浅析几种先进的人机接口技术
来源：发布时间:2016-01-25 17:05:02
随着设备技术领域的迅猛发展，支持人与人之间交流的设备用于工业领域内的可能性也在增加。消费市场中，显示技术和移动终端设备发展尤为迅速。以下文章中将列出几种可能性和技术，以及一些未来发展的潜能。同时还将阐述如何利用社交媒体功能，为人们提供基于明显扩大的数据量基础上的一些行动建议。
一、3D——过程数据可视化
3D可视化在许多领域已经实现，如Matlab和Excel这样的软件长时间以来一直在提供大型数据的显示和评估。在工厂设计和模拟领域，3D技术已经是非常普遍的技术了。然而，在过程数据可视化方面，这一趋势却没有得到贯彻。
3D可视化的优势在于：很多信息可以在一个较小的空间展示出来。这会在处理复杂问题时，促进信息内容的可视化程度提高，改善信息质量的评估。
在一个连续液压机的过程数据可视化的例子中，通过对3D数据可视化与原始的2D数据可视化进行对比研究，对3D数据可视化进行了实证的评估，发现过程数据的3D可视化可以更好地进行错误检测。尤其是面对复杂的问题，对于众多过程值的观察同时也会促进重要信息的产生，这也是它的一个优势。
在以上的描述中，数据可视化是一个静态的表现，即操作者不能与静态的数据描述相互作用、进行互动。但在液压的示例中描述的评估，就可以和实验小组的实验人员在3D场景中进行互动，他们只需要单击鼠标，设置一个合适的角度，就可以达到想要的效果 。据研究显示，与可视化进行互动，在其中通过转动数据表设置角度的直接操作，是提高信息感知的重要因素。所描述的直接操作，需要借助传统的输入设备进行，如鼠标。在工业厂房中，使用更多的是现代化的多点触摸显示器及移动设备（智能手机、平板），它们同时也允许进行其他操作。
这一领域中的工作显示，过程数据的3D可视化将可能成为一种能够更好的技术，用于控制通过联网产生的海量数据。 
二、触摸互动和手势控制
触摸屏幕在多年前就已经用于设备操作，但是控制面板的操作概念只适合于一对一的硬件操作等常规操作。近年来，移动设备的重要性随着其在娱乐产品中的广泛应用而不断增加，同时多点触摸交互服务应用也越来越广泛。移动设备操作系统的操作概念与在过程控制中一直使用的触摸屏有很大区别。与常规操作相反，在这里，直接的手指手势控制是可以实现的，它允许在过程控制当中节约时间。此外，还可以设计新的操作概念，专门用于不同的应用情况，如固定显示器、移动终端设备。
多点触摸手势在工业领域中的使用情况基本上与通信和娱乐设备中的应用没有很大区别，都有相互作用，例如，上下文切换，菜单选择，列表选择，选择元素，互动开关或数值输入和文字输入。但是，在工业领域的使用必须注意安全运行，如避免输入不正确的信息，它会对人机之间的关系造成安全损害，这对于工业领域的使用非常重要。
在设计触摸式表面以及应用可视化的移动设备过程中，可视化平台的独立性以及设备显示屏的大小至关重要。在传统的控制室可视化设备中，目前大多使用的依然是基于窗口的设备，而在移动设备当中出现了Android或iOS。为了不需要给每一个系统研发一个可视化环境，现在使用更多的是基于浏览器的可视化设备。
此外，过程图像也可以被显示出来，它们显示在控制室的固定显示器上，这些显示屏大多在19到24英寸之间，一般情况下这些图像不容易被移动到移动设备上去。这些移动设备一般都有较小的显示屏，在平板电脑上一般是8到10英寸之间，在智能手机上一般是4到5英寸，在为移动设备的设计表面时必须对这些限制加以关注。
三、增强现实
