<div>We have never felt so connected with the surrounding social and physical environment, thanks to the increasingly populating mobile computing devices and rapidly developing high-speed network. These technologies transform the everyday objects into smart-things and make us accessible to a large amount of digital information and intelligence relating closely to the physical reality. To bridge the gap between the digital interface and physical smart-thing, Augmented Reality (AR) has become a promising media that allows users to visually link the digital content to its physical target, with spatial and contextual awareness. Thanks to the vast improvement to the personal computing devices, AR technologies are emerging to popular realistic scenarios empowered by commercially available software development kits (SDKs) and hardware platforms, which makes it easier for human users to interact with the surrounding smart-things. </div><div><br></div><div>Due to the scope of this thesis, we are interested in exploring for the smart-things that have physical interaction capabilities with the reality world, such as Machines, Robots, and IoTs. Our overarching goal is to create better experience for users to interact with these smart-things, that is visual, spatial, contextual, and embodied, and we try to achieve this goal through novel augmented reality system workflow/framework design. </div><div><br></div><div>This thesis is based on our four published conference papers (Ani-Bot, V.Ra, GhostAR, Avatutar-study), which are described in chapters 3-6 respectively. On a broader level, our works in this thesis focus on exploring spatially situated visual programming techniques for human smart-thing interaction. In particular, we leverage contextual awareness in the AR environment with the interactivity of physical smart-things. We explore (1) spatial and visual input techniques and modalities for users to intuitively interact with the physical smart-things through interaction and interface design, and (2) the ecology of human smart-thing through system workflow design corresponding to the contextual awareness powered by the AR interface. In this thesis, we mainly study the following spatial aware AR interactions with our completed work: (i) Ani-Bot demonstrates Mixed-Reality (MR) interaction for tangible modular robotics through a Head-Mounted Device (HMD) with mid-air gestures, (ii) V.Ra describes spatially situated visual programming for Robot-IoT task planning, (iii) GhostAR has presented a time-space editor for Human-Robot Collaborative (HRC) task authoring. (iv) while AvaTutAR-study has presented an exploratory study that provided valuable design guidance for future AR avatar-based tutoring systems. </div><div><br></div><div>We further develop the enabling techniques including a modular robotics kit with assembly awareness and the corresponding MR features for the major phases of its lifecycle; a lightweight and coherent ecosystem design that enables spatial and visual programming as well as IoT interactive and navigatory task execution with a single AR-SLAM mobile device; and a novel HRC task authoring workflow using robot programming by human demonstration method within AR scene with avatar reference and motion mapping with dynamic time warping (DTW). Primarily, we design system workflows and develop applications for increasing the flexibility of AR content manipulation, creation, authoring, and intuitively interacting with the smart environment visually and pervasively. </div><div><br></div><div>Based on our completed projects, we conclude this thesis by summarizing the overall contributions of my Ph.D. works, and briefly providing my humble vision for the future of AR. </div>

In this work, I address challenges of situated alienation from people and place. Using interaction design for placemaking, light is shed on a design space of social places with opportunities for planned and spontaneous activities to be done alone, with known people or with strangers. In research through design, four conceptual design instances were created, drawing from first-person and participatory perspectives, to unpack potentials for engagement and considerations for encompassing respect (meaning vigilant of neoliberal capitalist and masculine power relations). I contribute with sensitizing questions making interaction design aspects more accessible for designers entering this public design space. / Detta arbete fokuserar på utmaningar om platsbaserad främlingskap från människor och platsen ifråga. Interaktionsdesign används här för placemaking, där en designrymd för sociala platser med möjligheter för spontana och planerade aktiviteter att utföra ensam, med vänner eller med främlingar utforskas. Genom en research through design-metodik med förstapersons- och participatory-perspektiv skapades fyra designkoncept som användes för att tydliggöra potentialer för engagemang och omtanke för allomslutande respekt (vilket berör neoliberala kapitalist och maskulina maktrelationer). Jag bidrar med känsliggörande frågor som gör interaktionsdesignsaspekter mer tillgängliga för designers som ger sig i kast med denna publika designrymd.

