Open Source Robotics

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Research Through Design

  • Também chamado: RtD
  • Categoria: Control › Human in the loop
  • Tags: design-research, human-robot-interaction, prototyping, methodology, hci

Uma abordagem de pesquisa em que projetar e construir protótipos é a principal forma de produzir conhecimento, com os artefatos e a reflexão sobre a sua criação tratados como resultados de pesquisa.

Definição

Pesquisa por meio do design (RtD) (research through design) é uma abordagem de pesquisa em que o ato de projetar, prototipar e construir é o método central para gerar conhecimento, em vez de uma etapa que vem depois. A expressão vem do artigo de Christopher Frayling de 1993, Research in Art and Design, que distinguia pesquisa sobre o design, pesquisa para o design e pesquisa por meio do design. Na interação humano-computador, ela foi desenvolvida por Zimmerman, Forlizzi e Evenson, cujo artigo de 2007 no CHI descreveu como designers podem fazer contribuições de pesquisa construindo artefatos que incorporam um estado futuro melhor proposto.

Em um projeto de RtD, os pesquisadores enquadram um problema ou uma oportunidade e depois iteram por conceitos, esboços e protótipos funcionais, documentando as decisões de design, as alternativas consideradas e o que foi aprendido em cada etapa. Os artefatos resultantes são tratados como portadores de conhecimento: eles tornam concreta uma ideia de como a tecnologia poderia ser, e podem ser implantados e estudados com pessoas. As contribuições costumam ser generativas em vez de preditivas, como qualidades de design, frameworks, metáforas ou coleções anotadas de artefatos sobre as quais outros designers podem construir. Abordagens como os portfólios anotados foram propostas para tornar explícito o conhecimento contido em um conjunto de artefatos.

Na robótica, a RtD é mais comum na interação humano-robô, em que os pesquisadores exploram a forma, o movimento, os materiais e o comportamento do robô por meio de protótipos físicos, em vez de partir de uma plataforma robótica fixa. Ela difere da prototipagem de engenharia, em que o protótipo é um passo em direção a um produto especificado, e dos experimentos controlados, cujo objetivo é testar uma hipótese. Os estudos de RtD são julgados pelo rigor da documentação do processo, pela qualidade da reflexão e pela relevância das contribuições, e não pela generalização estatística. Os críticos observam que isso torna os resultados mais difíceis de comparar e replicar, e é por isso que se enfatiza a documentação cuidadosa do processo de design.

Por que importa

Algumas perguntas sobre como os robôs devem parecer, se mover e se encaixar nos espaços do dia a dia não podem ser respondidas testando robôs existentes, porque os designs certos ainda não existem. A RtD dá aos pesquisadores uma forma reconhecida de explorar essas perguntas construindo, e explica a estrutura e a contribuição de muitos artigos de HRI conduzidos pelo design que os engenheiros poderiam, de outra forma, ler como experimentos incompletos.

Principais aplicações

  • Exploração da forma, dos materiais e do movimento do robô na interação humano-robô
  • Design de robôs sociais, ambientais e domésticos
  • Design especulativo e crítico de futuros papéis dos robôs
  • Desenvolvimento de frameworks e metáforas de design para o comportamento de robôs
  • Design de interação para dispositivos robóticos vestíveis e assistivos

Na prática

Um grupo de HRI quer explorar robôs que compartilham um espaço de moradia sem exigir atenção. Em vez de adaptar um robô existente, o grupo esboça conceitos baseados em como as plantas se movem e crescem, e depois constrói uma série de protótipos usando mecanismos lentos acionados por motores de passo, folhas flexíveis impressas e tecido. Cada protótipo é colocado em um cômodo com aparência de casa, observado e discutido com os participantes, e a equipe registra por que cada escolha de design foi mantida ou descartada. O artigo apresenta os protótipos, as metáforas de design a que o grupo chegou e as questões em aberto que eles levantaram, em vez de um único número de desempenho.

Equívocos comuns

  • Pesquisa por meio do design é apenas construir um protótipo — a contribuição de pesquisa vem da iteração documentada e reflexiva e do conhecimento extraído dela, não apenas do artefato
  • Estudos de RtD são experimentos controlados que falharam — eles visam gerar ideias, frameworks e conhecimento de design, não testar uma hipótese estatisticamente
  • RtD é o mesmo que projeto de engenharia ou desenvolvimento de produto — protótipos de engenharia servem a um objetivo especificado, enquanto a RtD usa a construção para descobrir qual deveria ser o objetivo ou quais são as perguntas certas

Quem deve saber

  • Pesquisadores e designers de interação humano-robô
  • Engenheiros que colaboram com pesquisadores de design
  • Revisores de artigos de robótica conduzidos pelo design
  • Estudantes que passam da engenharia para HRI

Tecnologias relacionadas

  • Prototipagem rápida (Rapid Prototyping)
  • Portfólios anotados (Annotated Portfolios)
  • Design participativo (Participatory Design)
  • Design especulativo (Speculative Design)
  • Estudos de implantação em campo (Field Deployment Studies)

Termos relacionados

  • Wizard of Oz
  • Godspeed Questionnaire
  • Novelty Effect
  • End-User Robot Programming

Projetos relacionados

  • Webots: Cross-platform robot simulator with built-in models, sensors, and development environment
  • Reachy Mini: Open-source desktop robot from Pollen and Hugging Face with an expressive 6-DoF head
  • RAI: Vendor-agnostic agent framework for ROS 2 robots and physical AI
  • Assistive Gym: Physics simulation framework for training assistive robots in caregiving tasks

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