设计无疆——跨学科背景下的设计融合与创新

 姓名：王濛

系别：信息艺术设计交叉学科

作品名称：非刚性界面交互系统设计

指导教师：米海鹏 

        作为一名信息艺术设计交叉学科的研究生，在美院也可算是另类的存在。我们用来进行设计的不止有画笔、手绘板，还有烙铁、芯片、电机、3D打印机、烧杯试管等各种天马行空的工具，以及数学、物理、人文、心理等纵横交叉的知识。而在徐迎庆、米海鹏、师丹青等几位老师指导下的X工作室，则尤其致力于设计与科技的跨学科融合，以创造新的设计形态并进一步扩展设计的疆域。 

  X工作室 

        我所研究的非刚性界面系统，是期望通过可变的物理形状（输入或输出），让人与计算机内的数字内容交互时能够获得崭新的用户体验。最初给予我灵感的是著名娱乐数学家亨利？杜德尼提出的铰链约束下多边形分解问题。他提出的分解使得某种铰链结构能够在正三角形和正方形之间变换。在此基础上我研究了多种不同的铰链结构，包括大家熟悉的四格拼版（俄罗斯方块）结构。

研究各种铰链结构及其转化 

        接下来的目标就是制作出能够变形的原型。我在三维软件中建模并仿真铰链的结构、装配及运动，用3D打印机进行快速原型迭代。为了缩小原型体积使其有合适的手感，还要在PCB软件中为其设计相应的电路板。电路板与高精度模型分别在外面的工厂加工，最后由我手工进行焊接、装配和测试。原型通过无线模块接收指令，就能改变自己的物理形状。 

建模、仿真、设计电路板

装配、焊接原型 

       有了原型之后还要开发对应的交互场景。我在Processing中设计并编写了两个典型的应用场景，一个是将“正三角形——正方形”变换应用于桌面交互中作为实体的播放/停止按钮，另一个是将四格拼版应用于实体的俄罗斯方块游戏。

应用了可变形组件的实体桌面交互 

        这种系统能够进行形状输出，但是用户不能直接对形状进行操作。为了使研究更加完整，我又开始继续研究如何进行形状的输入。最后我选择“传感器网络+万向节铰链”的方式，以积木为载体，使积木拼接成的形状能够实时显示在屏幕中，并通过增加扭转自由度来支持类似于动画骨骼的弯曲特征。当然也少不了和之前一样的开发流程，建模、设计PCB、装配，然后开发一个能够重建积木物理结构的算法及交互界面。 

智能积木及其内部电路

积木拼接成的形状能够实时显示在屏幕中 

        虽然说起来简单，其实建立一个交互系统的每一步都充满艰辛。前期需要阅读大量不同学科的英文文献，原型制作的过程中要用到多个学科的技术和知识，为了增强鲁棒性要反复迭代模型与电路，手工装配也十分耗时。不过也正是因为身处交叉学科，拥有更多的设计工具，才能让我有机会一步一步完成整个设计。感谢亲爱的老师和同学们对我一路的鼓励与帮助，也希望我的设计能够成为点燃更多设计的火花。

交叉学科毕业答辩合影