人机交互界面范文第1篇
关键词：界面设计;交互设计;产品设计;结构设计
“人机界面”是指人与机器之间互相影响的区域，人机界面包括的内容比较广泛，任何参与人和机器信息交流的领域都包括在人机界面中。界面设计存在在人与物的信息交流中，只要存在人和物信息交流的领域都是界面设计的内容，因此设计的界面所包含的要素是非常广泛的。简单的来讲，设计界面可以定义为在设计中要面对的与将要分析的所有信息交互的集合，它能够很好的反映人和物之间的关系。界面的设计是开发过程中的最重要的内容，能够影响到整个开发团队。出色的界面是便于用户使用并且操作简单易行，开发团队要结合用户需求和自身理解制定设计目标。
1交互设计理论
用户界面设计的工作流程包括三方面：结构设计、交互设计和视觉设计，而交互设计是用户界面设计工作流程中最为重要的一部分，它的成与败直接关系着产品的成与败。通常来讲，交互设计是指基于人们的需求，根据人们的体验进行产品设计，交互设计就是关于创建新的用户体验的问题，其目的是增强和扩充人们工作、通信及交互的方式。一个成功的交互式产品操作简单，易掌握，使用效果好，可以为用户提供舒适的体验。由此，研究与思考交互设计的具体内容是进行界面设计的重中之重。
交互设计是一个非常复杂的过程，在设计过程中需要对多个学科进行设计，在产品设计已经得到了广泛的认可。设计者要充分理解用户对具体事件的反映方式，用户和事件之间交互、通信的方法，仅仅在这个过程就要很多学科的专业人员参加。同时，设计者要研究设计多种类型的交互媒体的方法，而且要使交互方式更加有效，更加丰富。针对这种要求，动画设计师、美术设计师、摄影师、艺术家和产品设计师等不同行业的专家加入到设计队伍中。
2交互设计在界面设计的应用研究
2.1交互设计与界面设计的关系
有很多人会把交互设计和界面设计混为一谈，认为交互设计就是界面设计，特别是看待软件产品时的交互。其实界面设计已经引起了人们的关注，但是交互设计更加关心用户和产品在行为上的交互体验过程。
简单的来讲，软件界面就是人与机器间的信息界面，而交互设计则是一个将美学、心理学、计算机科学和人机工程学等进行有效结合的商业和工业行为。它的目标是通过改进设计，改善和执行通信与信息系统来满足客户的需求。随着时代的发展，人们渴望得到内容更加丰富多彩的交互界面，因而在交互设计中人的因素被逐渐重视起来，构造和行为就变成用户界面开发过程中的两个非常重要的内容。构造和行为即界面设计和交互设计，这都牵涉到界面开发人员和用户开发人员。在界面设计开发过程中，界面设计师必须走进用户，和用户一起讨论分析最后形成讨论结果，这个过程虽然辛苦但是意义也十分重大。在交互过程中，虽然它不完全受软件的制约，但是交互设计对用户界面的行为和外观有着密切联系。因此界面设计专家与决定和用户进行交互方式的专家要对这一内容展开深入分析和研究。
2.2采取交互设计，以用户为中心进行界面设计
“以人为中心”是交互设计提倡的设计理念，这个理念应该被更多的应用在现有的界面设计中。以人为中心可以理解为以用户为中心，在开发的过程中首先要对用户和用户需求进行详细了解，并将这些信息作为设计的方向。以用户为中心的设计，前提就是应当对用户的需求进行充分了解。这就要求设计人员对不同用户的价值取向、性格喜好和生活习惯进行了解和研究。例如，在考试系统的界面设计中，应当设计简单而且与学生在日常答题的行为相符合，避免因为电脑测试给学生带来的不便。在为老年人设计的界面，内容最好简单明了，还要有良好的使用向导，用最少的操作程序完成较多的查询和功能。而为儿童设计的界面，就应该考虑儿童对色彩和图像上的要求，设计出色彩鲜艳、内容丰富的界面，来吸引更多孩子的注意力。要想设计出这种界面，就需要设计者对儿童色彩的喜好和在儿童心中的流行趋势进行研究。在设计过程中，还应特别注意儿童的使用方式，由于儿童行动不够灵活，可以考虑使用触摸式的交互设计来使这种情况得到满足。由此看来，以用户为中心的界面设计一定能最大限度的满足用户需求，必定是一个成功的界面设计，少了这个前提必定不会成功。
3结束语
综上述之，界面设计不只是单纯的美工设计，应该将它的使用方式更多的融合到设计当中，把更多的交互设立理论加到界面设计中，达到满足不同用户的需求和使用方法。将漂亮美观的界面设计和完备的交互功能进行有效结合，满足用户简单快捷的应用需求，满足了这些要求，设计出来的界面设计才是出色地
设计。
参考文献
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作者简介
陈乐凯，男，汉族，中南大学建筑与艺术学院，在校硕士。
戴端，中南大学建筑与艺术学院，教授。
人机交互界面范文第2篇
摘 要：人机界面 （Human Machine Interface，HMI）作为调度自动化系统的用户接口，提供用户与系统的交互功能。松耦合、易扩展、易维护对于人机界面的设计和实现具有重要的使用价值，不仅可以优化系统结构，而且方便系统功能集成和升级。本文使用开放服务网关规范（OSGi）技术和“平台+插件”的設计原则，提出了一种基于插件的调度自动化系统人机界面的设计方案，实现了系统的分布式增量集成、运行时部署和升级以及基于权限的应用插件运行机制。该成果已在工程中使用，验证了方案的可行性。
