DTUI: Diseño de entornos basados en interfaces de usuario distribuidas y tangibles

Texto completo

(1)Tesis Doctoral DTUI: Desarrollo de Entornos Basados en Interfaces de Usuario Tangibles y Distribuidas. Mª Elena de la Guía Cantero. Diciembre, 2016.

(2)

(3) Tesis Doctoral Mª Elena de la Guía Cantero. Directores: Dra. María Dolores Lozano Pérez Dr. Víctor M. R. Penichet.

(4)

(5) Abstract In recent years, technology has expanded in such a way that, nowadays, any person is surrounded by multiple devices (tablets, smartphones, smartwatches, smartdevices, etc.) that are connected together to provide services to the user. This type of scenarios that surround us are called Multi-Device Environments (MDEs). At present the interaction between users and these new multi-device environments is complicated and poses new challenges that remain unresolved because, among other things, the method of interaction does not take into account the natural way in which the user operates in the real world. Many research works related to human-computer interaction have focused on the development of interaction techniques that are more natural for the user. Out of this has come an area of research, called Distributed User Interfaces (DUIs), that addresses the distribution of interfaces over different devices to adapt the interaction to the needs of the user. However, the profusion of devices separates the user from their natural environment. In order to enhance and enrich the real world with the digital, in a non-invasive way, but at the same time providing functionality, Tangible User Interfaces (TUIs) have been created. These give physical form to digital information, allowing users to manipulate real physical objects to interact with the system. This thesis focuses on the study of multi-device environments that are based on distributed and tangible user interfaces (DTUIs). First, we define the concept of a DTUI environment as a space for interaction made up of multiple devices and tangible interaction objects that combined offer more natural and intuitive interaction mechanisms. Specifically, we have studied 3 interaction techniques, including two tangible ones: T2R (Tag to Reader), which consists in taking a tangible interaction object and bringing it up close to a digital device that incorporates a reader-type component; and R2T (Reader to Tag), where the user brings the reader up close to the tangible interaction object in order to interact. The third interaction technique is Tactile, and this is based on interacting with the digital device through the sense of touch. The overall objective of this thesis is to provide a solution for the development of multidevice environments that offer natural and intuitive interaction mechanisms between the user and the system through distributed and tangible user interfaces. The aim is to advance the development of DTUI environments in order to obtain more intuitive interaction systems that make it possible to bridge the technological gap and improve the user's involvement and the collaboration between multiple users. In order to achieve this, we propose different tools that allow the construction of DTUI environments with these characteristics. The method used during the research process has been based on the analysis, design, development and assessment of different prototypes of DTUI environments to conduct individual and group tasks of different natures. Specifically, these were to facilitate tasks related to education and cognitive rehabilitation, work meetings and tourism. The process was sequential and made use of the latest technologies (mobile devices, wearables, NFC, etc.) in order to obtain information on their suitability depending on the type of end user. Each DTUI environment was focused on a group of users with different profiles and characteristics (users with disabilities, ADHD, Alzheimer's, children, etc.)..

(6) As a result of this process and the lessons learned in the development of each system, we have proposed a taxonomy and a DTUI metamodel to define structures and structuring rules that allow the representation of elements contained within a DTUI environment. In addition, we have defined 14 guidelines, called Delaguia-Guidelines, that serve as guidance and an aid in decision-making for the development of the most appropriate DTUI environment for every occasion, depending on environment characteristics such as: physical space, social affordance, the total number of devices and the three types of DTUI interaction techniques (Tactile, T2R and R2T). Furthermore, the guidelines incorporate recommendations for the most appropriate DTUI scenario design for the end user, taking into account whether they have some kind of physical, cognitive or digital impairment. Finally, the taxonomy, the metamodel and the guidelines defined have been applied to a case study, namely Master Chef, in order to assess the validity of the proposal.. ii.

(7) Resumen En los últimos años la tecnología se ha expandido de tal manera, que hoy en día cualquier persona se encuentra rodeada de múltiples dispositivos (tablets, smartphones, smartwatches, smartdevices, etc.) conectados entre sí para ofrecer servicios al usuario. Este tipo de escenarios que nos rodean se denominan entornos multi-dispositivos (MDE, Multi-device Environments). Actualmente la interacción que se establece entre los usuarios y estos nuevos entornos multi-dispositivos es un desafío y plantea nuevos retos aún sin resolver, entre otras cosas porque no se tiene en cuenta la forma natural que tiene el usuario de trabajar en el mundo real. Numerosos trabajos de investigación, relacionados con la interacción personaordenador, han estado centrados en el diseño de técnicas de interacción más naturales para el usuario. En esta línea surge una de las áreas emergentes que abordan la distribución de las interfaces en diferentes dispositivos para adaptar la interacción a las necesidades del usuario, denominada Interfaces de Usuario Distribuidas (DUI, Distributed User Interfaces). Sin embargo, invadir el entorno de dispositivos separa al usuario de su entorno natural. Con el fin de aumentar y enriquecer el mundo real con el digital de forma no invasiva, pero a la vez proporcionando funcionalidad, nacen las Interfaces de Usuario Tangibles (TUI, Tangible User Interfaces) encargadas de dar forma física a la información digital, permitiendo a los usuarios manipular objetos físicos reales para interactuar con el sistema. Este trabajo se enfoca en el estudio de entornos con múltiples dispositivos basados en interfaces de usuario distribuidas y tangibles (DTUIs). En primer lugar, se define el concepto de entorno DTUI como un espacio de interacción compuesto por múltiples dispositivos y objetos de interacción tangible que combinados entre sí ofrecen mecanismos de interacción más naturales e intuitivos. Concretamente, se han estudiado 3 técnicas de interacción, dos de ellas tangibles: T2R (Tag to Reader), consistente en tomar un objeto de interacción tangible y acercarlo a un dispositivo digital que incorpora un componente de tipo lector, y R2T (Reader to Tag) donde el usuario para interactuar acerca el lector al objeto de interacción tangible. La última técnica de interacción es Táctil, y se basa en interactuar con el dispositivo digital a través del sentido del tacto. El objetivo general de esta tesis doctoral es aportar una solución para el desarrollo de entornos multi-dispositvo ofreciendo mecanismos de interacción naturales e intuitivos entre el usuario y el sistema a través de interfaces de usuario distribuidas y tangibles. De esta forma se pretende avanzar en el desarrollo de los entornos DTUI, con el objetivo de conseguir sistemas interactivos más intuitivos, que permitan romper la brecha tecnológica y mejoren la implicación del usuario y la colaboración entre múltiples usuarios. Para ello se proponen diferentes herramientas que permitan la construcción de entornos DTUI con estas características. El método utilizado durante el proceso de investigación se ha basado en el análisis, diseño, desarrollo y evaluación de diferentes prototipos de entornos DTUI para llevar a cabo tareas individuales y grupales de distinta naturaleza. En concreto, para facilitar tareas educativas, de rehabilitación cognitiva, reuniones de trabajo y turismo. El proceso ha sido iii.

