NOMI基于強(qiáng)大的車(chē)載計(jì)算能力和云計(jì)算平臺(tái)，集成了語(yǔ)音交互系統(tǒng)和智能情感引擎，創(chuàng)造出新的人車(chē)交互方式，第一次讓車(chē)從一個(gè)機(jī)器，變成一個(gè)有生命，有情感的伙伴。

在移動(dòng)操作系統(tǒng)中，Siri和Google

Now在與Nuance等公司提供車(chē)載互動(dòng)方面也發(fā)揮了強(qiáng)大的作用。

語(yǔ)音控制的場(chǎng)景應(yīng)用有兩個(gè)因素，一個(gè)是取代物理和數(shù)字控制進(jìn)入沒(méi)有用戶(hù)界面的地方，一個(gè)可以與HMI自由交談，二是最大限度地減少HMI手動(dòng)操作產(chǎn)生的干擾，從而提高安全性。

人聲交互設(shè)計(jì) – 一個(gè)新的挑戰(zhàn)

在下一代用戶(hù)界面方面，語(yǔ)音可能是一件容易的事情，但我們需要在設(shè)計(jì)相同設(shè)計(jì)之前認(rèn)真理解其含義。研究中我們發(fā)現(xiàn)以下因素是需要考慮：

離散和連續(xù)控制

這是按鈕開(kāi)關(guān)狀態(tài)與旋鈕連續(xù)旋轉(zhuǎn)之間的差異。語(yǔ)音在作為一種有效的離散控制（例如“打開(kāi)收音機(jī)”或“收音機(jī)”）方面起著重要作用，但在改變音量時(shí)可能不如連續(xù)控制那樣有效，該音量在一定范圍內(nèi)運(yùn)行，例如“增加音量……使其更高……更高……“，因?yàn)樗且粋€(gè)抽象的，模擬的，不精確的概念。

然后，我們進(jìn)入實(shí)際允許用戶(hù)設(shè)置預(yù)設(shè)的模糊區(qū)域，以使得計(jì)算機(jī)理解他/她想要實(shí)現(xiàn)的或基于時(shí)間的學(xué)習(xí)，其中計(jì)算機(jī)通過(guò)測(cè)量過(guò)去的交互來(lái)理解意圖。例如“更高”可能意味著增加20％。如果不仔細(xì)處理，這種模糊性可能會(huì)導(dǎo)致混亂和沮喪。當(dāng)然隨著人工智能的深度學(xué)習(xí)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，語(yǔ)音控制的不斷學(xué)習(xí)適應(yīng)將解決這個(gè)問(wèn)題。

“字符串”和“列表”的問(wèn)題

在處理輸入的字符串（字母數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入，例如Sat-Nav）和它在駕駛員身上產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷方面存在挑戰(zhàn)。

通過(guò)消除通過(guò)鍵盤(pán)輸入文本的需要，這是人們認(rèn)為語(yǔ)音輸入理想的地方。但研究指出了相反的情況。

“目的地輸入任務(wù)是最耗時(shí)的，在前兩項(xiàng)研究中平均需要111秒才能完成。任務(wù)完成時(shí)間不是問(wèn)題語(yǔ)音識(shí)別的問(wèn)題，因?yàn)榇蠖鄶?shù)時(shí)候系統(tǒng)在解讀司機(jī)的聲音時(shí)沒(méi)有什么麻煩。相反，這是一個(gè)界面設(shè)計(jì)的問(wèn)題?！?/p>

界面設(shè)計(jì)的復(fù)雜性來(lái)源于該技術(shù)帶來(lái)的許多多模式需求。其中包括必須記住界面所闡述的信息列表。其中之一就是一種叫做’定向響應(yīng)’的行為?- 當(dāng)駕駛員對(duì)人機(jī)界面進(jìn)行說(shuō)話(huà)時(shí)，這種行為通常采取姿勢(shì)微妙的，看似無(wú)意識(shí)的姿態(tài)變化。