关键词：人机界面；插件；框架；开放服务网关规范（OSGi）；调度自动化
Key words： HMI； Plug-in； Framework； OSGi； Dispatching Automation引言
调度自动化系统是现代工业企业实施生产过程控制的重要技术手段，系统以数据采集与监视控制（SCADA：Supervisory Control And Data Acquisition）为基础，对现场的运行设备进行监视和控制，并在此之上包括了应用分析、计划管理等高级应用功能。调度自动化系统的应用范围很广，包括电力、给水、石油、化工等诸多工业领域。目前在电力行业调度自动化系统作为电网运行控制的基础，正朝着“集成化、网格化、标准化、市场化、智能化”的方向发展[1-3]，并开展智能调度研究。
人机界面 （Human Machine Interface，HMI）作为调度自动化系统的用户界面，向用户提供与系统交互的功能，同时也是智能调度重要组成部分之一。目前有很多关于人机界面的设计和实现的研究方案。文献[4]研究了嵌入式系统中利用CORBA、COM以及EJB等技术构建HMI的设计方法和实现技术，并对各种技术的优缺点进行了综合性分析。文献[5]基于Linux和Qt提出并实现了一种适用于工业监控领域嵌入式平台的通用HMI系统原型。文献[6]对HMI的设计和实现进行了相关研究。文献[7]提出了使用组件组装人机界面的模型。以上这些文献对如何构建HMI系统进行了大量的研究，但是其内容主要针对嵌入式系统。在电力、石油等工业领域，调度自动化系统中的人机界面面临着更复杂的应用环境。文献[8]介绍了石油行业SCADA系统中HMI的应用情况。这些文献对人机界面在SCADA/调度自动化系统中的应用进行了一些探讨，但是对人机界面的易维护和自动升级方面研究较少。
在系统集成方面，有学者提出了面向服务体系架构、面向开放服务网关规范的集成方式[9-12]，文献[9]提出基于分布式对等互联的开放服务网关规范（Open Service Gateway Initiative，OSGi）平台的高级量测体系（AMI）总体方案，文献[12]指出基于面向服务架构（SOA）的集成技术是实现企业应用集成（EAI）的重要模式。
近些年随着用户需求的增加，人机界面需要为数据综合分析、趋势预测、可视化展示提供支撑。新功能的增加使人机界面变得日益复杂，但是目前人机界面的设计和实现在易扩展性方面考虑较少，很多系统在设计和实现上具有紧耦合的特性，只能通过修改代码实现功能扩展和升级，导致系统维护难度加大，而插件是解决上述问题的技术途径之一。
插件是一种组件化的程序设计方法，按照统一的预定义接口规范进行开发，应用程序在运行时通过接口规范对插件进行调用，以动态扩展应用程序的功能。基于插件的程序开发的核心思想是构建提供插件运行环境的框架，通过部署插件实现系统功能的无缝集成和升级。本文提出了一种基于插件的人机界面设计方案，使用开放服务网关协议OSGi技术开发插件，并建立了基于插件的系统结构和插件管理机制，实现了系统的分布式集成、运行时部署和更新以及基于权限的应用插件运行机制。该方案具有松耦合、易扩展的特点。
1 OSGi技术应用介绍
OSGi（Open Service Gateway Initiative），即開放服务网关协议，是一种基于Java语言的软件模块化开发规范，主要目的构建模块化的、动态可扩展的系统，以实现组件级的复用[13-15]。
OSGi规范提供了一个开放的、通用的框架，定义了开发插件的流程和方法[13]。基于OSGi构建的系统可以通过框架进行插件的部署和管理，并利用插件的特性灵活实现功能的扩展和升级。
使用OSGi技术能为系统能带来以下几个优点：
（1）功能可插拔
通过安装新的插件、更新或停止现有的插件实现系统功能的插拔。
（2）稳定、高效的系统
OSGi采用了微核机制，保证了系统的稳定性。只要微核运行稳定，系统不会崩溃。另外，只有对某个插件的使用请求发生时，OSGi才去执行相应的加载、启动操作，提高了系统的运行效率。
（3）基于可复用组件的系统
OSGi框架定义了Java 语言的组件开发规范， 提高了软件的复用程度。基于OSGI插件的系统可以通过复用组件进行开发和部署，缩短研发周期。
目前在国内外已经出现了很多使用OSGi开发系统的案例，其中最成功的应用是IBM开发的Eclipse系统；另外，还有很多商业应用系统（如Websphere等）也正在逐步使用OSGi技术构建系统。在电力行业该技术也得到应用，文献[9]介绍了以基于Java的动态模块化OSGi平台作为对等互联网络的Peer端，各对等OSGi平台间借助Web服务的发布/订阅机制进行信息交互，面向服务的Web服务技术也为广域分布的高级量测基础设施提供了基于互联网的互操作。
2 方案概述
2.1 系统结构设计