(8) secuencial y se ha hecho uso de las tecnologías más novedosas (dispositivos móviles, wearables, NFC, etc.), con el fin de obtener información sobre su conveniencia dependiendo del tipo de usuario final. Cada entorno DTUI se ha enfocado en un colectivo de usuarios con diferentes perfiles y características (usuarios con discapacidad, TDHA, Alzheimer, niños, etc.). Como resultado de este proceso y las lecciones aprendidas en el desarrollo de cada sistema, se ha propuesto una taxonomía y un metamodelo DTUI para definir las estructuras y reglas de estructuración que permiten representar los elementos contenidos en un entorno DTUI. Además, se han definido 14 directrices denominadas Delaguia-Guidelines que sirven como guía y ayuda en la toma de decisiones para desarrollar el entorno DTUI más adecuado en cada ocasión, en función de las características del entorno como son: el espacio físico, social, affordance, el número total de dispositivos y los tres tipos de técnicas de interacción DTUI (Táctil, T2R y R2T). Además, las directrices incorporan recomendaciones para el diseño del escenario DTUI más adecuado para el usuario final, teniendo en cuenta si tiene algún tipo de limitación motora, cognitiva o digital. Finalmente, la taxonomía, el metamodelo y las directrices definidas se han aplicado a un caso de estudio, Master Chef, con el fin de evaluar la validez de la propuesta.. iv.

(9) Dedicatoria A mi familia por su cariño, amor, alegría y dedicación. Por ser el pilar fundamental en todo lo que soy, en toda mi educación, tanto académica, como de la vida, por su incondicional apoyo perfectamente mantenido a través del tiempo. Todo este trabajo ha sido posible gracias a ello.. v.

(10)

(11) Agradecimientos En primer lugar, me gustaría dar las gracias a mi familia por su apoyo, comprensión y cariño. También me gustaría dar las gracias a mis directores de tesis María Dolores Lozano y Víctor M.R. Penichet por ofrecerme la oportunidad de conocer el mundo de la investigación, por confiar en mí, guiarme y apoyarme durante estos años. Quería agradecer el apoyo recibido de mi tutor Luis Orozco, igualmente me gustaría agradecer la compresión, apoyo y tiempo compartido con Vicente López y Ricardo Tesoriero, por haber sido como unos tutores más en el desarrollo de este trabajo. A todos mis compañeros del I3A, que han convivido conmigo durante estos años. A Cristina, Pedro, Miguel Oliver, Miguel Teruel, Antonio, Félix, Arturo, Fran, Marina, Enri, Juanen, Gabi, Habib, José A. Férnandez, José A. Gallud, Susana. Especialmente a Luis Orozco, Vicente, Víctor Brea y Juanan por su ayuda y colaboración en el empujón final de este trabajo. También me gustaría agradecer de forma especial a mis proyectandos y ahora amigos Erica, Yolanda, Fran, Rubén, Jesús, Cristina, Luis, Javi, Nieves y Raquel. A todas las organizaciones que permitieron enriquecer este trabajo con fabulosas personas que se ofrecieron voluntariamente a ser participantes en las evaluaciones. La academia de inglés Made in English (Albacete) especialmente a Juanmi y Fany, ASPRONA, AFA, ACMIL, todas ellas organizaciones de Albacete y a las organizaciones de Pedro Muñoz, compañeros, amigos y conocidos. También quería agradecer la ayuda de los psicólogos y terapeutas de los centros mencionados, especialmente de la psicóloga Laura San Casiano. Al grupo SACHI de St. Andrews por ofrecerme la oportunidad de compartir la estancia con ellos, especialmente a Miguel Nacenta, por el apoyo y el ‘engagement’ que me ofreció. También agradecer el apoyo de Aaron Quigley, Uta Hinrichs, Per Ola Kristensson, Shantanu, Shyam, Michael e Ildikó. Finalmente, agradecer el apoyo a todos mis amigos, que me han ayudado a disfrutar del momento y ser mejor persona. A todos los profesores que han contribuido a mi formación en estos años y sin cuyas enseñanzas este trabajo no sería posible. A los Ministerios de Economía y Competitividad, de Industria, Energía y Turismo, la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha y la diputación de Albacete por los proyectos de investigación que han permitido el desarrollo de este trabajo.. vii.

(12)

(13) Índice CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................. 1 1.1. Introducción..................................................................................................................... 1. 1.2 Motivación .......................................................................................................................2 1.3 Entorno DTUI .................................................................................................................5 1.4 Objetivos principales .......................................................................................................5 1.5 Metodología de investigación ..........................................................................................6 1.6 Estructura de la tesis ........................................................................................................7. CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE ............................................................................ 9 2.1 Introducción.....................................................................................................................9 2.2 Diseño de la Interacción ................................................................................................ 10 2.2.1 Interacción intuitiva ........................................................................................................................................... 12 2.2.2 Características de la interacción ...................................................................................................................... 13. 2.3 Entornos multi-dispositivos........................................................................................... 14 2.4 Interfaces de Usuario Distribuidas ................................................................................ 14 2.4.1 Definición ........................................................................................................................................................... 15 2.4.2 Propiedades y características ............................................................................................................................ 16 2.4.3 Herramientas de desarrollo .............................................................................................................................. 21. 2.5 Interfaces de Usuario Tangibles .................................................................................... 23 2.5.1 Definición ........................................................................................................................................................... 23 2.5.2 Propiedades y características ............................................................................................................................ 25 2.5.3 Herramientas de desarrollo .............................................................................................................................. 27. 2.6 Interacción entre Multi-Dispositivos ............................................................................. 28 2.6.1 Recurso de Interacción: Dispositivo móvil ................................................................................................... 31 2.6.2 Recurso de Interacción: Dispositivos móviles y vestibles .......................................................................... 36 2.6.3 Recurso de Interacción: Objetos tangibles y dispositivos móviles............................................................ 37. 2.7 Conclusiones .................................................................................................................. 38. IX.