Der vorliegend Band 14 der Reihe Technisches Design schlägt nach Tagungsbänden und Dissertationsschriften – dem Charakter nach eher abgeschlossene Werke – eine Brücke in die Zukunft der Forschung im Technischen Design, indem es die Textfassungen von acht Beiträgen des ersten öffentlichen Kolloquiums Technisches Design vom September 2020 beinhaltet, die allesamt aus dem Prozess laufender Promotionsvorhaben verfasst wurden. Diese acht Arbeiten stehen damit auch stellvertretend für ganz individuelle Forschungsperspektiven und Schwerpunktsetzungen innerhalb des weiten Möglichkeitsraums aktueller Designforschung. Die Design-Promovierenden stellen ihre jeweiligen aktuellen Stände und besonderen Aspekte ihrer Forschungsarbeiten zur Diskussion und erlauben damit einen Einblick in verschiedenste Phasen ebenso wie sichere und noch offene Passagen ihrer Auseinandersetzung. Die Bandbreite reicht von ausgearbeiteten Exposees der Promotionsvorhaben über die Ergebnisse systematischer Literaturanalysen bis hin zur Darstellung konkreter Untersuchungsplanungen. Alle Beiträge eint die Auseinandersetzung mit dem menschlichen Erleben und Interagieren mit gestalteten Artefakten. Innerhalb dieses Felds decken die Artefakte ein sehr breites Spektrum von nachhaltigen Materialien oder Fertigungsverfahren über vorwettbewerbliche Technologiedemonstratoren bis hin zu kollaborativen Arbeitsplätzen ab. Innerhalb der Arbeiten werden Bezüge und Fragestellungen zu Menschen und Umgebungen in interdisziplinären Entwicklungsprozessen sowie zur Beurteilung und Kommunikation von Neuem durch Expert:innen und Laien entwickelt. Mit der Bandbreite dieser acht Beiträge wird das thematische Spektrum von Promotionsvorhaben an der Professur für Technisches Design gut ausgeleuchtet und entsprechend stolz sind wir auf diesen ersten Band, der ausschließlich Arbeiten unserer Promovend:innen zeigt. Band 14 der Reihe Technisches Design gibt einen aktuellen Einblick in die Forschung an einer der größeren Designforschungseinrichtungen im deutschsprachigen Raum und lässt Sie teilhaben an empirischer Forschung zur erlebenszentrierten Entwicklung vielfältiger Mensch-Technik-Interaktion.

Das klassische Arbeiten in Unternehmen unterliegt einer Transformation – dies ist seit der im Frühjahr 2020 in Deutschland angekommenen Corona-Pandemie für die breite Bevölkerung spürbar. Aus einer oftmals vorhandenen Möglichkeit des Arbeitens von Zuhause wird plötzlich eine verbindliche Phase des Rückzugs ins Homeoffice. Aus dieser Situation heraus stellt sich vermehrt die Frage, wie sich diese Lage während und nach der Pandemie weiter entwickeln wird. Um die Innovationskraft in Unternehmen zu erhalten und zu steigern, ist eine effiziente Zusammenarbeit unterschiedlicher Disziplinen essentiell. Das im folgenden Artikel vorgestellte Forschungsvorhaben entsteht im Rahmen des globalen Innovationsmanagements der Robert Bosch GmbH am Campus für Forschung und Vorausentwicklung in Renningen. Ziel ist die Übersetzung eines regulären Coworking Space in einen sogenannten Corporate Coworking Space innerhalb eines Unternehmens. Durch eine ganzheitliche Gestaltung und Bewertung soll aufgezeigt werden, ob ein solches Vorhaben die disziplinübergreifende Zusammenarbeit unterstützen kann.

With the introduction of the Tactile Internet, the vision of democratising the access to skills and expertise for everyone is closer to realisation than ever before. Enabling humans to interact with cooperative product-service systems through technologies such as wearables, exo-skeletons or other IoT devices inhibits a potential of disruptive innovations to significantly change our everyday lives. Therefore, in order to create out of this technological advantages meaningful applications for society in general a shift in academic research is required away from purely technology-oriented to socio-economic solutions (Mazzucato, 2018).