OSGi规范虽然定义了一个开放的、通用的框架，但是只提供对插件的生命期管理以及安装、激活、停止、卸载等基本功能，并没有对如何构建基于插件的系统进行说明。因此构建针对特定应用领域的插件系统，必须根据具体情况对基于插件的系统设计、插件的划分方法、插件的运行管理以及系统集成等内容进行详细研究，制定合理的技术方案。
基于插件的调度自动化系统人机界面技术方案采用了“平台+插件”的设计思想。平台构成了系统运行的框架，定义并实现了插件访问平台功能的多个系统接口；插件实现预定义的插件接口以扩展系统的功能。平台和插件的关系如图1所示。
调度自动化系统人机界面往往会随着用户需求变化对应用进行集成或更新，而其余部分负责对应用的使用提供支撑作用，稳定度相对较高。在本方案中平台由人机控制台、插件集成与运行管理层、服务接口适配层、服务接口层和基础服务层组成；插件层由各个应用组成。
人机控制台是系统的初始启动界面，提供用户登录系统的相关功能，包括登陆控制、用户管理和界面管理。插件集成与运行管理层负责对系统中插件的集成和运行控制功能，包括插件的注册、激活和卸载以及插件运行实例的管理。接口适配层聚集了应用访问所有后台服务和数据的接口，接口适配层保证了应用使用服务的简洁性和透明性：应用只需通过接口提交服务请求，而不需了解接口的实现过程和服务具体的部署信息，适配层会将应用的接口请求委托给低层的服务接口。服务接口层包括了各类应用与后台服务交互的接口实现，主要有实时库接口、关系库接口、画面刷新服务接口、事件服务接口、日志服务接口、权限服务接口、文件服务接口和定位服务接口。基础服务层主要包括网络服务和任务管理，提供网络I/O和线程运行管理功能。图2是本文针对调度自动化系统提出的基于插件的人机界面系统结构图。应用插件层由人机界面系统中的各个应用组成，主要包括各种组态应用、集成开发环境、图形浏览器、系统配置管理、事故追忆、报警、数据采集、系统管理、实时库维护等功能模块。应用的插件化可以根据OSGi的技术规范进行开发，在使用过程中由OSGi框架实现插件的加载和卸载，通过插件的可插拔特性实现了应用功能的动态部署和在线升级，因此保证了人机界面系统良好的功能扩展性。基于插件的人机界面系统结构如图2所示。
2.2 插件集成与运行管理
插件的组织管理、系统与插件的交互对于保证基于插件的系统结构的合理有序非常重要。本方案提出了插件集成与运行管理机制，统一负责系统中注册的插件信息以及插件运行的管理。插件信息包括名字、版本信息、用于界面集成的插件图标；运行管理包括插件实例的启动、当前运行实例数等信息。图3是插件集成与运行管理方案的类图。
图3中定义了插件集成管理器和插件运行管理器接口以及应用插件需要实现的接口，其中IBundleInstallManager和IBundleManager代表插件集成管理器和插件运行管理器，由平台负责实现；BundleActivator、IBundle、IBundleInstanceManager、IBundleFactory和IBundleInstance由应用插件负责实现。各接口的具体定义如下所示：
具体的接口描述如下：
（1）IBundleInstallManager
人机界面平台应用插件集成接口类，由平台负责实现，负责插件的集成功能。人机界面在启动后调用该接口访问插件发布服务器获取插件配置信息文件，根据配置信息将插件集成到人机界面特定目录中。
（2）IBundleManager
人机界面平台应用插件运行管理接口类，由平台负责实现，向应用插件提供接口，负责插件信息的注册和注销以及运行实例管理等功能。插件信息包括名字、版本等内容；运行实例包括应用插件的运行实例和实例数等信息。
（3）IBundle
插件接口类，由各应用插件实现的管理接口，以实现人机界面对各插件的统一管理，负责提供名字、版本、图标等插件信息以及插件运行实例的创建、销毁等功能。
（4）IBundleInstanceManager
插件运行实例管理类接口，由各應用插件实现，具体负责实例的创建和销毁，对于不同的插件可以实现不同的运行实例管理策略，比如可以定义特定应用插件的最大运行实例数。
（5）IBundleFactory
应用实例工厂接口，由各应用插件实现，负责接收插件实例管理接口的委托请求创建插件运行实例。
（6）IBundleInstance
插件运行实例接口，由各应用插件实现，代表创建的具体运行实例。
上述接口的定义了插件集成与运行管理机制和应用插件的统一开发机制，应用插件只需要实现特定的接口就可以注册插件信息并在使用中由系统负责插件的运行。
3 系统功能
插件技术的使用给调度自动化人机界面带来了更大的灵活性，通过引入了插件发布服务器、插件库和权限管理服务器，本方案实现了以下几个功能功能：分布式增量集成、运行时部署和更新以及基于权限的应用插件运行机制。为了支持上述功能，本方案插件发布服务部署在后台服务器上，负责对插件发布的访问控制。插件发布服务中记录了系统中需要发布的插件，本方案使用配置文件对全部的插件信息进行统一管理，当系统发布或更新插件时，只需在配置文件中增加新的记录或修改已有的记录。插件信息配置文件格式如下：
…….