(14) Índice General. CAPÍTULO 3. ENTORNOS BASADOS EN INTERFACES DE USUARIO DISTRIBUIDAS Y TANGIBLES ................................................................................. 41 3.1 Introducción .................................................................................................................. 41 3.2 Taxonomía ..................................................................................................................... 42 3.2.1 Usuarios................................................................................................................................................................ 43 3.2.2 Recursos Interactivos......................................................................................................................................... 43 3.2.3 Mecanismos de Interacción DTUI .................................................................................................................. 45 3.2.4 Tareas ................................................................................................................................................................... 46. 3.3 Metamodelo de Distribución DeUI .............................................................................. 49 3.4 Clasificación de sistemas DTUI .................................................................................... 50 3.5 Metamodelo DTUI ........................................................................................................ 54 3.5.1 Descripción del metamodelo DTUI ............................................................................................................... 54 3.5.2 Recomendaciones basadas en el Metamodelo DTUI .................................................................................. 56. 3.6 Conclusiones .................................................................................................................. 57. CAPÍTULO 4. PROTOTIPOS DESARROLLADOS ................................................... 59 4.1 Introducción .................................................................................................................. 59 4.2 Primer prototipo: Co-Interactive Table ......................................................................... 62 4.2.1 Diseño de Co-Interactive Table ....................................................................................................................... 63 4.2.2 Evaluación ........................................................................................................................................................... 65 4.2.3 Lecciones aprendidas: Co-Interactive Table .................................................................................................. 78. 4.3 Segundo Prototipo: TraInAb/StiCap ............................................................................ 79 4.3.1 Diseño del sistema TraInAb/StiCap ............................................................................................................... 82 4.3.2 Evaluación ........................................................................................................................................................... 83 4.3.3 Lecciones aprendidas: TraInAb/StiCap ......................................................................................................... 91. 4.4 Tercer Prototipo: Co-Brain Training/ Alzgame ........................................................... 93 4.4.1 Diseño del prototipo Co-BrainTraining ......................................................................................................... 95 4.4.2 Diseño del prototipo Alzgame ......................................................................................................................... 95 4.4.3 Evaluación ........................................................................................................................................................... 96 4.4.4 Lecciones Aprendidas Co-BrainTraining/Alzgame ...................................................................................102. 4.5 Cuarto prototipo: NFCBook .........................................................................................103 4.5.1 Diseño de NFCBook .......................................................................................................................................104 4.5.2 Evaluación .........................................................................................................................................................106 4.5.3 Lecciones aprendidas: NFCBook ..................................................................................................................110. 4.6 Quinto prototipo Laddie Game .................................................................................... 112 4.7 Directrices preliminares ............................................................................................... 115. x.

(15) Índice General. CAPÍTULO 5 CASO DE ESTUDIO: MASTERCHEF .............................................. 121 5.1 Introducción..................................................................................................................121 5.2 Caso de estudio: MasterChef ....................................................................................... 123 5.3 Diseño del sistema ....................................................................................................... 124 5.3.1 Aplicación de la taxonomía ............................................................................................................................ 124 5.3.2 Interfaces de Usuario Distribuidas y Tangibles. ......................................................................................... 126 5.3.3 Aplicación de las directrices preliminares .................................................................................................... 129 5.3.4 Arquitectura del sistema ................................................................................................................................. 131. 5.4 Evaluación.................................................................................................................... 132 5.4.1 Diseño de la evaluación .................................................................................................................................. 132. 5.5 RQ 1: Facilidad de uso ................................................................................................. 138 5.5.1 Atención GE vs GC ........................................................................................................................................ 139 5.5.2 Atención AE vs AC ......................................................................................................................................... 140 5.5.3 Tiempo medio GE vs GC .............................................................................................................................. 141 5.5.4 Tiempo medio AE vs AC ............................................................................................................................... 141 5.5.5 Discusión RQ1 ................................................................................................................................................. 142. 5.6 RQ 2: Satisfacción y motivación .................................................................................. 142 5.6.1 Motivación GE vs GC .................................................................................................................................... 143 5.6.2 Motivación AE vs AC ..................................................................................................................................... 144 5.6.3 Discusión RQ2 ................................................................................................................................................. 144. 5.7 RQ 3: Colaboración y Comunicación .......................................................................... 145 5.7.1 Nº Interacciones colaborativas GE vs GC ................................................................................................. 145 5.7.2 Nº Interacciones colaborativas AE vs AC .................................................................................................. 146 5.7.3 Discusión RQ3 ................................................................................................................................................. 146. 5.8 Conclusiones y evolución de las directrices ................................................................ 146. CAPÍTULO 6 DELAGUIA-GUIDELINES ................................................................ 149 6.1 Introducción................................................................................................................. 149 6.2 Delaguia-Guidelines .....................................................................................................151 6.3 Definición del escenario DTUI dependiendo de las características del entorno y del usuario .......................................................................................................................... 154 6.3.1 D1. Seleccionar los factores iniciales de diseño teniendo en cuenta las características del entorno y de los usuarios........................................................................................................................................................ 154. 6.4 Diseño del espacio físico. Objetivo: enriquecer la realidad ........................................ 160 6.4.1 D2: Distribuir los objetos de interacción de la interfaz en los recursos de interacción dependiendo del nivel de atención ........................................................................................................................................ 161. xi.

(16) Índice General. 6.4.2 D3. Agrupar las DTUIs según su semántica ...............................................................................................167 6.4.3 D4. Distribuir DTUIs según su frecuencia de uso .....................................................................................171 6.4.4 D5: Distribuir información multimodal en DTUIs según la información extra del entorno (evitar no duplicar información) ......................................................................................................................................174. 6.5 Diseño de la interacción. Objetivo: mejorar la comunicación usuario-tecnología ......176 6.5.1 D6. Delimitar contextos espaciales(Orientación del usuario en el entorno) y temporales(Orientación del usuario en la tarea) .....................................................................................................................................177 6.5.2 D7. Diseñar la interacción DTUI a través de los mecanismos de interacción multimodal ................181. 6.6 Diseño DTUI para implicar al usuario: Objetivo generar engagement ......................185 6.6.1 D8. Diseñar de forma coherente las DTUI teniendo en cuenta el affordance del objeto de interacción tangible ..........................................................................................................................................186 6.6.2 D9. Implicar al usuario a través de estrategias motivacionales integradas en el entorno DTUI ........190. 6.7 Diseño social. Objetivo: facilitar la colaboración entre múltiples usuarios .................195 6.7.1 D10. Dividir el espacio físico compartido y personal para asegurar la privacidad y confianza del usuario ................................................................................................................................................................196 6.7.2 D11. Dividir la información compartida de la personal ............................................................................200. 6.8 Diseño de la coordinación entre múltiples usuarios. Objetivo: mejorar la comunicación y participación de los usuarios entre sí................................................ 203 6.8.1 D12.Personalizar el feedback en el espacio compartido ...........................................................................204 6.8.2 D13. Integrar mecanismos de awareness en el entorno DTUI ................................................................206 6.8.3 D14.Integrar mecanismos de coordinación (turnos síncronos, asíncronos y colaborativos) para incrementar la comunicación y participación de los múltiples usuarios .................................................209. 6.9 Conclusiones .................................................................................................................213. CAPÍTULO 7 CONCLUSIONS, CONTRIBUTIONS AND FUTURE WORKS .... 215 7.1 Conclusions...................................................................................................................215 7.2 Contribution..................................................................................................................217 7.3 Publications ..................................................................................................................218 7.4 Research Projects......................................................................................................... 226 7.5 Future Works ............................................................................................................... 226. BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 229. xii.