随着智能手机和平板电脑在市场上的推广，增强现实达到一个新的规模。现在智能手机和平板电脑都安装了照相机，它们可以捕获现实世界，在显示屏上显示额外的可视化信息。移动设备上的这些软件会提供一些功能，它们会把手机图像和额外的信息，如地理数据或导航数据、记录历史事件和建筑物的信息显示出来，并且直接与网络进行连接。这种位置识别以技术为依据，如观察者的图像识别、定位、导航数据和角度。
在工业应用中，这种叠加的信息可以是实时过程数据，也可以是来自不同数据源、技术文献、设备维护和维修的整合数据。根据应用的不同，所需要的信息移动终端设备通过无线网进行访问。
借助增强现实信息的丰富的相机图像，可以与传感器或制动器生产者的帮助桌面或者设备操作者的支持团队通过网络连接进行信息传输。这个支持团队可以立刻有目的地支援维护维修人员，因为这里不仅有原始数据的记录，而且专业人员也可以直接了解相机图像的故障。
尤其在维护维修领域，增强现实技术减少了操作人员的工作，使得维修工作更加节约时间，并且同时减少了花费。 
四、社交网络和信息系统
工业设备的全球连网为单个设备的数据和信息链接提供了可能性。这些信息网络的规则系统现在已经在社交网络，如微信、微博等，中得到了使用。在人机接口中，这种网络连接带来了决定性的优势。全部设备、部分设备及单个设备可以把它们的运行状态，如错误消息、设备参数、软件状况等自行发行到一个预定好的平台上。
故障排除和流程优化不再只限定于一台设备。在这个平台上，操作人员、维护维修人员可以给出行动建议，如一个设备的参数可以在哪些使用情况下得到优化，以及在错误情况下如何做出适当反应。在这里不仅仅可以得到一台设备或者一个公司的经验，甚至可以获得整个全球社区的经验。
设备的生产者可以通过访问这个平台，如自动化 微信等，找到设备评估的新的出路。平台上可供使用的数据量的增加，可促使诊断更为精确。诊断结果又可以再次放回这个平台，作为行动建议、优化意见及软件升级的建议，供人们使用。
这一切网络连接的前提是，要形成安全的机制以及数据过滤器。不仅可以保证，只有为以评估为目的的特定数据才可以真正地供人们使用；同时也要进行技术过程和工艺的知识产权保护。
这种功能也可以用于机器和机器之间的交流。
一、3D——过程数据可视化
3D可视化在许多领域已经实现，如Matlab和Excel这样的软件长时间以来一直在提供大型数据的显示和评估。在工厂设计和模拟领域，3D技术已经是非常普遍的技术了。然而，在过程数据可视化方面，这一趋势却没有得到贯彻。
3D可视化的优势在于：很多信息可以在一个较小的空间展示出来。这会在处理复杂问题时，促进信息内容的可视化程度提高，改善信息质量的评估。
在一个连续液压机的过程数据可视化的例子中，通过对3D数据可视化与原始的2D数据可视化进行对比研究，对3D数据可视化进行了实证的评估，发现过程数据的3D可视化可以更好地进行错误检测。尤其是面对复杂的问题，对于众多过程值的观察同时也会促进重要信息的产生，这也是它的一个优势。
在以上的描述中，数据可视化是一个静态的表现，即操作者不能与静态的数据描述相互作用、进行互动。但在液压的示例中描述的评估，就可以和实验小组的实验人员在3D场景中进行互动，他们只需要单击鼠标，设置一个合适的角度，就可以达到想要的效果 。据研究显示，与可视化进行互动，在其中通过转动数据表设置角度的直接操作，是提高信息感知的重要因素。所描述的直接操作，需要借助传统的输入设备进行，如鼠标。在工业厂房中，使用更多的是现代化的多点触摸显示器及移动设备（智能手机、平板），它们同时也允许进行其他操作。
这一领域中的工作显示，过程数据的3D可视化将可能成为一种能够更好的技术，用于控制通过联网产生的海量数据。
二、触摸互动和手势控制