上述示例展示了插件信息配置文件的格式和内容，配置文件使用xml风格，
插件库主要负责保存插件资源，并与插件发布服务器配合共同完成插件的发布管理。
权限管理服务负责实现对用户权限的管理。HMI系统中不同用户拥有不同的使用权限。本方案扩展权限管理服务器的功能，通过增加插件权限信息定义表定义用户对应用插件的使用权限信息。插件的使用权限包括用户信息以及用户可以使用的插件信息，可以通过权限管理工具配置每一个用户对应用插件的使用权限，在插件权限信息定义表中插入{用户名，插件名，插件版本}形式的记录，如表1所示。
图4 是实现上述人机系统功能的结构示意图。
3.1 分布式集成
目前很多人机界面缺乏自动化的集成手段，当进行系统集成和功能升级时，往往通过修改文件配置或程序的方式实现功能集成，然后将集成后的系统拷贝到人机工作站完成集成操作。但是调度自动化系统中人机界面可以部署在上百台工作站上，在这种情况采取逐点拷贝的方法，大大增加了系统维护的难度；同时拷贝方式也需要暂时停止使用人机界面，给用户造成了使用上的不便。
本方案实现了插件的自动化集成功能：当人机界面启动时，首先从插件发布服务器获取插件信息配置文件，然后根据配置信息判断某个插件是否已集成或需要更新决定是否下载。
与基于拷贝的集成方式相比，分布式增量集成只需要在工作站部署人机界面平台，当系统启动时会根据插件配置信息自动完成插件下载集成操作，大大减轻了系统的维护工作。人机界面分布式集成序列图如图5所示。
3.2 运行时部署和升级
基于插件的人机界面具有运行时部署和升级的功能。系统在启动后向插件发布服务中的发布/更新模块进行注册，当在运行过程中有新的插件发布或进行插件升级，发布/更新模块通知人机界面发布或更新的插件信息，人机界面启动插件集成机制，从插件发布服务器下载发布或更新的插件后进行集成，因此实现了运行时动态部署和升级功能，人机界面运行时部署/升级序列图如图6所示。
3.3 基于权限的应用插件运行机制
人机界面的用户根据其身份拥有不同的使用权限，可以使用不同的应用功能。当前的人机界面在启动时统一装入全部功能模块，不能根据登陆用户的身份装入具有使用权限的应用模块，这种方式加剧了资源的消耗，同时也降低了系统的启动速度。基于插件的人机界面系统与权限服务配合，可以实现基于权限的应用插件运行机制。人机界面获取用户登录信息后，向权限服务发送获取该用户的权限信息请求，根据权限服务返回的用户权限信息，系统启动具有使用权限的应用功能插件。基于权限的应用插件运行机制如图7所示。
4 应用案例
基于本方案的调度自动化系统人机界面已在中国石油油气调控中心进行了应用，图8显示了利用插件技术实现在控制台中集成画面浏览器应用的过程。图8中a没有集成画面浏览器功能，而b为系统维护人员发布画面浏览器应用后，控制台通过运行时部署机制自动实现了功能集成，工具栏上出现了代表画面浏览器的图形按钮。整个集成过程人机界面无需重新启动，极大地方便了用户的使用，提高了效率。
5 结束语
本方案提出了基于Java OSGi插件技术的调度自动化系统人机界面设计方案，具有松耦合、易扩展的特点。方案实现了基于插件的系统结构和插件管理机制，可以进行系统的在线集成和升级；同时通过引入插件管理服务和权限管理服务，实现了分布式集成、运行时部署和更新以及基于权限的应用插件运行功能。本方案具有较强的扩展性，通过动态部署插件，可以在线进行系统扩展和升级。目前已经实现了基于本设计方案的人机界面，并在电网调控中心、中国石油油气调控中心进行了应用，实践证明本方案能够实现人机界面功能模块的“即插即用”，减少因功能升级对用户的干扰，具有很好的可扩展性。
需要指出的是，虽然本方案基于Java OSGi技术进行设计与实现，但是对于使用其他编程语言实现基于插件的人机界面设计方案同样具有参考价值。
基金项目：
中国石油重大工程技术现场试验项目：国产油气管道SCADA系统软件工业试验（编号：2015F-1501）。
参考文献
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人机交互界面范文第3篇
[摘要] MEMS技术的日益成熟及完善，使得其应用范围越来越广泛。而MEMS技术在产品中的应用，使得现有的人机交互界面和交互方式正在发生变化，尤其是将MEMS与消费类电子产品的结合，打破了这些产品中用户界面的单调操作方式，给用户的交互带来新鲜、愉悦的体验。
[关键词] MEMS技术 多通道人机界面
1.引言
人对机器的操作和机器对人操作的运行及结果的反馈都是通过界面来实现的。人机交互界面作为人-机系统中十分重要的组成部分，其作用不仅在对人机交互信息进行提示，人机界面自身的美工、图像显示、声音、反馈信息的多样性及人机交互等多个方面，也逐渐被产品设计师所重视并不断被应用到新的产品设计中去。
图1 人机交互模型
2.MEMS技术
以微电子技术和微细加工技术为基础，机械基础构件如电机、齿轮、轴承和弹簧开始微细化，并开始采用半导体技术将其在硅芯片上集成，这种把电子和集成机械相结合的产品，被称作微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems)，也称微型机械(Micromachine)，简称MEMS。MEMS是感知、计算和执行的融合，也是一种先进的制造技术。从根本上说，MEMS将电子和机械两种特性结合了起来，使得这一新的系统可以同时执行物理、化学甚至生物等的方面的功能。MEMS的微型化、多样化、集成化、批量化等诸多特点使得在将来有十分广泛的应用前景。
由于MEMS技术开始引入到消费类电子产品，传统的按键、旋钮操作界面正在面临革新。例如苹果的音乐播放器Ipod nano4就采用了MEMS技术。播放器控制键的操作方式采用了滑动的操作方式，其歌曲的切换不是通过传统的按键操作，而是变为甩动播放器的操作。当甩动播放器时，播放器就会自动切换并播放下一首歌曲，而且屏幕显示的内容会根据机器的状态自动做出调整。如今，以动作感应为主的MEMS技术正渐渐地改变人们对产品的操作习惯。因此基于MEMS技术的产品整体化界面设计将成为将来产品设计的主要方面而最终代替现有的操作界面设计。