(17) Índice de Figuras Figura 1.1 Evolución de la computación desde 1960 hasta 2020 [4] ..................................................................................2 Figura 1.2 (a) Entorno real donde los usuarios colaboran para conseguir un objetivo ...................................................3 Figura 1.3 (a) Escenario real donde el usuario lleva a cabo la tarea de pintar un cuadro ...............................................4 Figura 2.1 Conceptos analizados en el estado del arte ....................................................................................................... 10 Figura 2.2 MediaCup: taza interactiva que incorpora sensores para facilitar la interacción espontánea ................... 11 Figura 2.3 Entornos multi-dispositivos móviles [2] (a) Interacción con gafas interactivas, tablet y espacios públicos [38], (b)Interacción entre el smartphone y el smartwatches [39], (c)Interacción entre las gafas interactivas y el Smartphone [40] ....................................................................................................................... 14 Figura 2.4 a) Uso de la pared interactiva “Dynawall” b) El usuario interactúa con la pared interactiva a través de su “Comchairs” c) InteractTable [56] ................................................................................................................ 20 Figura 2.5 (a) Sistema interactivo Wallshare[57](b) superficies aumentadas donde se pueden compartir [58] ........ 20 Figura 2.6 Sistemas que soportan DUIs (a) Ubitable [59], (b) WeSpace [60] y ............................................................. 21 Figura 2.7 (a) Sistema LiveWire [73] (b) Proyecto metaDesk [80] ................................................................................... 25 Figura 2.8 (a) Proyecto Reactable [76] (b) Objetos distribuidos y tangibles Siftables [78] .......................................... 25 Figura 2.9 Framework propuesto por Jacob denominado RBI (Reality-Based Interaction) ....................................... 26 Figura 2.10 Frameworks enfocados en el diseño de TUIs divididos en tipos de diseño y desarrollo [86] ............... 28 Figura 2.11 Concepto Pick-and-drop (a) el objeto es seleccionado (b) Cuando el lapiz se mueve el objeto desaparece (c) El objeto se distribuye y situa en el destino indicado [88] ................................................... 29 Figura 2.12 Escenarios que soportan Pick and Drop [88] ................................................................................................. 30 Figura 2.13 Técnica TractorBeam (a) Hardware (b) Uso para completar un puzzle [90] ........................................... 30 Figura 2.14 Técnicas de interacción (a) PointRight [91], (b) Perspective cursor [92] ................................................... 31 Figura 2.15 (a)Técnica de interacción sweep (b) Técnica de Interacción Point &Shoot [95] ..................................... 32 Figura 2.16 Técnica de interacción Flashlight , una cámara debajo de la pantalla sigue los movimientos del flash que emite el dispositivo [96] ................................................................................................................................ 32 Figura 2.17 Interacción BlueTablet. Detecta e identifica el dispositivo movil que ha sido colocado en la tabletop para intercambiar datos entre ellos [97] ............................................................................................................ 33 Figura 2.18 Técnicas de interacción (a)Touching o Approche & Remove (b) Pointing [99] ...................................... 33 Figura 2.19 Técnica de interacción PhoneTouch [100] ..................................................................................................... 34 Figura 2.20 Doce técnicas de interacción que combinan el Smartphone con mesas interactivas [101] .................... 35 Figura 2.21 Técnica Throw and Tilt, inclinación en el eje x: abajo, neutral, arriba, a la derecha e izquierda [104] . 35 Figura 2.22 Técnica de interacción Duet distribuye la información entre el smartphone y el smartwatch [39] ...... 36 Figura 2.23 WatchConnect [107] distribuye la interfaz entre el smartwatch y la mesa interactiva ............................. 37 Figura 2.24 Técnicas de interacción (a)MagGetz [108] (b) Panel de Frutas Interactivo [109] .................................... 37 Figura 3.1 Entornos DTUI ..................................................................................................................................................... 42 Figura 3.2 Taxonomía de los entornos DTUI ..................................................................................................................... 43. XIII.

(18) Índice de figuras Figura 3.3 Mecanismos de interacción Tangible (a) T2R (b) R2T .................................................................................... 46 Figura 3.4 Clasificación espacio temporal ............................................................................................................................. 47 Figura 3.5 Metamodelo conceptual de distribución para interfaces de usuario [47] ..................................................... 50 Figura 3.6 Metamodelo DTUI ................................................................................................................................................ 53 Figura 4.1 Proceso de investigación para validar los mecanismos de interacción DTUI ............................................. 60 Figura 4.2 Método utilizado para obtener las directrices a través de los datos analizados en las evaluaciones ........ 61 Figura 4.3 Reunión de trabajo soportada por el sistema “Co-Interactive Table” .......................................................... 62 Figura 4.4 Distribución de Interfaces de Usuario: Dispositivo digitales y objetos interactivos tangibles ................. 64 Figura 4.5 Técnica de interacción R2T .................................................................................................................................. 64 Figura 4.6 Evaluaciones realizadas con el prototipo Co-Interactive Table. .................................................................... 66 Figura 4.7 Funciones disponibles en el objeto interactivo tangible .................................................................................. 67 Figura 4.8 Tiempo medio (a) técnica de interacción tangible R2T (b) Interacción Táctil ............................................ 70 Figura 4.9 Frecuencia de errores ............................................................................................................................................ 70 Figura 4.10 Resultados del test SUMI (a) Satisfacción del usuario haciendo uso de la técnica Táctil (b) Satisfacción haciendo uso de la técnica Tangible T2R .......................................................................................................... 72 Figura 4.11 Diagrama de cajas (a) Usuarios con experiencia (b) Usuarios sin experiencia .......................................... 74 Figura 4.12 Resultados obtenidos con el programa estadístico R ..................................................................................... 75 Figura 4.13 (a) Distribución de Interfaces propuesta (b) Distribución entre el dispositivo móvil y dispositivo de visualización (c) GUI tradicional......................................................................................................................... 77 Figura 4.14 Prototipo TraInAb para dar soporte a terapias de estimulación cognitiva ................................................ 80 Figura 4.15 Juegos del prototipo TraInAb para estimular (a) Memoria (b) Cálculo (c) Audición .............................. 81 Figura 4.16 Juegos del prototipo StiCap para estimular (a) Memoria (2) Atención y Memoria (3) Lingüística y vocabulario .............................................................................................................................................................. 82 Figura 4.17 Distribución de la interfaz de usuario (a)Interfaz de usuario principal(b)Dispositivo Móvil (c) Interfaces de Usuario Tangibles .......................................................................................................................... 83 Figura 4.18 Mecanismo de interacción T2R basado en acercar objetos interactivos tangibles al dispositivo móvil83 Figura 4.19 Evaluaciones realizadas: (1) TraInAb, (2) StiCap y (3) TraInAb colaborativo .......................................... 84 Figura 4.20 Smileyometer: horrible, no es muy bueno, bueno, muy bueno y brillante ................................................. 86 Figura 4.21 Tiempo medio de realización de las tareas propuestas con el prototipo TraInAb ................................... 87 Figura 4.22 (a)Prototipo Co-Brain Training (b) Mecanismos de interacción R2T ........................................................ 94 Figura 4.23 Juegos del sistema Co-Brain Training (a) “Veo Veo” (b) “Deletrea” ......................................................... 94 Figura 4.24 Juego Alzgame: (a) Cuánto Cuesta (b)Picto (c)Color Memory .................................................................... 96 Figura 4.25 Evaluaciones realizadas de Co-Brain Training y Alzgame ............................................................................ 97 Figura 4.26 Evaluación de Co-BrainSystem en el centro AFA ......................................................................................... 98 Figura 4.27 Evaluación de Algame en el centro AFA .......................................................................................................100 Figura 4.28 NFCBook y sus componentes .........................................................................................................................104 Figura 4.29 Funcionamiento de NFCBook ........................................................................................................................105 Figura 4.30 Estilos de interacción: (a) Interacción táctil basada en sencillos toques con los dedos (b) Interacción tangible basada en acercar y alejar el objeto físico a la tablet. ..................................................................106 Figura 4.31 Evaluación realizada con el prototipo NFCBook ........................................................................................106 Figura 4.32 Número de errores cometidos por el mecanismo de interacción utilizado. ............................................108. xiv.

