各位朋友大家好，忙完了前一段的競賽，小黃人君又回來啦！這次小黃人君為大家分享的是一個國外比較火熱的課題：HRI，Human-Robot-Interaction，俗稱的人機互動。
說起人機互動，大家還記得2015年招生時UCLA主頁Suprastudio項目的主頁嗎？正中放了一個大大的視頻，截屏內容是Greg Lynn和一個巨大的機械臂。HRI相關內容是近幾年來在國外非常火熱的話題，據我所知包括哈佛，MIT，賓大，UCLA，巴雷特等許多世界頂級高校都在進行研究——並不是說這些學校的機械或工業設計系，而是建築學（本科及碩士）都開設了相關的課題。那麼HRI為什麼如此火熱呢？先請大家看一個5秒小視頻，感謝顏值擔當Xiaoran同學出鏡：
（我非常想吐槽一下騰訊視頻，微信公眾平臺強制使用也就算了，你把國貨抄襲的好一點爭口氣。碼率壓縮的一塌糊塗，4K錄像被網站壓縮到每秒只有500k大小）
小黃人君認為HRI帶來的是一種可能性。我們在本科學習建築尺度時常常配圖為人四肢活動時候的空間範圍，那麼試想，人活動空間的範圍是可變的，作為建築物這個「空間限制」因素為什麼一定要是死的呢？於是國外這些思想前衛的學校就決定開設系列課程來討論動態空間的問題。HRI方面的課程有兩類，一類是研究人機互動的，這個機指的是機械，比如機械臂、無人機等等；另一類是研究另一類是研究人和空間互動的，比如之前小黃人君看到過一個案例，這個牆上的不同凹凸裝飾部分可以伸出來做樓梯使用，平時則收進牆內節省空間。最近許多留學生申請研究生時也會選擇做一些互動裝置，比如「會搖曳的牆」等。
今天我們來分享的案例是由我，以及我的兩位韓國隊友Dawoon Jung和Han Kwon共同設計的《E-motion》，我負責所有的軟體，程序，腦波掃描及Arduino部分...兩位韓國小哥負責裝置製作。指導老師為Simon Kim。
E-motion的設計意圖是，我們希望給人們一種全新的方式去體會別人的感受（Emotion）。我們通過腦波掃描儀將人體的腦電波掃描出來並轉化為電信號（Electric），由於不同波段的腦電波對應著不同的情緒，從而讓計算機根據腦電波分析出人體的情緒並向Arduino發送不同指令，控制終端Servo伺服器進行不同方式的運動（motion）。這個設計的靈感來源於我玩的《刺客信條》遊戲中刺客們的袖箭——我的最初想法是做一個防禦裝置——如果當我認為自己受到了威脅，或者說我主觀上並沒有意識到自己已經處於危險中，然而我的潛意識意識到了這些危險，那麼我的袖箭根據腦波掃描儀的指令也會自動出鞘。後來經過討論，我們做了目前這個版本的E-motion，我們認為其更有實際價值。首先，它可以幫助語言障礙人士更好地表達自己的情緒，幫助心理醫生的治療。其次，它也可以為大家提供一種以運動為基礎來體驗別人感受的新型感受方式。
大家開始看的小視頻，就是這個裝置的原型系統具體運動起來的樣子。
E-motion這個設計主要是由EEG（腦波掃描儀），Arduino兩大硬體組成。其工作流程為：由EEG組成的硬體前端負責拾取大腦腦波信號；Grasshopper+Firefly+Arduino+BCI expressing軟體組成的中端負責分析腦波類型，得出對應人體情緒狀態，同時控制終端進行形變；由Arduino得到軟體中端發出的信號，對Servo（伺服器）發出指令從而控制其旋轉，使3D列印的Hoberman Ball模型和釣魚線組成的尾端收縮。
雙擊圖片可放大查看：
不同的腦波代表著不同的情緒，比如Delta腦波代表深度睡眠，而高頻Beta代表著警覺。然而很多時候，僅僅通過數字來體驗一個人的驚恐，開心等情緒是不夠直觀的。因此在設計的初期階段，我利用腦波掃描儀的數據做了一個小小的Grasshopper程序，它能夠展現出佩戴者的實時情緒反應。
雙擊圖片可放大查看：
在這個幾何試驗中，刺的數量，圓的半徑，顏色從綠到紅分別代表著不同的腦波變化。當你集中注意力時，圓半徑會變大；當你足夠放鬆時幾何體顏色更趨向於綠色；當你警覺時幾何體會出現許多刺。下面這個視頻就講述了佩戴者的情緒變化和幾何體變化的對比。請！注！意！由於一個人可以集中注意力，然而卻是幾乎不可能「裝作」被嚇到或感受到被威脅的，所以高頻Beta波的值很難真正漲上去——就像佩戴者Han無法真正做到裝作被威脅，誰都無法「控制」自己的腦電波。為了使實驗更真實，我們開始拿剪刀架在了他的脖子上，然而效果甚微，他很清楚我們不會真的傷害他。於是…我們真的做了點能夠引起本能的條件反射的危險行為。請大家一定不要模仿，不然你真的可能為科學獻身。具體請看如下視頻：
接下來就是將信號輸入Arduino了。根據設定的不同，當我（佩戴者）的某一些情緒超過閾值，E-motion會立刻收縮，告訴接受者；或者在某一個範圍內隨著我的情緒波動而收縮。這一部分由於時間有限，我們只是用了釣魚線連接了伺服器的轉盤和Hoberman Ball這個中心傳動裝置，如最開始的小視頻中大家所看到的簡單演示一樣。由於這是一門選修課，如果除去放假時間，這門課其實總共也就兩個月共計10課時的長度，再去掉Kim教授為同學們講解HRI背景知識的幾節課，這門課可能只有6課時的時間了。大家只能在課下擠時間做這個裝置。同學們從代碼完全門外漢，到學會用Arduino製作簡單的效果，僅僅有6周的時間，所以時間還是挺趕的。如果有更多的時間，我希望將來可以把它做成一個類似Pavillion的裝置。設想一下，你的建築學院門口放著一個可以被你腦波控制的Pavillion，多麼贊的體驗。
由於我們畢竟是建築師，我們最後沒有花更多的時間去控制它的移動（知識儲備也實在不夠讓E-motion可以像芭蕾舞女一樣以各種高難度的姿勢來形變），所以我們對E-motion的表皮做了一些研究，希望它看起來更好看一些。這個設計整個學期都深受教授的喜愛。實際上自從我告訴他我花了近一千元從Amazon買了個腦波掃描儀回來，他就一直迫不及待地希望看到我們的成果了。建築學真是一個高投入的專業。
今天的設計就到這裡啦，這幾天小黃人君會為大家再分享兩個Grasshopper和Python案例。如果喜歡小黃人君所分享的內容，請大家分享至朋友圈，並邀請親朋好友男女老少關注「小黃人的建築圈」吧。感謝大家多多推廣！
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