有效處理研究發(fā)現(xiàn)的上述問(wèn)題的一種方法是提供適當(dāng)?shù)拇_認(rèn) – 視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)。把整個(gè)人視為一個(gè)整體，而不是只專(zhuān)注于耳朵和聲音。

定向響應(yīng)通常依賴(lài)于視覺(jué)反饋對(duì)駕駛員的口頭輸入。例如，蘋(píng)果CarPlay一直試圖通過(guò)盡可能地暫停用戶(hù)界面來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。但是這些自動(dòng)行為模式對(duì)界面部分的影響還沒(méi)有被詳細(xì)研究。

識(shí)別語(yǔ)音中的情緒

這似乎是自然語(yǔ)言處理中的下一步 – 情緒和情緒是車(chē)內(nèi)反應(yīng)的觸發(fā)因素。

E.計(jì)算機(jī)視覺(jué)輔助呈現(xiàn)的軟交互

相機(jī)追蹤像素?cái)?shù)據(jù)中的微動(dòng)的能力允許汽車(chē)內(nèi)部的傳感器檢測(cè)駕駛員的生理數(shù)據(jù)。這可以產(chǎn)生同步（實(shí)時(shí)）和異步反應(yīng)（具有故意的時(shí)間延遲）。

通過(guò)同步反應(yīng)，我們指的是對(duì)生理變化的即時(shí)和實(shí)時(shí)反應(yīng)，如駕駛員眼瞼的運(yùn)動(dòng)或?qū)ψ⒁暀z測(cè)的反應(yīng)。

偶爾出現(xiàn)的移動(dòng)可能意味著疲倦的司機(jī)，因此汽車(chē)可能會(huì)促使司機(jī)休息或?yàn)樗緳C(jī)提供最近的高速公路服務(wù)站的路線(xiàn)。

異步響應(yīng)是基于時(shí)間的。例如，跟蹤駕駛員在旅程中的心率，并向他們展示數(shù)據(jù)尖峰處的熱點(diǎn)。就像汽車(chē)在旅途中的燃油消耗量變化可以直觀量化一樣，我們可以對(duì)生理數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和直觀體現(xiàn)。

新的’Kinect’能夠檢測(cè)生理數(shù)據(jù)中的微小波動(dòng)

F.新一代顯示技術(shù)(如HUD)呈現(xiàn)額外的場(chǎng)景信息

我們可以打破中央控制臺(tái)作為信息呈現(xiàn)中心，并根據(jù)何時(shí)需要數(shù)據(jù)（時(shí)間）以及需要何處（空間）來(lái)為駕駛員提供顯示。

例如，可以將信息分解成多個(gè)顯示，以便在駕駛員需要時(shí)提供轉(zhuǎn)彎的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，可能使用HUD。該信息也可以通過(guò)凝視檢測(cè)技術(shù)顯示在駕駛員正在看的地方。

越野車(chē)透明的引擎蓋(可以看到下方的路面情況)

LandRover Discovery隱形發(fā)動(dòng)機(jī)概念是一個(gè)不錯(cuò)的想法，通過(guò)格柵攝像機(jī)將路面信息投射到HUD可以直觀的看到路面情況。通過(guò)使用攝像頭實(shí)現(xiàn)數(shù)字化沉浸式應(yīng)用，我們期望在車(chē)載HMI中看到越來(lái)越多的應(yīng)用，主要用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。

寶馬的’未來(lái)豪華車(chē)’為駕駛員提供模擬影像HUD，它通過(guò)直接在視線(xiàn)內(nèi)投射信息來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)世界的視野。建筑物，交通標(biāo)志和危險(xiǎn)可以直接在真實(shí)環(huán)境中突出顯示，有選擇地引導(dǎo)駕駛員注意特定信息。