(19) Índice de figuras Figura 4.33 Escenario de la catedral de St. Andrews que soporta el juego Laddie Game ......................................... 113 Figura 4.34 Interfaces de Usuario Distribuidas en la catedral de St. Andrews ............................................................ 113 Figura 4.35 Arquitectura del sistema basada en WebSockets ......................................................................................... 115 Figura 4.36 Método utilizado para obtener las directrices a través de los datos analizados en las evaluaciones ... 116 Figura 5.1 Proceso de análisis, diseño, desarrollo y evaluación del caso de estudio MasterChef ............................. 123 Figura 5.2 Interacción implícita, T2R y Táctil ................................................................................................................... 125 Figura 5.3 Elementos gráficos del editor de modelos ...................................................................................................... 127 Figura 5.4 Objetos de interacción que componen la interfaz de usuario compartida ................................................ 127 Figura 5.5 Objetos de interacción que componen la Interfaz de usuario Móvil ......................................................... 128 Figura 5.6 Objetos de interacción físicos y tangibles que componen los diferentes contextos del sistema ........... 128 Figura 5.7 Directrices preliminares utilizadas para diseñar el sistema ........................................................................... 129 Figura 5.8 Aplicación de la directriz 1 y 2 en el escenario DTUI de MasterChef ....................................................... 130 Figura 5.9 (a)Aplicación de las directrices 3,4,5,7 (b) Aplicación de las directrices 5,6,7,8 en el sistema final ...... 131 Figura 5.10 Arquitectura del sistema ................................................................................................................................... 132 Figura 5.11 Grupo experimental dividido en actividades experimentales y Grupo de control ................................ 133 Figura 5.12 Recetas de cocina utilizadas en la evaluación ............................................................................................... 134 Figura 5.13 Comparativa entre el grupo experimental y el grupo de control .............................................................. 135 Figura 5.14 Comparativa entre las actividades experimentales y de control ................................................................ 136 Figura 5.15 Porcentaje de interacción por estudiante y respuestas correctas e incorrectas ....................................... 138 Figura 5.16 Nº interacciones y atención Grupo A y B ................................................................................................... 139 Figura 5.17 Nº interacciones y atención Actividades AE y AC Grupo A .................................................................. 140 Figura 5.18 Nº interacciones donde y atención AE y AC Grupo B ............................................................................. 140 Figura 5.19 Tiempo medio y respuestas correctas e incorrectas en el grupo experimental ....................................... 141 Figura 5.20 Motivación intrinseca y extrinseca del grupo experimental ....................................................................... 143 Figura 5.21 Motivación intrínseca y extrínseca Grupo A ................................................................................................ 144 Figura 5.22 Motivación intrínseca y extrínseca Grupo B ................................................................................................ 144 Figura 5.23 Nº interacciones colaborativas vs individuales, Grupo A y B del grupo experimental GE ................. 145 Figura 6.1 Esquema de las 14 directrices Delaguia-Guidelines ...................................................................................... 150 Figura 6.2 Interacción espacial (a) Espacio abierto (b) espacio cerrado ....................................................................... 155 Figura 6.3 Interacción social: (a) Individual (b) Grupal ................................................................................................... 156 Figura 6.4 Nivel de affordance (a) alto-objetos reales (b) medio-flashcards (c) bajo-sensores ................................. 157 Figura 6.5 D1.A diagrama para aplicar la directriz 1 teniendo en cuenta factores del entorno ................................ 158 Figura 6.6 D1.2 Diagrama para aplicar la directriz 1 teniendo en cuenta factores del usuario ................................. 159 Figura 6.7 Esquema de las cuatro directrices para diseñar el espacio físico que simula la realidad ......................... 161 Figura 6.8 Proceso mental llevado a cabo cuando se procesa la información ............................................................. 163 Figura 6.9 Guía de aplicación de la directriz 1 .................................................................................................................. 165 Figura 6.10 Distribución de los recursos interactivos en el prototipo MasterChef .................................................... 167 Figura 6.11 Ejemplo de objetos tangibles que deben agruparse según su naturaleza ................................................. 168 Figura 6.12 (a) Letras ordenadas y agrupadas en un panel (b) Monedas agrupadas y ordenadas ............................. 169 Figura 6.13 Diagrama para aplicar la directriz 3 ................................................................................................................ 169 Figura 6.14 Aplicación de la directriz 3 en el caso de estudio ........................................................................................ 171. xv.