Das klassische Arbeiten in Unternehmen unterliegt einer Transformation – dies ist seit der im Frühjahr 2020 in Deutschland angekommenen Corona-Pandemie für die breite Bevölkerung spürbar. Aus einer oftmals vorhandenen Möglichkeit des Arbeitens von Zuhause wird plötzlich eine verbindliche Phase des Rückzugs ins Homeoffice. Aus dieser Situation heraus stellt sich vermehrt die Frage, wie sich diese Lage während und nach der Pandemie weiter entwickeln wird. Um die Innovationskraft in Unternehmen zu erhalten und zu steigern, ist eine effiziente Zusammenarbeit unterschiedlicher Disziplinen essentiell. Das im folgenden Artikel vorgestellte Forschungsvorhaben entsteht im Rahmen des globalen Innovationsmanagements der Robert Bosch GmbH am Campus für Forschung und Vorausentwicklung in Renningen. Ziel ist die Übersetzung eines regulären Coworking Space in einen sogenannten Corporate Coworking Space innerhalb eines Unternehmens. Durch eine ganzheitliche Gestaltung und Bewertung soll aufgezeigt werden, ob ein solches Vorhaben die disziplinübergreifende Zusammenarbeit unterstützen kann.

The importance of a general public being informed about science and technology has never been greater. Research institutions add to informal science communication with face-to-face events, during which the public interacts with scientific prototypes, functioning as science exhibits, in order to learn about science. The relevance of these out-of-the-lab science exhibits, for enabling the visitor to actively learn through experiences, has neither been explored nor recognised. This article illuminates this relevance, context and background, concluding with a research procedure.

In der Produktentwicklung ist eine interdisziplinäre, cross-funktionale Herangehensweise zwingend notwendig, um die komplexen Rahmenbedingungen der Produktentwicklung zu beherrschen. Insbesondere an der Schnittstelle zwischen Technik und Industriedesign kommt es jedoch durch die Heterogenität im Team immer wieder zu Problemen bei der Zusammenarbeit. Eine wichtige Rolle spielen dabei die funktionale Heterogenität, die sich aus der Zugehörigkeit zu Funktionseinheiten ergibt, sowie die fachliche Heterogenität, die durch Unterschiede bezüglich Wissen, Kompetenzen oder der (Aus-)Bildung entsteht. Die Forschungslage zu diesen berufsbezogenen Heterogenitätsmerkmalen wird als ambivalent beschrieben, weshalb sie in diesem Beitrag näher beleuchtet wird.

Materialien geben Produkten ihre Hülle, werden vom Betrachter unterschiedlich wahrgenommen und sind maßgeblich für die Akzeptanz oder Ablehnung eines Produktes verantwortlich. Obschon die Überprüfung der Akzeptanz von Materialen aus ökologischer und ökonomischer Sicht Sinn macht, beschränken sich Akzeptanzmodelle bislang weitgehend auf Technikinnovationen. Im Rahmen der Dissertation soll deshalb ein Akzeptanzmodell zur Überprüfung der Akzeptanzbereitschaft von Materialien entstehen. Aus der Perspektive des Designs werden am Beispiel Ledersubstitution Einflussfaktoren und Akzeptanzbarrieren definiert, ein neues Akzeptanzmodell zur Optimierung oder Gestaltung von Materialien entwickelt und mit bestehenden Ledersubstituten erprobt. Kurz gefasst lässt sich die Arbeit wie folgt beschreiben: Methodisch fokussiert sich die Arbeit auf die Entwicklung eines Materialakzeptanzmodells um das Ziel der Arbeit, die Optimierung und Gestaltung von akzeptierten Lederalternativen, zu erreichen. Warum sich die Arbeit auf Leder und seine Substitute beschränkt wird im folgenden Abschnitt erläutert.

Der Zuwachs an Textile Waste ist eine zentrale Herausforderung der Textilbranche. Der Bedarf nach Textilien steigt und Textilien werden in Ausgestaltung und Funktionalität zunehmend komplexer. Oft werden dabei unterschiedliche Eigenschaften verschiedener Materialien genutzt. Dies führt zu einem Materialmix, der das Textil-Recycling vor zusätzliche Herausforderungen stellt. Das Projekt verbindet die Herausforderung steigender Mengen an Textile Waste mit dem Anspruch, komplexe textile Produkte zu schaffen.