人机交互界面设计实践

目前，智能机器人大都为交互模式，所以机器人的用户界面又称为人机交互界面（Hu-man Computer Interface，HCI），是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与机器人交互的技术。它包括机器人通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器人输入有关信息及提示请示，回答问题等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。

人机交互界面研究已经历了两个界限分明的时代，第一代是以文本为基础的交互，如菜单、命令、对话等，难用且不灵活。第二代则是直接操作界面，它引出更自然的视觉通信交互。而下一代则是以多媒体集成方法为基础的交互，多媒体人机交互技术是多媒体技术和人机交互技术的结合体。信息表示和输入输出设备的多样化是多媒体人机交互技术的重要内容。多媒体人机交互基于视线跟踪、语音识别、手势输入、感觉反馈等新的交互技术。需要大量使用语言，自然语言和高级图形，也可使用其他交互媒体，如人的动作、手势和三维图像等。而人机交互界面的研究已超越心理学，并进入到社会学的研究领域，界面技术、多媒体技术以及通信技术，特别适于人工智能技术。

根据对智能机器人的功能划分和定位，自然和谐的智能人机界面沟通特征应该包括：

1）自然沟通：能看，能听，能说，能触摸；

2）主动沟通：有预期，会提问，并及时调整；

3）有效沟通：对情境的变化敏感，理解用户的情绪和意图，对不同用户、不同环境、不同任务给予不同反馈和支持。而这些特征在很大程度上依赖于心理科学、认知科学和计算机科学对人的智能和情感研究所取得的新进展。为使机器人具备更智能的人机交互能力，我们需要知道人是如何感知环境的，人会产生怎样的情感和意图，人如何做出恰当的反应，从而帮助计算机正确感知环境，理解用户的情感和意图，并做出合适的反应。因此，人机交互界面的“智能”不仅应具有高的认知智力，也应具有高的情绪智力，从而有效地解决人机交互中的情境感知问题、情感与意图的产生与理解问题，以及反应应对问题。以语音接口为例，具有警示作用的语调与语速，对吸引使用者的注意力，有相当大的帮助。而在轻松的情境下，感性缓慢的语调或动画接口将有助于使用者进入舒缓的状态。

由于人类从外部世界接受信息的80％以上来自视觉通道，用户界面的可视化能更加直接地引起人们的注意且更具趣味性。根据界面布局的科学研究，拥挤的屏幕让人难以理解，因而难以使用。屏幕总体覆盖度让人看上去，不能太拥挤，也不能太松散。除了总体设计，文字和控件的对齐方式、界面采用的分辨率等也是在设计界面时需要注意的内容。人机交互界面设计的流程如图7-11所示。

图7-11 人机交互界面设计流程

根据人们习惯的阅读浏览方式及以上原则，机器人交互平台界面设计如图7-12所示。(www.xing528.com)

图7-12 机器人交互平台界面设计

交互平台按照功能划分为

菜单设置区：供操作者对机器人交互平台的具体功能进行配置及更改设置。

对话提示文本显示区：用于提示使用者按照显示的文本（机器人可以识别的语音）和机器人进行对话交流网络中的在线设备提供服务功能。

视频显示区：显示机器人采集到的图像、人脸识别及表情识别信息，并按帧显示在该区域。与使用者以最直观的方式进行交互。

网络交互信息显示区：显示数字家庭网络中设备的状态信息及网络消息等。

情感交互显示区：显示机器人判断出的使用者当前情感状态、机器人情感状态信息、及机器人相应行为决策。

交互平台当前状态显示区：显示机器人当前各通道信息采集结果。