(20) Índice de figuras Figura 6.15 Distribución de los objetos de interacción dependiendo de su frecuencia de uso .................................172 Figura 6.16 Diagrama para aplicar la directriz 4 ................................................................................................................172 Figura 6.17 Aplicación de la directriz 4 en el caso de estudio MasterChef ...................................................................173 Figura 6.18 Diagrama para aplicar la directriz 5 ................................................................................................................175 Figura 6.19 Aplicación de la directriz 5 en el caso de estudio MasterChef ...................................................................176 Figura 6.20 Esquema de las dos directrices para diseñar interacción intuitiva DTUI ................................................177 Figura 6.21 Diagrama para aplicar la directriz 6.1 .............................................................................................................179 Figura 6.22 Diagrama para aplicar la directriz 6.2 .............................................................................................................179 Figura 6.23 Aplicación de la directriz 6.1 y 6.2 en el caso de estudio MasterChef ......................................................180 Figura 6.24 Interacción T2R ..................................................................................................................................................182 Figura 6.25 Interacción R2T ..................................................................................................................................................183 Figura 6.26 Interacción Táctil ...............................................................................................................................................183 Figura 6.27 Aplicación de la directriz 7 en el caso de estudio MasterChef ...................................................................185 Figura 6.28 Esquema de las dos directrices para diseñar estrategias de motivación ...................................................186 Figura 6.29 Diagrama para aplicar la directriz 8 ................................................................................................................187 Figura 6.30 Aplicación de la directriz 8 en el caso de estudio MasterChef ...................................................................190 Figura 6.31 Bucle de implicación basado en la motivación, acción y el feedback .......................................................191 Figura 6.32 Aplicación de la directriz 9 en el caso de estudio MasterChef ...................................................................195 Figura 6.33 Esquema de las dos directrices enfocadas para diseñar el espacio social .................................................196 Figura 6.34 Diagrama de la división del espacio físico teniendo en cuenta la naturaleza social del sistema ...........196 Figura 6.35 Teoría proxémica ...............................................................................................................................................197 Figura 6.36 División de los espacios físicos en público y privado ..................................................................................198 Figura 6.37 Diagrama para aplicar la directriz 10 ..............................................................................................................199 Figura 6.38Aplicación de la directriz 10 en el caso de estudio MasterChef ..................................................................200 Figura 6.39 Diagrama para aplicar la directriz 11 ..............................................................................................................201 Figura 6.40 Aplicación de la directriz 11 en el caso de estudio MasterChef .................................................................203 Figura 6.41 Esquema de las tres directrices para diseñar mecanismos de colaboración ............................................203 Figura 6.42 Diagrama para aplicar la directriz 12 ..............................................................................................................205 Figura 6.43 Aplicación de la directriz 12 en el caso de estudio MasterChef .................................................................206 Figura 6.44 Diagrama para aplicar la directriz 13 ..............................................................................................................208 Figura 6.45 Aplicación de la directriz 13 en el caso de estudio MasterChef .................................................................209 Figura 6.46 Diagrama para aplicar la directriz 14 ..............................................................................................................211 Figura 6.47 Aplicación de la directriz 14 en el caso de estudio MasterChef .................................................................213. xvi.

(21) Índice de Tablas Tabla 2.1 Resultados de comparar las técnicas Touching, pointing y scanning [99]..................................................... 34 Tabla 3.1 Posibilidades según las características CSCW[113] ........................................................................................... 48 Tabla 3.2 (a) Posibilidades espacio-temporales (b) Ejemplo que clasifica el chat ......................................................... 48 Tabla 4.1 Directrices preliminares basadas en las lecciones aprendidas ....................................................................... 118 Tabla 5.1. Evolución de las directrices iniciales a las finales (Delaguia-Guidelines) ................................................... 148 Tabla 6.1 Metadatos recogidos e la tabla de especificación............................................................................................. 153 Tabla 6.2 Especificación de la directriz 1 ........................................................................................................................... 160 Tabla 6.3 Especificación de la directriz 2 ........................................................................................................................... 166 Tabla 6.4 Especificación de la directriz 3 ........................................................................................................................... 170 Tabla 6.5 Especificación de la directriz 4 ........................................................................................................................... 173 Tabla 6.6 Especificación de la directriz 5 ........................................................................................................................... 175 Tabla 6.7 Especificación de la directriz 6 ........................................................................................................................... 180 Tabla 6.8 Especificación de la directriz 7 ........................................................................................................................... 184 Tabla 6.9 Especificación de la directriz 8 ........................................................................................................................... 189 Tabla 6.10 Factores que incrementan la motivación intrínseca ...................................................................................... 192 Tabla 6.11 Factores que incrementan la motivación extrínseca ..................................................................................... 194 Tabla 6.12 Especificación de la directriz 9 ......................................................................................................................... 194 Tabla 6.13 Especificación de la directriz 10 ....................................................................................................................... 199 Tabla 6.14 Especificación de la directriz 11 ....................................................................................................................... 202 Tabla 6.15 Especificación de la directriz 12 ....................................................................................................................... 205 Tabla 6.16 Especificación de la directriz 13 ....................................................................................................................... 208 Tabla 6.17 Especificación de la directriz 14 ....................................................................................................................... 212. xvii.

(22)

(23) CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN. En este capítulo se proporciona una visión general del trabajo de investigación realizado. En primer lugar, se describe la motivación, el problema que se investiga y algunos de los conceptos que se utilizan en el marco de esta tesis. A continuación, se presenta el objetivo principal y el proceso utilizado para conseguir los resultados y la contribución final. Por último, se concluye con la estructura del documento.. 1.1 Introducción En los últimos años la tecnología se ha expandido de tal manera que hoy en día cualquier persona se encuentra rodeada de múltiples dispositivos (tablets, smartphones, smartwatches, smartdevices, etc.) conectados entre sí para ofrecer servicios al usuario. Este tipo de escenarios que nos rodean se denominan entornos multi-dispositivos (MDE, Multi-device Environment) [1] que han evolucionado a la definición de ecosistemas de multi-dispositivos móviles (Mobile MultiDevice Ecosystems) [2] debido a la rápida integración de dispositivos móviles y vestibles (wearables). Según Weiser, las tecnologías están destinadas a desaparecer e integrarse en la vida diaria de modo que sean indistinguibles de ella. Este enfoque fue acuñado con el nombre de Computación Ubicua (Ubiquitous Computing) [3]. En la Figura 1.1 se muestra la evolución de la computación, hace años se hacía uso de un computador para todos (Mainframe) y actualmente cada usuario se encuentra rodeado de múltiples dispositivos.. 1.