图2 Ipod nano4的自动改变屏幕显示方向
3.基于MEMS技术的多通道人机界面概念设计
多通道人机界面（MMI）是基于视线跟踪、语音识别、手势输入、感觉反馈等新的交互技术。它允许用户利用多个通道以并行方式与系统进行交互，提高了人机交互的自然性和高效性。
多通道的人机界面是由四个要素构成的，即人的器官、信息表示、机器交互设备和机器信息表示。多通道用户界面主要关注人机界面中用户向计算机输入信息以及计算机对用户意图理解的问题，达到交互的自然性和交互的高效性。而MEMS技术在多通道交互系统中机器交互设备中的应用，必然会对多通道的人机交互产生巨大而深远的影响。
图3 多通道人机交互模型
3.1 MEMS动作输入系统概念模型
键盘作为主流的人机交互设备，虽已占统治地位数十年之久，然而随着设计的创新和技术的发展使其局限性也愈加凸显。现今的触摸屏等技术虽为人机交互提供了新的体验，如苹果ipod Touch4支持多点触摸技术及其他的个性化触摸体验，但该技术是基于特定软件和硬件设备上的专用技术，必须针对应用环境而定制，所以缺乏一般的通用性。
基于MEMS技术的动作输入系统，是一种通过人手部的动作来进行操作的智能化输入系统，其主要部分是依赖于MEMS加速度传感器。采用MEMS加速度传感器的输入端对使用者手部动作进行识别，并将识别结果以预处理方式传送给系统，系统再根据收到的信息进行相应的操作，并最终将操作的结果输出反馈给使用者而最终完成整个人机交互过程。MEMS技术的输入系统概念模型如下所示。
采用MEMS的输入系统作为新的人机交互设备，使得人们的信息输入不再像键盘输入那样具有被动性和固定性，MEMS输入系统将依靠系统自身来进行用户动作的判断和信息的输入，使用户在交互方式上更符合其自身的特点，整个交互的互动感和现实感更为逼真，更具有灵活性和应用性。同时，采用MEMS的动作输入系统凸显了交互的个性化，而输入系统其最终的目标是实现动作的个性化定制。使得用户可根据自身特点对MEMS的动作系统进行定制，从而实现真正与众不同的操作方式。
3.2 MEMS 3D动态界面显示模型
MEMS 3D动态界面显示系统包括了MEMS显示屏和MEMS动态界面调整系统两个部分。
目前最成功的光学MEMS显示产品，正是由TI的DLP专利技术所制造的微面镜器件。DLP芯片包含了最多达220万用铰链安装的微型运动镜面组成的矩形数组，每片微型镜面的大小都不超过人类头发丝厚度的五分之一，对应投影图像中的一个像素。因此单芯片的DLP投影系统可以产生至少1670万种颜色，而专业产品与DLP影院投影系统中的三芯片系统甚至能够产生35万亿种以上的色彩。由此可以看出采用MEMS光学技术的显示屏最大的优点是色域的宽广、色彩饱和度高，能够十分生动地进行图像显示，同时也节省能源。
显示界面的动态三维显示则依靠MEMS动态界面的调整。配合MEMS陀螺仪传感器，使得界面能够根据机器所处空间位置的不同而做出相应的调整，其原理与水平仪相类似，当人对机器的视角发生改变后，动态界面调整系统根据人与机器相对位置的变化自动判断，并对界面的显示做出相应的调整，使显示的界面总能够与使用者眼睛所在平面处于相平行的状态，最终呈现出动态三维的效果，解决了传统显示器的显示视角问题。
4.结语
随着信息技术的迅速发展及近年来国际上MEMS的专利数呈指数规律增长说明MEMS技术的全面发展阶段已经到来。MEMS技术在产品中的引入对现有的人机界面来说是一种极大的推动，并且更多的MEMS技术的融合，对多通道界面的交互方式是一种极大的拓展，也使得多通道人机界面的交互更为方便和高效。
参考文献
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[4] 李国峰，王锦等.基于MEMS加速度传感器的智能输入系统[J].传感技术学报，2009.05.
作者简介
王力（1986- ），男，汉族，陕西宝鸡人，陕西科技大学设计与艺术学院硕士研究生。研究方向：工业设计与设计管理。
任工昌(1962- )，男，汉族，陕西西安人，陕西科技大学机电工程学院教授，博士，硕士生导师。研究方向：现代设计、产品创新理论、机电设备状态监控和工业设计方面研究。
人机交互界面范文第4篇
1 人机界面的特点
计算机交换信息和传递信息的对话接口和媒介就是人机界面, 是构成计算机系统的重要部分。由于煤炭产业的迅速发展, 高科技运行方式与传统采煤方式之间具有很大差距, 适当形成多样化采煤方案是未来煤炭企业发展和改革的重点。采煤机电控制系统主要关键就是信息技术, 利用信息技术来保证人机界面具有一定的可行价值, 保证采煤系统能够安全稳定的发展和运行, 具有以下几方面特点。
1.1 转换性
人机界面实际上就是用户以及系统之间进行信息交换和交互的媒介, 能够合理的实现人类以及信息内部形式可以符合的转换。现阶段, 计算机技术已经被大量使用在众多领域, 相互转换计算机语言和自然语言, 合理的改变原来的采煤机电控制方式, 形成具有一定优势的操作系统平台。人机界面控制一体化的关键就是信号转换, 融通数字语言和自然语言, 合理的改变控制单一的方式, 为采煤系统提供一定的平台。
1.2 智能性
只要是具有人机交流信息的领域就具有一定的人机界面, 是基本体现智能技术的方式, 也是机械化操作的方式。人机界面的发展会在一定程度上促进采煤系统智能化的发展, 为企业提供先进的机器、人一体的控制技术, 依据相关预制方案进行运行, 以便于可以达到预测效果。在采煤系统中运用智能技术, 打破原来传统方式, 带动新采煤系统的发展, 为企业发展提供保障和技术支持[1]。
2 基于人机界面采煤机电控制技术
