Research Through Design
- 又称: RtD
- 类别: Control › Human in the loop
- 标签: design-research, human-robot-interaction, prototyping, methodology, hci
一种研究方法，其中设计和构建原型是产生知识的主要方式，人工制品以及对制作过程的反思都被视为研究成果。
定义
通过设计进行研究（research through design，RtD）是一种研究方法，其中设计、原型制作和动手制造这些行为本身就是产生知识的核心方法，而不是在知识产生之后才进行的一个步骤。这个说法来自 Christopher Frayling 1993 年的论文 Research in Art and Design，该文区分了关于设计的研究（research into design）、为了设计的研究（research for design）和通过设计的研究（research through design）。在人机交互领域，Zimmerman、Forlizzi 和 Evenson 进一步发展了这一方法，他们 2007 年的 CHI 论文描述了设计者如何通过构建体现某种所提出的更好未来状态的人工制品来做出研究贡献。
在一个 RtD 项目中，研究人员先界定一个问题或机会，然后在概念、草图和可运行的原型之间反复迭代，记录每个阶段的设计决策、考虑过的替代方案以及所学到的东西。由此产生的人工制品被视为知识的载体：它们把关于技术可以是什么样子的设想具体化，并且可以部署出去、与人一起进行研究。其贡献通常是生成性的而非预测性的，例如设计品质、框架、隐喻或带注释的人工制品集合，供其他设计者在此基础上继续发展。注释作品集（annotated portfolios）等方法就是为了把一组人工制品中蕴含的知识明确表达出来而提出的。
在机器人学中，RtD 最常见于人-机器人交互领域，研究人员通过实体原型来探索机器人的形态、运动、材料和行为，而不是从一个固定的机器人平台出发。它不同于工程原型制作，后者的原型是迈向某个既定产品的一步；也不同于对照实验，后者的目的是检验一个假设。评判 RtD 研究的依据是其过程记录的严谨性、反思的质量和贡献的相关性，而不是统计上的可推广性。批评者指出，这使得结果更难比较和复现，这也是为什么要强调对设计过程进行细致记录。
为何重要
关于机器人应该长什么样、如何运动以及如何融入日常空间，有些问题无法通过测试现有机器人来回答，因为合适的设计还不存在。RtD 为研究人员提供了一种公认的方式，通过动手构建来探索这些问题，它也解释了许多以设计为主导的 HRI 论文的结构和贡献，否则工程师可能会把这些论文读成不完整的实验。
主要应用
- 在人-机器人交互中探索机器人的形态、材料和运动
- 设计社交机器人、环境机器人和家用机器人
- 对未来机器人角色的思辨设计和批判性设计
- 为机器人行为建立设计框架和隐喻
- 可穿戴和辅助机器人设备的交互设计
实际应用
一个 HRI 研究小组想要探索能够共享生活空间、又不要求人们关注的机器人。他们没有改造现有的机器人，而是根据植物运动和生长的方式绘制概念草图，然后用缓慢的步进电机驱动机构、打印的柔性叶片和织物制作了一系列原型。每个原型都被放进一个类似住宅的房间，由团队观察并与参与者讨论，团队记录下每个设计选择为何被保留或放弃。论文呈现的是这些原型、他们得出的设计隐喻以及由此引出的开放问题，而不是单一的性能数字。
常见误解
- 通过设计进行研究只是做一个原型 — 研究贡献来自有记录、有反思的迭代以及从中得出的知识，而不是仅仅来自人工制品本身
- RtD 研究是失败的对照实验 — 它们的目的是产生想法、框架和设计知识，而不是从统计上检验一个假设
- RtD 等同于工程设计或产品开发 — 工程原型服务于一个既定目标，而 RtD 借助制作来发现目标或正确的问题应该是什么
谁需要了解
- 人-机器人交互研究人员和设计者
- 与设计研究人员合作的工程师
- 以设计为主导的机器人学论文的审稿人
- 从工程转向 HRI 的学生
相关技术
- 快速原型制作（Rapid Prototyping）
- 注释作品集（Annotated Portfolios）
- 参与式设计（Participatory Design）
- 思辨设计（Speculative Design）
- 现场部署研究（Field Deployment Studies）
相关术语
相关项目
- 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