(24) Capítulo 1. Introducción. Figura 1.1 Evolución de la computación desde 1960 hasta 2020 [4]. Uno de los retos que presenta la computación ubicua se encuentra relacionado con la interacción entre el usuario y la computación. Cada vez es más importante que la tecnología ofrezca soporte, sin obstruir ni distraer al usuario mientras realiza su tarea. Este enfoque se ha denominado tecnología invisible (Calm Technology) [5]. Conseguir diseñar entornos fieles al concepto de tecnología invisible hoy en día es un desafío. El área de la interacción persona-ordenador (IPO, en inglés Human-Computer Interaction HCI) investiga la forma de adaptarse a los nuevos entornos. Anteriormente, los mecanismos de interacción se basaban en interfaces clásicas WIMP (Windows, Icons, Menus, Pointers). Sin embargo, actualmente, se han quedado en segundo plano, dando paso al paradigma Post-WIMP, éste describe nuevos estilos de interacción que tienen en cuenta el espacio físico, la percepción del usuario, la atención, dispositivos heterogéneos y distribuidos en el entorno, etc. Dentro de la filosofía post-WIMP se destaca uno de los tópicos emergentes que analizan y estudian la distribución de las interfaces en diferentes dispositivos, éste se ha denominado Interfaces de Usuario Distribuidas (DUI, Distributed User Interfaces) [6]. Sin embargo, invadir el entorno de dispositivos separa al usuario de su entorno natural. Wellner et al. [7] discuten sobre la importancia de aumentar y enriquecer el mundo real con el digital, proporcionando funcionalidad, pero sin forzar al usuario a introducirse en un mundo digital. Bajo la búsqueda de este requisito nacieron las Interfaces de Usuario Tangibles (TUI, Tangible User Interfaces) [8] encargadas de dar forma física a la información digital, permitiendo a los usuarios manipular objetos físicos reales para interactuar con el sistema.. 1.2 Motivación Las nuevas técnicas de interacción se han enfocado en mejorar la interacción entre el usuario y el sistema. Sin embargo, no tienen en cuenta la forma natural que tiene el usuario de trabajar en el mundo real. Por ejemplo, en la Figura 1.2a se muestra como juegan a las cartas varias personas simultáneamente. Es decir, representa el modo de interactuar que tienen las personas para conseguir un objetivo. En este caso los usuarios interactúan entre sí y con el juego para conseguir ganar la partida. Por otro. 2.

(25) Capítulo 1. Introducción. lado, la Figura 1.2b muestra como se ha digitalizado el juego (independientemente de si el dispositivo es un computador, smartphone, tablet, etc.). Con el fin de imitar el mecanismo del juego, varios usuarios juegan simultáneamente de manera online, comunicándose a través del chat y con la opción de comprobar los resultados, estadísticas, etc. Esta forma de interactuar se aleja de los entornos reales donde trabaja el usuario, siendo un desafío para muchos de ellos comprender y utilizar el juego digital.. Figura 1.2 (a) Entorno real donde los usuarios colaboran para conseguir un objetivo (b) Entorno digital que simula la misma tarea. Otro ejemplo se puede ver en la Figura 1.3. Ésta muestra el símil de cómo trabaja en la realidad un pintor de cuadros (Ver Figura 1.3.a) y como lo representa la tradicional interfaz de usuario gráfica (GUI) (Ver Figura 1.3.b). Por ejemplo, la Figura 1.3a muestra el escenario de lo que necesitaría un pintor para pintar un cuadro, en este caso las herramientas no obstruyen su manera de interactuar con el cuadro, al contrario, se encuentran distribuidas de tal manera que permiten al usuario centrarse en la tarea principal que desea llevar a cabo. La Figura 1.3.b muestra la interfaz de usuario que pretende simular el escenario de la Figura 1.3.a. Sin embargo, no se tiene en cuenta la forma de trabajar del usuario en la vida real. Se necesita de un previo aprendizaje para utilizar la interfaz y no aprovecha en su totalidad el sistema cognitivo innato de la persona.. 3.

(26) Capítulo 1. Introducción. Figura 1.3 (a) Escenario real donde el usuario lleva a cabo la tarea de pintar un cuadro (b) Interfaz de usuario gráfica enfocada en simular el entorno real de la pintora [11]. Otro de los desafíos que hay que tener en cuenta es la diversidad de usuarios y las limitaciones propias de los humanos, entre ellas se destacan las limitaciones físicas, mentales o cognitivas y sociales. Limitaciones físicas, relacionadas con la accesibilidad, son aquellos casos donde los usuarios no pueden interactuar directamente con el dispositivo ya sea por algún tema de discapacidad motora o circunstancia del entorno. Por ejemplo, los usuarios no tienen las manos disponibles, llevan guantes, tienen un brazo escayolado, tiene una limitación motora que le dificulta su uso, falta de coordinación, etc. Limitaciones mentales, los usuarios se encuentran distraídos, agotados, cansados, o bien tienen cualquier tipo de discapacidad cognitiva que limita su concentración en la interacción [9]. También existen casos en los que la energía de la actividad mental es baja, afectando al autocontrol y al deterioro de la fuerza de voluntad [10]. Limitaciones sociales son aquellas en las que el foco de atención está más centrado en la comunicación con los demás usuarios y la interacción con los dispositivos es limitada. Los usuarios no pueden mantener su foco de atención en los dispositivos. Necesitan una interacción más relajada que les facilite centrarse en su objetivo y comunicarse fluidamente con los demás usuarios. Una vez presentados los retos existentes surge la siguiente cuestión: ¿Es posible diseñar sistemas que faciliten la interacción natural del usuario, independientemente de su perfil? En este trabajo, se busca dar respuesta a la pregunta haciendo uso de las ventajas que ofrece la computación, combinada con las propiedades del mundo real. De esta forma, desarrollando entornos multi-dispositivos basados en Interfaces de Usuario Distribuidas y Tangibles (DTUI), se pretende enriquecer la tarea ofreciendo mecanismos de interacción naturales e intuitivos, que permitan a múltiples usuarios interactuar de forma fácil e intuitiva. 4.

(27) Capítulo 1. Introducción. 1.3 Entorno DTUI El entorno DTUI en el contexto de esta tesis doctoral, se define como un espacio de interacción compuesto por múltiples dispositivos que distribuyen interfaces de usuario (DUIs) y objetos de interacción tangible (TUIs). Su objetivo es ofrecer técnicas de interacción naturales permitiendo que el usuario o grupo de usuarios lleven a cabo tareas individuales o grupales de forma intuitiva. A través de la combinación de recursos digitales y físicos se describen nuevos mecanismos de interacción. Concretamente, se han estudiado tres técnicas de interacción, dos de ellas tangibles (T2R, R2T) y una de ellas táctil: . T2R (Tag to Reader) consiste en tomar un objeto de interacción tangible (grasp) y acercarlo a un dispositivo digital que incorpora un componente de tipo lector.. . R2T (Reader to Tag) la interacción consiste en apuntar con un dispositivo digital de tipo lector a un objeto de interacción tangible.. . Táctil se relaciona con la acción de tocar con los dedos la superficie de un dispositivo digital donde la pantalla tiene propiedad táctil o multitáctil.. Para analizar el efecto de los entornos DTUI en los usuarios finales se plantean las siguientes preguntas de investigación: RQ1. ¿Los entornos DTUI son fáciles de utilizar (intuitivos) para el usuario? Es muy importante que el sistema sea fácil de utilizar. Sin embargo, no es suficiente, para conseguir que el usuario interactúe con el sistema, éste debe ser atractivo, motivador, etc. Por ese motivo surge la siguiente pregunta: RQ2: ¿Es posible implicar al usuario a través del entorno DTUI? Los entornos DTUIs favorecen entornos colaborativos, permitiendo que múltiples usuarios puedan comunicarse y colaborar para conseguir un objetivo. Teniendo en cuenta que la mayoría de las tareas que se llevan a cabo en la vida diaria son colaborativas aparece la siguiente pregunta: RQ3 ¿Los entornos DTUI favorecen la colaboración, comunicación y coordinación entre múltiples usuarios? Hoy en día nos enfrentamos a la invasión de tecnología en todos los entornos y colectivos de usuarios. Sabiendo que la diversidad de usuarios es un desafío a tener en cuenta, aparece la siguiente pregunta: RQ4 ¿Los entornos DTUI facilitan la interacción, independientemente de las capacidades del usuario final?. 1.4 Objetivos principales A continuación, se describe el objetivo general y los objetivos específicos definidos para alcanzar el objetivo general que persigue la tesis doctoral. 5.