人机界面可以很好的达到机器与人之间的自然对话, 中介平台是软硬件系统来控制的多功能方式, 可以充分符合采煤机电设备一体化发展的需求。由于科学技术以及采煤技术的不断应用和发展, 使得人机界面在采煤控制系统中应用的更加明显, 不仅能够指挥监督和调度人员, 还可以操控机电设备总平台。基于人机界面的基础上, 采煤机电控制系统具有多种高端技术, 选择相对比较稳定的控制技术保证可以安全生产, 主要包括以下几方面:
2.1 机械技术
机电一体化的基础就是机械技术, 机械技术运用重点就是怎样适应机电一体化技术。目前, 国内煤矿企业已经基本上都在使用人工一体化的控制方式, 利用机器设备来合理代替人工方式, 能够促使很好的符合多功能的需求, 从而可以适当降低控制人工采煤的难度。井内开采煤矿的主要基本功能就是机械设备, 利用小、中、大型号的设备作为控制中心, 多次开采矿层和岩层。基于人机界面控制的采煤系统利用一定新技术来不断更新观念, 改变结构、性能以及材料, 最大限度满足体积小、重量小、精度高以及刚度高的需求[2]。
2.2 数字技术
数字化控制方式是新型采煤控制形式, 利用数字信号为基本转换中心, 通过计算机技术来合理的处理原始数据, 不断提高采煤机电系统中心处理数据的效率。利用计智能算机控制数字技术, 依据煤层分布的实际结构特点以及分布情况, 建立比较稳定的开采体系, 在不需要人工的方式下能够达到一体化生产的目的。例如, 数字计算机具有多样的功能和形式, 计算机处理技术主要包括:神经网络技术、专家系统技术、人工智能技术以及交换、存储、判断、运算信息等, 可以依据实际井内情况来选择符合情况的生产方案和技术。
2.3 系统技术
利用相对整体的组织概念来不断应用技术, 依据系统目标以及全局方面来说, 把总体适当的分解为相互具有一定联系的单元, 系统技术之一就是接口技术, 十分重要, 能够保证实现各部分系统的有机连接。采煤机电控制系统需要综合运用各种技术, 融合通信技术、传感技术以及计算机技术, 形成相对稳定的作业平台, 平衡运输机、采煤机以及挖掘机, 深度展示挖掘中人机界面的作用, 此外, 拥有一定延续性特性, 能够制定出不同控制方案[3]。
2.4 自动技术
具有相对比较广泛的范围, 在理论的作用下, 设计系统的时候, 需要对系统进行一定的仿真, 进行现场调试。控制技术主要包含:自适应控制、高精度定位控制、自诊断校正、速度控制等, 但是并不适合所有煤矿直接使用, 需要在正式运用以前合理的组装和调试设备, 为进行系统采煤控制提供一定的环境基础, 达到数字一体化采煤的目的。自动技术是依据仿真为基本理论依据, 不断优化系统结构, 展现人机界面的多功能特性[4]。
3 应新型采煤生产系统多功能技术
社会发展的必须能源之一就是煤炭, 煤炭企业发展的重要关键就是不断优化生产方式, 与能源可持续发展息息相关。采煤机电控制系统为调度资源提供一定保障, 能够合理的调度采矿范围, 利用一定的远程遥控技术当作辅助技术, 保证能够充分发挥所有功能的作用, 主要包括几种常用系统, 分布式、智能式、远程式、开放式等。
3.1 智能式控制
智能控制技术包括以下几方面, 模糊控制、专家系统以及神经网络。应该依据实际的采煤情况, 自动化控制大型设备, 形成比较稳定的控制系统结构。例如, 在目前煤矿采煤系统中, 已经广泛应用智能控制技术, 来完成设计产品、生产产品、诊断质量等, 从生产平台把智能控制延伸到设计平台, 提高控制的效率[5]。
3.2 分布式控制
一般来说, 分布式控制使用都是一台计算机合理指挥多种操作界面, 以此来控制智能单元和现场测控。可以把分布式控制合理分为两级、三级以及多级, 通过计算机技术来集中监控、管理、操作整个生产过程, 在建设大型煤矿采煤区域的时候需要合理使用分布式控制, 选出多个内部监测点, 安装不同检测射波当作控制结构[6]。
3.3 开放式控制
开放式控制方式主要就是利用工业通信网络来合理的控制相关设备以及计算机的管理, 达到经营、控制、管理的集成统一, 利用现场总线来连接控制设备以及现场仪表, 达到控制测量一体的标准。在运行的时候需要充分分析安全系数, 利用开放式控制系统合理的作为安全系数, 体现生产系统具备的拓展性, 优化人机界面的目的。
3.4 远程式控制
远程控制实际上就是相关操作人员利用计算机来异地接入网络、拨号以及连接计算机, 把需要控制的界面在计算机上显示。一般比较适合使用在先进的大范围控制采煤区域, 利用这种控制方式可以达到远程控制机器和人的目的[7]。
4 结语
总而言之, 人机界面实际上是以人工智能为基本中心, 形成机器和人的一体化发展平台, 为采煤系统机电体系提供一定的高科技基础。在经过人机界面处理之后的机电设备以及采煤系统, 顺利进行了功能的改造以及升级, 人机界面应用领域被拓宽了, 从而达到设备功能与人机界面一体化的目的。人机界面应用到煤炭企业机电系统中已经成为未来发展趋势, 利用高科技来帮助系统合理运行, 起到更好的操作效果。
摘要：随着科学技术以及社会的发展, 机电一体化技术得到快速的发展, 矿井开采技术的生产方式以及规模都得到了一定的改造, 建立了多功能控制界面采煤机电系统, 就是人机界面。在控制和分析采煤系统的时候, 会出现很多的影响, 特别是生产以及设备运行的时候, 需要形成全新的控制体系, 才可以保证控制能够符合要求。本文主要分析了基于人机界面采煤机电系统控制技术。
关键词：人机界面,采煤,机电系统,控制技术
参考文献
[1] 魏星.基于人机界面采煤机电系统控制技术分析[J].装备制造技术, 2014 (12) :251-252, 254.
[2] 常纪新.采煤系统中提升运输机主控系统的探讨[J].华人时刊 (中旬刊) , 2013 (12) :172-172.
[3] 李云伟.矿井采煤系统多功能设计及其改造[J].华人时刊 (中旬刊) , 2013 (12) :176-176.
[4] 张振伟.智能化联合采煤系统在煤矿开采中的运用[J].技术与市场, 2015, 22 (2) :70-71.