触摸屏幕在多年前就已经用于设备操作，但是控制面板的操作概念只适合于一对一的硬件操作等常规操作。近年来，移动设备的重要性随着其在娱乐产品中的广泛应用而不断增加，同时多点触摸交互服务应用也越来越广泛。移动设备操作系统的操作概念与在过程控制中一直使用的触摸屏有很大区别。与常规操作相反，在这里，直接的手指手势控制是可以实现的，它允许在过程控制当中节约时间。此外，还可以设计新的操作概念，专门用于不同的应用情况，如固定显示器、移动终端设备。
多点触摸手势在工业领域中的使用情况基本上与通信和娱乐设备中的应用没有很大区别，都有相互作用，例如，上下文切换，菜单选择，列表选择，选择元素，互动开关或数值输入和文字输入。但是，在工业领域的使用必须注意安全运行，如避免输入不正确的信息，它会对人机之间的关系造成安全损害，这对于工业领域的使用非常重要。
在设计触摸式表面以及应用可视化的移动设备过程中，可视化平台的独立性以及设备显示屏的大小至关重要。在传统的控制室可视化设备中，目前大多使用的依然是基于窗口的设备，而在移动设备当中出现了Android或iOS。为了不需要给每一个系统研发一个可视化环境，现在使用更多的是基于浏览器的可视化设备。
此外，过程图像也可以被显示出来，它们显示在控制室的固定显示器上，这些显示屏大多在19到24英寸之间，一般情况下这些图像不容易被移动到移动设备上去。这些移动设备一般都有较小的显示屏，在平板电脑上一般是8到10英寸之间，在智能手机上一般是4到5英寸，在为移动设备的设计表面时必须对这些限制加以关注。
随着智能手机和平板电脑在市场上的推广，增强现实达到一个新的规模。现在智能手机和平板电脑都安装了照相机，它们可以捕获现实世界，在显示屏上显示额外的可视化信息。移动设备上的这些软件会提供一些功能，它们会把手机图像和额外的信息，如地理数据或导航数据、记录历史事件和建筑物的信息显示出来，并且直接与网络进行连接。这种位置识别以技术为依据，如观察者的图像识别、定位、导航数据和角度。
在工业应用中，这种叠加的信息可以是实时过程数据，也可以是来自不同数据源、技术文献、设备维护和维修的整合数据。根据应用的不同，所需要的信息移动终端设备通过无线网进行访问。
借助增强现实信息的丰富的相机图像，可以与传感器或制动器生产者的帮助桌面或者设备操作者的支持团队通过网络连接进行信息传输。这个支持团队可以立刻有目的地支援维护维修人员，因为这里不仅有原始数据的记录，而且专业人员也可以直接了解相机图像的故障。
尤其在维护维修领域，增强现实技术减少了操作人员的工作，使得维修工作更加节约时间，并且同时减少了花费。
工业设备的全球连网为单个设备的数据和信息链接提供了可能性。这些信息网络的规则系统现在已经在社交网络，如微信、微博等，中得到了使用。在人机接口中，这种网络连接带来了决定性的优势。全部设备、部分设备及单个设备可以把它们的运行状态，如错误消息、设备参数、软件状况等自行发行到一个预定好的平台上。
故障排除和流程优化不再只限定于一台设备。在这个平台上，操作人员、维护维修人员可以给出行动建议，如一个设备的参数可以在哪些使用情况下得到优化，以及在错误情况下如何做出适当反应。在这里不仅仅可以得到一台设备或者一个公司的经验，甚至可以获得整个全球社区的经验。
设备的生产者可以通过访问这个平台，如自动化 微信等，找到设备评估的新的出路。平台上可供使用的数据量的增加，可促使诊断更为精确。诊断结果又可以再次放回这个平台，作为行动建议、优化意见及软件升级的建议，供人们使用。
这一切网络连接的前提是，要形成安全的机制以及数据过滤器。不仅可以保证，只有为以评估为目的的特定数据才可以真正地供人们使用；同时也要进行技术过程和工艺的知识产权保护。
这种功能也可以用于机器和机器之间的交流。