(28) Capítulo 1. Introducción. Objetivo general (OBJ): El objetivo principal consiste en analizar entornos DTUI reales con el fin de adquirir conocimientos y aportar una solución para el desarrollo de entornos DTUI, incorporando factores tales como son la facilidad de uso, la implicación del usuario y colaboración entre múltiples usuarios, independientemente de su perfil. Para conseguir el objetivo general planteado, se establecen los siguientes objetivos específicos: Objetivo 1 (OBJ1). Análisis de los trabajos actuales enfocados en proporcionar técnicas de interacción más naturales. Especialmente se estudian tópicos como son: las Interfaces de Usuario Distribuidas, Interfaces de Usuario Tangibles y mecanismos de interacción, así como las herramientas existentes para dar soporte y facilitar su diseño y desarrollo. Éste estudio se contempla en el Capítulo 2. Objetivo 2 (OBJ2). Diseño, desarrollo y evaluación de prototipos basados en entornos DTUI con el objetivo de enriquecer tareas individuales y grupales. De esta forma se pretende entender la naturaleza de los entornos DTUI, las fortalezas, debilidades y características. Éste objetivo específico se plantea en el Capítulo 4. Objetivo 3 (OBJ3). Análisis y estudio de la repercusión de los entornos DTUI y las técnicas de interacción planteadas en usuarios con diferentes perfiles. Teniendo en cuenta la diversidad de usuario existentes, se pretende estudiar cómo afectan los entornos DTUI independientemente de su perfil y de los desafíos cognitivos, mentales y sociales. Éste objetivo específico se describe en el Capítulo 4. Objetivo 4 (OBJ4). Análisis y estudio de las lecciones aprendidas tras llevar a cabo las evaluaciones de diferentes entornos DTUIs. A partir del conocimiento adquirido y las lecciones aprendidas se proporciona un marco de trabajo para ayudar a futuros investigadores y diseñadores a analizar, diseñar y desarrollar entornos DTUI. La solución planteada se contempla en el Capítulo 3 y 6. Objetivo 5 (OBJ5): Análisis y validación de la solución propuesta para desarrollar entornos DTUIs. Aplicación en un entorno real con el fin de obtener un marco de trabajo robusto que facilite el desarrollo de entornos DTUI. Éste objetivo específico se describe en el Capítulo 5.. 1.5 Metodología de investigación La metodología seguida para realizar este trabajo de investigación se inspira en el concepto Design Science [12], [13], basado en la validación de la solución propuesta a un problema práctico. Inicialmente se define el diseño de un entorno DTUI, se desarrolla y se valida a través de su evaluación. Se analiza los resultados de forma que se plantean unos problemas y se solucionan otros, utilizando la información obtenida para realizar el siguiente entorno DTUI. De forma secuencial se repite el mismo proceso dando lugar a nuevas soluciones para la siguiente propuesta de diseño. Con el fin de obtener conocimientos sobre el comportamiento y la repercusión en el usuario que utiliza el sistema propuesto, se ha diseñado para diferentes perfiles de usuario. De este modo, a lo largo del desarrollo de diferentes 6.

(29) Capítulo 1. Introducción. entornos DTUI se extraen lecciones aprendidas. Éstas junto con el conocimiento adquirido nos permiten definir la solución propuesta de esta tesis doctoral, basada en un marco de trabajo compuesto por la taxonomía y el metamodelo DTUI, además de 14 directrices para guiar el desarrollo de entornos DTUI. Todo ello se ha aplicado finalmente en el desarrollo de un último prototipo, que ha permitido depurar las herramientas propuestas.. 1.6 Estructura de la tesis Para conseguir los objetivos propuestos en este capítulo el documento se ha estructurado en siete capítulos: Capítulo 1. Introducción. Describe la introducción y motivación de este trabajo. Define los principales objetivos, la metodología de investigación utilizada, así como la estructura del documento. Capítulo 2. Estado del arte. Describe los trabajos relacionados con interfaces de usuarios distribuidas y tangibles. Hace un análisis de los entornos multi-dispositivos, así como los mecanismos de interacción utilizados para mejorar la comunicación entre el usuario y la tecnología. Capítulo 3. Entornos DTUI. Después de explorar los entornos DTUI. Este capítulo describe la taxonomía para clasificar y organizar estos entornos físicamente. Junto con el metamodelo DTUI que sirve como referencia para el análisis y diseño de los conceptos y características importantes en el diseño y desarrollo del sistema. Capítulo 4. Prototipos realizados. Presenta los prototipos diseñados, desarrollados y validados. Describe el proceso secuencial que se ha seguido. En este caso los problemas planteados y las soluciones propuestas después de cada evaluación se han tenido en cuenta para el diseño y posterior evaluación del siguiente prototipo. El capítulo finaliza con el resumen de 8 directrices preliminares obtenidas del trabajo realizado. Capítulo 5. Caso de estudio: MasterChef. En este capítulo se describe el prototipo final desarrollado teniendo en cuenta las herramientas planteadas, taxonomía, metamodelo DTUI y directrices preliminares. Para validar las diferentes herramientas utilizadas en el proceso de diseño y desarrollo se ha realizado una evaluación. Los datos obtenidos de la evaluación permiten validar las herramientas así como obtener más información sobre los entornos DTUI. Capítulo 6. Delaguia-Guidelines. En este capítulo se presentan las 14 directrices definidas para diseñar entornos DTUI que facilitan el uso del sistema, implican al usuario y permiten llevar a cabo tareas colaborativas. Su objetivo principal es ayudar al diseñador a tomar decisiones y servir como guía en el proceso de desarrollo de entornos DTUI. Capítulo 7. Conclusiones. En este capítulo se resumen las conclusiones extraídas del trabajo realizado, las contribuciones derivadas de la tesis, así como los posibles trabajos futuros.. 7.

(30)