chinda_fall_desu’s diary

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田舎の大学生です。よろしくお願いします。

これまでの形状変化装置たち『Shape-changing interfaces: A review of the design space and open research questions(2012)』(No.52)

読んだ論文を自分なりに整理してみます。

今回の論文

"Shape-changing interfaces: A review of the design space and open research questions"(2012)

この当時(2012年)までに作られた形状変化インターフェースを様々な軸で分類し、この分野での課題を分析する。


変形の種類

1.曲げる
『Living interfaces: The Thrifty Faucet. (2009)』(動画見つからず)
蛇口を様々な方向に曲げることで水の消費量などの情報をユーザに提示する。


2.使う立体図形を変える
Horev氏が製作した Morphing Harddisk (2006)
vimeo.com
球体から立方体、もしくはその反対に変形することで情報を提示する。
(もちろん同様の情報はGUI上で簡単に表示させられるが、GUIに情報が収まりきらなくなったときにこれは重要な選択肢になるような気がする。)


3.体積を変える
『Inflatable mouse: volume-adjustable mouse with air-pressure-sensitive input and haptic feedback.(2008)』
www.youtube.com
マウスに風船のようなボールを仕込むことで、その体積の変化を入出力に使える。手のひらでつぶすか、指での押し込むことで入力を行う。


4.表面を変える
『Relief: A Scalable Actuated Shape Display. (2010) 』
vimeo.com
chindafalldesu.hatenablog.com


5.粘度を変える
『Mudpad: Fluid Haptics for Multitouch Surfaces. (2010)』(動画見つからず)
MR流体という磁場によって粘度が変化する流体を使っている。
(しかもこの流体は反応時間が2ms以下と反応が速いらしい。)


6.空間での位置を変える
www.youtube.com
(構成する要素が繋がっていなくてもこの例のように一つの集合体の形状変化として錯覚することがあるようだ)


7.トポロジー的に同等でない変形(分割したり結合したりできるということかな)
www.youtube.com
pBlob(programmable blob)と呼ばれる独自の磁性流体を電磁石で制御している。

自然(Organic)↔人工的(Mechanical)

続いては形状変化装置を自然を感じるものか、人工的なものかに分ける。
(前者は環境に溶け込ませるのに向いていて、後者はユーザにそれを意識させるのに向いているように感じる。)
上記の例ではThe Thrifty Faucet(1)は自然で、Morphing Harddisk(2)やInflatable mouse(3)は人工的かな。


・自然
『Interactions with proactive architectural spaces.(2008)』
www.youtube.com
インタラクティブな林。人がどれくらい近くにいるかを知覚し、それに基づいて動きを決める。(2:15辺りがわかりやすい)


・人工的
『Lumen: interactive visual and shape display for calm computing(2004)』
www.youtube.com

入出力の種類

・出力のみ
入力を受け取らず、元々与えられた情報によって動きを変える。BMW museum sculpture(6)とかかな。(動きが単調になってしまいそうだが、幻想的な動き、非現実的な動きを作る際に用いると良さそう。)


『Kukkia and Vilkas: Kinetic Electronic Garments(2005)』
www.youtube.com



・暗黙の入力
ある空間内の動きや音などの入力に応じて出力を決める。The Thrifty Faucet(1)とかかな。
①『Pinwheels: Visualizing Information Flow in an Architectural Space.(2001)』
空間内の動きや音に応じて風車の回転させる。

②『ambientROOM: Integrating Ambient Media with Architectural Space (1998)』
vimeo.com
ambientROOMはペットの動きを波形で壁に表示させるなど、入力だけでなく出力も明示的でない。


・明示的な入力
明示的な入力も大きく分けて、リモートかそうでないかで分けられる。
Morphing Harddisk(2)やInflatable mouse(3)はリモートでなく、Lumenはリモートも可能である。

触れるグラフを作ろう『Opportunities and Challenges for Data Physicalization(2015)』(No.51)

読んだ論文を自分なりに整理してみます。


(準備) 論文のネットワーク化

まず、論文間の関係をネットワークにして可視化してくれる以下のサービスを使ってみる。www.connectedpapers.com

石井裕先生のRadicalAtomを中心にネットワークを構成してみた。
するとこんな感じ。
f:id:chinda_fall_desu:20200809124711p:plain

被引用回数が多ければノードは大きくなり、新しいほどノードは濃くなる。そこで今回は「Jansen,2015」と書かれたノードの論文を読んでみよう。


今回の論文

"Opportunities and Challenges for Data Physicalization"(2015)
www.youtube.com


概要
データの物理的可視化に関するこれまでの研究をまとめ、その可能性を調査した論文。


データ物理化の利点
人類が進化とともに手に入れてきた、視覚だけではない様々な能力を活用できる。例えば、我々は物体を回したり近づけたりして物体を調べることは得意だし、触って物体の重さや硬さを感じることもできる。
(グラフを書いたり、表を作ったりするとき、紙やボードなどの二次元の媒体しか使ってこなかったのは、三次元で記述する媒体がなかったからだろう。だけどそのような媒体が生まれても使いこなせるようになるかは別問題かも。)


物理化に使えそうな技術たち
・離散的な形状をつくるにはロボットを使うか、ピンやタイルを使う
www.youtube.com
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・連続的な形状をつくるには空気圧や油圧を使うか、形状記憶合金を使う
www.youtube.com
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・重量を変化させるには液体金属とポンプを使う。
vimeo.com

(データの物理化では形状が最重要だろう。これを見る限り、正確な形状を形成する方法は、平面を曲げて数か所に角度をつけるやり方か、一方向に伸ばすやり方しかない。)

