模块化实物用户界面研究

　　作为实物用户界面的未来发展的主要方向之一，模块化用户界面通过提供大量不同种类的可交互实体，为实物用户界面提供更多的灵活性、可变性、自由性、创造性，使之能够广泛应用于未来人居、未来教育等相关领域。《模块化实物用户界面研究》结合多学科的理论与方法，提出了具有一定普适性的模块化实物用户界面设计框架与设计方法，探索了能够在真实物理环境中提供虚实结合的、沉浸式交互体验的设计实现方式，探讨了模块化实物用户界面的应用领域、优势缺点与未来研究方向。 《模块化实物用户界面研究》可供从事用户界面设计、实物用户界面研究等领域的研究人员及相关技术人员阅读参考。

　　王濛，北京通用人工智能研究院研究员，机器人实验室嵌入式方向负责人，中国计算机学会人机交互专委会执行委员， IEEE RO-MAN（人与机器人互动国际会议）副编辑 ；果壳科学专栏科普作者，乐高积木社群活跃设计师。2009年至2019年在在清华大学完成本、硕、博学业，具有机械学、电子学、设计学、计算机等多个学科专业的研究经历，获清华大学工学、文学学士学位，艺术学硕士、博士学位，两次获评清华大学优秀毕业生，获清华大学水木学者等荣誉。作为国内较早在实体交互与机器人交互方向开展研究的学者，曾在ACM TEI，ACM UIST， IEEE RO-MAN， IEEE IROS， IEEE RA-L，MIT Leonardo等国际一流会议与期刊发表论文，并带领团队设计研发了一系列创新的交互装置与机器人原型。

第1章概述
1.1研究背景
1.2研究问题及其意义
1.3研究内容和研究方法
第2章MTUI的发展沿革与相关工作
2.1图形用户界面
2.2实物用户界面
2.3实物用户界面的发展
2.3.1自驱动用户界面
2.3.2非刚性用户界面
2.3.3模块化用户界面
2.4其他相关领域的发展现状
2.4.1物联网
2.4.2嵌入式传感与驱动
2.4.3大数据与人工智能
2.4.4增强现实与增强虚拟
2.4.5机器人及其应用
2.4.6未来教育
2.5本章小结
第3章MTUI的交互特性与设计方法
3.1交互特性分析
3.1.1基本物理属性
3.1.2示能性与约束性
3.1.3语义性
3.1.4耦合性与同构性
3.1.5模态
3.1.6互联性
3.1.7组装性
3.2交互框架设计
3.3交互环境设计
3.3.1耦合性设计
3.3.2同构性设计
3.3.3互联性设计
3.3.4示能性与模态设计
3.4交互元素设计
3.4.1基本物理属性设计
3.4.2模态设计
3.4.3语义性与示能性设计
3.4.4组装性设计
3.5本章小结
第4章MTUI的设计实现
4.1嵌入式传感
4.2自驱动反馈
4.3嵌入式控制
4.4通信网络
4.5拓扑识别
4.6空间定位
4.7本章小结
第5章MTUI交互系统设计实例
5.1PolyHinge
5.1.1交互元素设计
5.1.2交互环境设计
5.1.3设计实现
5.1.4设计总结
5.2TwistBlocks
5.2.1交互元素设计
5.2.2交互环境设计
5.2.3实现技术
5.2.4设计总结
5.3WalkingBot
5.3.1交互元素设计
5.3.2交互环境设计
5.3.3实现技术
5.3.4设计总结
5.4本章小结
第6章MTUI的应用领域、优缺点与未来研究方向
6.1应用领域
6.1.1智能环境
6.1.2未来教育
6.1.3创意与设计工具
6.1.4信息可视化
6.2优点
6.2.1情境性与易用性
6.2.2自由性与创造性
6.2.3共享性与合作性
6.3缺点
6.3.1低精度与低效率
6.3.2可移植性与可扩展性
6.4未来研究方向
6.4.1元设计
6.4.2多模态
6.4.3与其他领域技术的结合
6.5本章小结
第7章总结
参考文献
致谢