場(chǎng)景移情

我們處于車(chē)載用戶(hù)界面空間的曙光之中，值得一提的是，如前所述，除了屏幕上的用戶(hù)界面外，還有與汽車(chē)的互動(dòng)。

雖然我們確實(shí)看到了屏幕的未來(lái)，并通過(guò)借用智能設(shè)備來(lái)增強(qiáng)車(chē)載體驗(yàn)，但更具針對(duì)性的方法具有更大的潛力，無(wú)論是與否，還是沒(méi)有任何平臺(tái)偏差。

與智能手機(jī)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)一樣，場(chǎng)景和用戶(hù)需要處于車(chē)載HMI設(shè)計(jì)的最前沿，但它們往往被忽視。駕駛汽車(chē)的人與坐在家中沙發(fā)上的人的情況完全不同。這是“場(chǎng)景移情”一詞的來(lái)源; 理解和設(shè)計(jì)一個(gè)特定的場(chǎng)景。

以地圖為例。地圖和導(dǎo)航顯然適用于汽車(chē)領(lǐng)域，但這并不意味著簡(jiǎn)單地將諸如谷歌地圖這樣的無(wú)處不在的服務(wù)放到屏幕上。駕駛員消化地圖的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于行人，因此必須仔細(xì)考慮選擇顯示哪些信息。

可能不需要顯示不屬于通往目的地的路線(xiàn)的道路。Tom Toms和其他這樣的設(shè)備已經(jīng)采用了相同的背景思想 – 它們是針對(duì)特定環(huán)境定制的，量身定制的設(shè)備。所以當(dāng)然不能再加上電子郵件或Facetime的任何人的功能了。

安全性當(dāng)然是一個(gè)主要考慮因素，因此車(chē)載HMI的設(shè)計(jì)對(duì)于其他用戶(hù)界面來(lái)說(shuō)是獨(dú)一無(wú)二的。許多最近的文章都提出了汽車(chē)屏幕的安全問(wèn)題，即潛在的駕駛員分心。

車(chē)內(nèi)體驗(yàn)主要涉及駕駛員，但他們并不總是駕駛。有進(jìn)出汽車(chē)，等待交通和其他許多情況。乘客座位上的人，后面的孩子，甚至家里的狗都在行李箱里呢？如何做出與城市交流并對(duì)環(huán)境做出反應(yīng)的汽車(chē)呢？一個(gè)質(zhì)量，安全，愉快和美麗的汽車(chē)人機(jī)界面將考慮到所有這些故事或者更多。

即使有安全意圖，有時(shí)候視覺(jué)平臺(tái)，即屏幕或平視顯示器是最好的溝通方式。

有許多技術(shù)和實(shí)用的方法來(lái)滿(mǎn)足這一要求，從明顯的每個(gè)乘客的多個(gè)屏幕到更抽象的想法，例如駕駛員和乘客看到不同但相關(guān)的信息的立體屏幕以及注視檢測(cè)檢測(cè)誰(shuí)在看屏幕，駕駛員優(yōu)先。

所以，從UX和UI的角度來(lái)看，我們已經(jīng)可以看到車(chē)內(nèi)環(huán)境需要新的思考和設(shè)計(jì)。用戶(hù)界面可以幫助解決這些實(shí)際問(wèn)題和功能問(wèn)題，但是解決與車(chē)內(nèi)HMI相關(guān)的一些情緒問(wèn)題也有很長(zhǎng)的路要走。

References

https://medium.com/@autoustwo/the-near-future-of-in-car-hmi-5b34a76fc7a

https://medium.com/@autoustwo/hmi-where-we-are-now-and-where-we-were-54724e47af03

https://medium.com/@autoustwo/looking-at-now-changing-patterns-in-hmi-8d4b30a622f9

https://medium.com/@autoustwo/looking-ahead-designing-for-in-car-hmi-46c4ecc88f01

本文由 @余小華 原創(chuàng)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理。未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載。

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