Arduino CLIでターミナルから書き込みを行う

下記の動画でArduinoCLIの使い方が分かったのでまとめる。

www.youtube.com



Latest releases: Release 0.11.0-rc1 · arduino/arduino-cli · GitHub


①~⑥の手順で書き込むを行える。


①接続されているボードを確認。

> arduino-cli board list
Port Type              Board Name  FQBN            Core
COM3 Serial Port (USB) Arduino Uno arduino:avr:uno arduino:avr


②インストールされているCoreを確認する。(最初は何もインストールされていない)

> arduino-cli core list 

>


③Coreをインストールする。(①からarduino:avrが必要なことが分かる)

> arduino-cli core install arduino:avr
Downloading packages...
(略)
Installing arduino:arduinoOTA@1.3.0...
arduino:arduinoOTA@1.3.0 installed
Installing arduino:avr@1.8.2...
arduino:avr@1.8.2 installed


④スケッチを作成。空のinoファイルを作成し、それを編集する。

> arduino-cli sketch new MySketch
Sketch created in: D:\(略)\MySketch   
>
> cat .\MySketch\MySketch.ino

void setup() {
}

void loop() { 
}
>


⑤編集したスケッチをコンパイルする。(ここではArduino Uno用にコンパイルするように指定)

> arduino-cli compile -b arduino:avr:uno
Sketch uses 444 bytes (1%) of program storage space. Maximum is 32256 bytes.
Global variables use 9 bytes (0%) of dynamic memory, leaving 2039 bytes for local variables. Maximum is 2048 bytes.


コンパイルして生成されたhexファイルを書き込む。(①でわかったポート番号を使う)

> arduino-cli upload -b arduino:avr:uno -p COM3

おしまい。


(間違い等あればコメントお願いします。)

位置関係を保って動くオブジェクト(コンピュータの論文を調査㊿)

読んだ論文をまとめます。適宜修正します。


今回は以下の論文を読みます。
"Mechanical constraints as computational constraints in tabletop tangible interfaces"(2007)

vimeo.com

①どんなものか
ユーザのオブジェクト操作に合わせて、コンピュータが位置関係を最適化し、オブジェクトを移動させる。

②先行研究と比べてどこがすごいか
ユーザとコンピュータが同時にオブジェクトを制御している。

③技術や手法の肝
・電磁石を使ってオブジェクトの位置をコンピュータで制御する。
・ソフトウェアで複数のオブジェクトの位置関係を制御。

④どうやって有効だと検証したか
携帯電話基地局の配置アプリケーションをつくり、その効果をユーザ調査で評価した。

⑤議論はあるか
これを使えば、プログラミングよりも速くアプリケーションの動作を変更できる。

⑥次に読むべき論文
"Navigation Methods for an Augmented Reality System"(2000)


(コメントいただけると嬉しいです)

積み重ねて使うダイヤルでディスプレイを操作(コンピュータの論文を調査㊾)

読んだ論文をまとめます。適宜修正します。


今回は以下の論文を読みます。
"Lumino: Tangible blocks for tabletop computers based on glass fiber bundles"(2010)

www.youtube.com


①どんなものか
2Dバーコードで物体を追跡するディスプレイをそのまま使って、3次元構造も認識できるようにする。

②先行研究と比べてどこがすごいか
既存のディスプレイを変更することなく、3次元構造を認識させる。

③技術や手法の肝
・ガラス繊維を用いることで物体の上に乗せた物体のバーコードを認識できる。
・上のマーカーが下のマーカーを遮らないような角度でガラス繊維を配置。

④どうやって有効だと検証したか
マルチダイヤルなどのアプリケーションを開発。

⑤議論はあるか
ガラス繊維でできたオブジェクトでタッチ入力をいかにして行うか。

⑥次に読むべき論文
"Bricks"(1995)


(コメントいただけると嬉しいです)

カメラを使わずに手の位置、形状を認識(コンピュータの論文を調査㊽)

読んだ論文をまとめます。適宜修正します。


今回は以下の論文を読みます。
"SmartSkin: An Infrastructure for Freehand Manipulation on Interactive Surfaces"(2002)

www.youtube.com


①どんなものか
カメラを用いずに、複数の手の位置と形状を認識する新しいセンサアーキテクチャの開発。

②先行研究と比べてどこがすごいか
カメラを使わず、ディスプレイ表面にセンサを配置するので、大きく、薄く、柔軟なインタラクティブサーフェスをつくれる。

③技術や手法の肝
格子状に配置された銅線と波の送受信機能によって、近づく物体を検知する。

④どうやって有効だと検証したか
このセンサを用いて手の距離検出やジェスチャー認識などを行った。

⑤議論はあるか
このセンサは平坦でない場所でも使えるので、他の適した入力場所を調べる必要がある。

⑥次に読むべき論文
"ActiveClick"(2001)


(コメントいただけると嬉しいです)

形状記憶合金を使った形状変化ディスプレイ(コンピュータの論文を調査㊼)

読んだ論文をまとめます。適宜修正します。


今回は以下の論文を読みます。
"Lumen: interactive visual and shape display for calm computing"(2004)

www.youtube.com

①どんなものか
形状記憶合金を使った、心地よい、穏やかな表示を行う形状変化ディスプレイ。

②先行研究と比べてどこがすごいか
形状記憶合金を使うことで、スムーズで連続的な動きを生む。

③技術や手法の肝
・形状記憶合金を使って、二次元配置されたライトの高さを制御する。
・Smart Skinセンサでユーザのタッチおよび手の動きを検出する。

④どうやって有効だと検証したか
Lumenの開発。

⑤議論はあるか
Lumenは最小限の情報を目立たないように表示することに適している。

⑥次に読むべき論文
"SmartSkin"(2002)

(コメントいただけると嬉しいです)