[5] 侯剑.黑岱沟露天煤矿采煤系统的优化[J].内蒙古科技与经济, 2010 (20) :110-111.
[6] 王桂梅, 蒋超, 朱佳伟等.煤矿井下开采自动化系统研究[J].煤矿机械, 2014, 35 (3) :220-221.
人机交互界面范文第5篇
(一) 树莓派的简介
树莓派是一种卡片式搭载Linux系统的电脑。树莓派能替代日常桌面计算机的多种用途, 包括文字处理、电子表格、媒体中心甚至是游戏等等。树莓派与常用电脑相比占用空间小, 价格低廉, 并且便携。从树莓派发行至今主要的版本有A型, A+型, B型, B+型, 2B型, 3B型, 3B+型。到现在为止树莓派已经可以搭载并运行众多开源系统和程序。
本次主要以3B型为核心芯片。树莓派可以完成大部分大型电子产品所能完成的简单的工作流程, 比如形成一个简单的路由器和家庭网络影院以及形成一个简单的网关。再复杂点就是形成语音交互功能或通过安装摄像头从而实现拍照或者录影等功能。本次实验主要以树莓派3B型为搭载电脑来实现人机语音交互功能.3B型相比于前代使用了更为快速的CPU处理器, 同时在网络传播方面也大大加快了上传与下载速度, 这些可以解决在传输方面上的需求并可扩展更多的用途。
(二) 语音交互的优势体现
语音交互相对于传统交互更加具有时效性, 及简便性。在上世纪60年代的奇才道格·恩格尔巴特提出了人机交互之后, 整个交互方式经过了巨大的发展, 在80年代第一台搭载GUI系统的电脑发行后, 并随着DOS系统的发展GUI系统被人们认可的程度越来越高。人们开始逐渐习惯于图形交互所带来的便利型, 而不是依靠记住一个又一个运行代码而来运行整个系统。但是在不断地发展过程中, 人们发现GUI依然存在很多的弊端, 人们虽然不需要记住繁杂的编码但是依然具有很高的入门门槛。
语音交互相比于传统交互具有更大的优势, 它更加符合人类的语音自然性, 让人们在使用过程中具有更大的便利性, 并且语音交互相比其他交互方式基本零门槛。正如同人们在阅读的时候会先将所接收到的信息转换为更容易被大脑所识别的消息---语音信息, 让后传递给大脑进行识别与反馈, 这正如大部分人们先学会说活后识字阅读的过程一样。语音交互更加的迅捷, 在传统的交互方式里面, 人们想要得到一个信息首先需要打开搜索界面, 让后输入所需内容进行搜索, 这一过程将耽误人们大量的时间, 而语音交互可以将这一过程进行大量的简化与缩短从而提高整体工作效率。在现阶段语音交互这一方法还并不完善, 依然处在于发展阶段, 它极有可能存在识别错误或无法识别等问题, 但它依然有着其他交互方式所不能比拟的优势与发展趋向。
二、在树莓派上实现语音交互系统的方法及系统模型
(一) 实现语音交互系统的具体方法
1. 语音的输入
语音信号输入主要依靠在树莓派主板上搭载麦克风阵列从而来完成对语音信号的接受及存储这一过程, 麦克风阵列主要由一定数目的声学传感器组成, 它可以对接收到的语音的信号进行采纳从而得出语音信号的来源方向及其变化, 同时麦克风阵列还可以对声波的相位进行过滤从而减少噪音干扰, 尽量确保的到的信号的准确性。
2. 语音信号的识别与转换
语音信号转换为数字信号主要依靠语音识别芯片来完成这一过程, 语音识别芯片可以将数字信号传递给树莓派。语音识别芯片也可以通过相关代码来设置关键词, 来对用户的语音上的数学上的特征矢量进行直接识别, 做到直接给予反应, 从而来缩短芯片处理的时间并减少芯片的负荷。树莓派可以通过装载不同型号的语音识别芯片来完成一些特定人的语音对话需求。
3. 语音信号的输出以及反馈
树莓派在经过相对应的代码从而对得到的数字信号进行一系列的转换与运算, 这时通过在树莓派上搭载语音处理服务器与语音信号合成器从而把运算后的数字信号转换为语音信号, 再通过联网来获取相对应的信息, 麦克风阵列会把这些信息以语音的形似回馈给用户, 从而实现语音交互这一功能。
(二) 系统模型
系统的实现模型框图如下所示
三、使用树莓派系统的人机语音交互系统的前景以及意义
运用树莓派系统来实现人机语音交互系统相比与其他的系统来说成本更加低廉, 并且可以由用户来自行控制。语音交互相比较与传统交互方式来说它更加高效, 对用户的要求门槛大幅度降低, 不需要大量的代码来进行控制而是通过语音来进行一系列的控制。同时树莓派的语音交互系统可以支持人们在不同场景下的输入, 利用麦克风阵列和语音处理服务器还可以有效的降噪, 极大的提高了整个系统的正确率。它不仅可以用于语音交互方面, 它还可以通过用户自行设置用于其他多种交互方式, 满足用户多方面的需求。
摘要：人类的日常生活沟通中绝大多数是由语言来进行的, 语言在社会学概念上作为人类特有的一项技能, 不仅仅是相互传递信息的主要工具, 也是人们最理想的人机交互的桥梁。的此模型主要以RaspberryPi (又名树莓派) 为处理中心, 来进行一系列的语音交互系统操作, 如:语音唤醒, 语音识别, 语音交互以及简单控制家用电器的运行等。此模型可以在一定方面上解决传统交互模式所带来的弊端, 相比而言对于用户成本更低, 所需时间更少。
关键词：树莓派,语音交互,系统
参考文献
[1] 金鑫, 田犇, 阙大顺.基于LD3320的语音控制系统设计实现[J].电脑与信息技术, 2011, 19 (6) :22-25.
人机交互界面范文第6篇
一、用户体验和用户体验设计
丰田公司最早开始接近用户体验, 他们曾推行了著名的“以人为中心的生产 (HumanCentered-Production) ”系统, 旨在通过为工人构造方便的、被尊重的工作环境来提高生产效率。1955年, 工业设计师Henry Dreyfuss撰写了著名的“Designing for people”, 强调了人、人们的体验以及成功的产品设计之间的联系。40年后, 著名认知心理学家和设计师Don Norman创造了“用户体验”这个术语, 用来描述他在苹果公司时他的团队从事的活动。很快, 这个术语开始涉及到生活各处, 今天更是获得广泛认可[1]。
国际标准化组织 (ISO 9241-210) 定义用户体验为用户使用或假想使用一个产品、系统或服务时的感知和反馈。也就是用户在使用产品过程中的操作感受, 以及在此过程中和过程后产生的心理活动。
用户体验设计是以用户研究为中心, 从产品用户的角度出发, 通过提高产品的可用性以提升用户的满意度。以往的设计往往只是针对于本身, 割裂了设计对象和它的操作者、使用者、购买者的联系, 最终强加给用户去接受。而用户体验设计强调过程的概念, 这个过程和用户之间产生了互动, 在交互的过程中形成了一个有机整体。Don Norman在他的著作《设计心理学》中提出“以用户为中心的设计”一词来说明设计应以用户的需求为基础, 他说道:“设计一个有效的界面, 不论是计算机或门把手, 都必须始于分析一个人想要做什么, 而不是始于有关屏幕应该显示什么的一个隐喻或者一种观念[2]。”
二、用户体验的重要性
美国用户体验战略总监Susan Weinschenk博士在她的《做用户体验的投资回报》演说中举了一家小额贷款公司由于网站界面设计令人困惑和难以使用而导致用户捐助前放弃的例子, 并解释了如果该公司愿意花部分钱修复用户体验问题并根据用户体验来重新编写相关代码, 不仅可以避免直观的金钱利益损失, 还有一些非直观的收益, 可能是用户进行了你想要的操作, 如访问用户转化为捐款人或购买人的百分比增加, 或是注册会员增多, 或者是终止和放弃捐劣的人的比例的减少, 或是用户帮助中心求助电话的减少等等, 这些都体现了研究用户体验工作的价值[3]。
在一篇名为《为什么软件会失败?》的文章中也通过统计的数据, 分析出在导致软件项目失败的最主要的12个原因中, 有三个原因直接与用户体验设计相关。这三个原因分别是:1) 糟糕的需求定义;2) 客户、开发者和用户之间缺乏沟通;3) 项目发起公司的内部潜规则。而如果提前做好用户体验的调查和研究工作, 这三点其实是可以修复的。
三、用户体验的三个层次
Don Norman在《情感化设计》一书中提出用户体验的三个层次:本能层、行为层和反思层。本能层是指产品给我们在感官上的刺激, 就是视觉上的第一印象;然后我们接触到这个产品, 产生交互行为, 是否能有效地完成任务, 是否有良好的操作体验, 这就是行为层;再之后用户感受就达到反思层, 形成对产品的认知和感受到产品的意义, 从而产生对产品的情感。对于互联网产品界面设计, 感觉需要、交互需要、情感需要这三者是最基础的, 针对这三种用户需求, 用户体验相应被分为三个层次, 感官体验、交互体验和情感体验, 而且是逐层增高的。
1、用户感官体验
感觉是用户对产品的表面印象。用户面对一个界面无任何使用经验时, 其外观体验会影响用户决定是否继续进行下去。研究证明, 影响视觉搜索效率的因素主要是两个:一个是人的经验和习惯, 另一个是画面本身的视觉显著性。
2、用户行为体验
用户的行为体验是人与产品或者系统交互过程体验, 包括完成任务的时间、效率, 是否顺利, 是否出错等。好的用户界面应当是能使用户集中精力完成任务而不被界面中无关紧要的设计所打扰, 感受到流程的简洁顺畅且及时得到反馈。
3、用户情感体验
用户的情感体验是建立在用户的情感需求基础上的。情感需求是人在操作产品过程中所产生的情感。情感强调产品的设计感、故事感、交互感、娱乐感和意义感。互联网产品越来越丰富, 在设计上就需要个人的表现风格和审美体现出人情味和不众不同, 而非冷冰冰的功能组合。考虑到用户的情感体验, 增加人性化、趣味性的设计可以使用户在获得信息的同时得到美的享受, 在审美体验的过程中能轻松自然地接受信息。
四、结语
保罗·汉普曾说:“如果你走进一家好的酒店, 提出一个要求, 你就会被满足……如果你走进一家极好的酒店, 你甚至不需要提出要求。”
用户的需求, 往往也可能只是他们“想要的效果或目的”, 并非具体的途径和手段。更甚者, 他们可能并没有准确描述自己的需求。用户体验不仅仅是关注视觉的实体效果, 而要有意识地去创造不用户有关系的每一个互动点, 真诚地从用户的角度出发, 创作出能使用户产生共鸣的设计。
摘要：互联网与人们的生活息息相关, 用户对界面需求从过去的功能实现, 发展成为今天对用户体验的高度需要。本文遵循以用户为中心的原则, 指出用户体验在实际设计中的重要性。然后, 从用户的感官体验、行为体验、情感体验三个层次简要分析了互联网界面的设计。
关键词：用户体验,界面设计,人机交互
参考文献
[1] 武月琴;浅析用户界面设计发展中遇到的问题[J];安徽文学 (下半月) ;2006年12期.
[2] 王君秋;李祥文;展望工业设计发展趋势之产品设计语义化[J];安徽文学 (下半月) ;2006年12期.