Close
USC Libraries
University of Southern California
About
FAQ
Home
Collections
Login
USC Login
0
Selected 
Invert selection
Deselect all
Deselect all
 Click here to refresh results
 Click here to refresh results
USC
/
Digital Library
/
University of Southern California Dissertations and Theses
/
Folder
Pluff: creating intersections between tactile interface devices and fabric‐based electronics
(USC Thesis Other) 

Pluff: creating intersections between tactile interface devices and fabric‐based electronics

doctype icon
play button
PDF
 Download
 Share
 Open document
 Flip pages
 More
 Download a page range
 Download transcript
Copy asset link
Request this asset
Request accessible transcript
Transcript (if available)
Content     PLUFF: CREATING INTERSECTIONS BETWEEN TACTILE INTERFACE DEVICES AND  FABRIC‐BASED ELECTRONICS              by  Diana Leigh Hughes              FACULTY OF THE USC SCHOOL OF CINEMATIC ARTS  A Thesis Presented to the  UNIVERSITY OF SOUTHERN CALIFORNIA  In Partial Fulfillment of the  Re ee  quirements for the Degr MASTER OF FINE ARTS  (INTERACTIVE MEDIA)        May 2009                        Copyright 2009  Diana Leigh Hughes   ii Table of Contents  Table of Figures  iii  Abstract  iv  Abstract  iv  Introduction  1  Related Work and Influences  2  Project Description and User Experience  4  Plush Interface Device  4  Flash Application  7  Aesthetics  8  Design Methods  9  Generic Stuffed Animal  9  Limbs  10  Sensing Touch  10  Flexible Hardware Design  11  Controller‐based Feedback  12  Shaping User Behavior and Emotions  13  Eliciting “Appropriate” Behavior  13  Creating Emotional Engagement  14  Implementation of User Feedback  16  First Pluff Prototype  16  Second Pluff Prototype  17  Successes and Failures of Pluff  18  Implications for Future Work  19  Conclusion  20  References  21    iii List of Figures  Figure 1: The “Plush Interface Device” (PID)  5  Figure 2: Exterior of PID with fur shell removed  5  Figure 3: Fabric‐based connections to power and ground  5  Figure 4: Central hardware assembly  5  Figure 5: Pluff's onscreen component  9  Figure 6: The fabric breadboard  12  Figure 7: Conductive ribbons with snap connections  12    iv Abstract  Pluff is an experiment in using e‐textile technology to develop tactile interface devices for video  games. The prototype consists of a stuffed animal embedded with sensors and wireless  communication that functions as a game controller, and a corresponding game that is played in Flash.   Pluff seeks to increase the sophistication of e‐textile applications and methods.  At the same time, the  combination of onscreen content and physical interface create an emotionally engaging experience  for the user.      1  Introduction  The primary research agenda of the Pluff project has been to create intersections between recent  work in the fields of electronic textiles and tangible user interface devices for video games and other  interactive applications.  The development of simple, inexpensive e‐textile technology means that  game controllers and other human‐to‐computer devices need not be made of rigid plastic or metal.   An entirely new realm of user experiences is available, especially experiences that emphasize the  tactile and physical aspects of interacting with a digital system.  Pluff presents a proof of concept of  one such interaction possibility.    While much work has been done with electronic textiles in terms of the creation of new materials,  techniques, and ready‐made sensors with the goal of keeping devices as “soft” as possible, this work  tends to focus on the creation of wearable devices (Buechley).  Some non‐wearable pieces exist, but  these largely are designed for aesthetic, and do not involve much tactile interaction (Stern).     In contrast, tangible interface devices for video games are often designed to be manipulated by a  user’s hands, with care taken to ensure that they provide a satisfying haptic experience.  These  devices encourage touch and gestures as the primary mode of input, seeking to translate user  behavior into onscreen results in an intuitive fashion.  The Nintendo Wii is a recent example of this  approach to interface device design, as are the controllers for musical game Rock Band.  However,  such devices tend to use more traditional materials in their construction.  While motion sensing and  vibration feedback do provide a more tactile experience, these interface devices conform to  traditional game controller designs in their uses of hard plastic enclosures and plastic buttons.  Such  devices also encourage the user to approach them as objects; they take the shape and function of  familiar real‐world items like guitars, drums, or tennis rackets  ("What is Wii?") (Goldstein et al.).       2 Pluff, then, seeks to merge the goals of these two fields by creating a tangible interface device that  takes advantage of electronic textile techniques to provide a more tactilely engaging experience.  The  end result of the project is a furry stuffed animal, embedded with sensors, that is used to interact  with a Flash video game.  Traditional electronics tend to be rigid and draw attention to themselves in  the context of a plush item, so Pluff's interface device takes advantage of e‐textile techniques to retain  many of the characteristics of a traditional stuffed animal. The device is furry and soft, can be  squeezed and deformed to an extreme degree, and has few (if any) easily detectable electronic  pieces.  It also possesses a face and a direct on‐screen counterpart.  Instead of treating this device as  an object, Pluff encourages the user to engage with the device as a character to relate to.       Between its furry, huggable form and engaging onscreen content, Pluff should facilitate an emotional  connection between the user and the Pluff character in a way that a traditional game controller could  not.  At the same time, it should push e‐textiles out of their current simple applications and into more  complex electronic applications.    Related Work and Influences   Electronic Textiles: The use of conductive threads, fabrics, and other textile‐related items to build  functional “soft” circuits and interface devices has increased in popularity and sophistication in  recent years, particularly with the work done by Leah Buechley and the rest of the Craft Technology  Group at the University of Colorado, Boulder (Buechley).   E‐textile applications tend to rely on  simple interactions; one method of input (a light sensor, for instance) affecting one mode of output (a  piezo speaker or LED array).    Swamped!: A stuffed animal loaded with motion and orientation sensors is used as the interface to  control a 3D character in a video game world.  The movements of the physical toy directly dictate the    3 motions of its onscreen counterpart.  For instance, when the user flaps the toy’s wings, the onscreen  bird will fly (Johnson et al.).     Action!Doll: A cloth doll with potentiometers at its joints is used to control an onscreen character in a  Flash video game.  The user must pose the doll, copying and executing a series of “dance moves.”  (Choi)     The Rowan: A literary work in which a child is gifted with a “pukha”, a sensor‐laden stuffed animal  notable for its sophisticated capability as an interface as well as the relative invisibility of its  technology.  In particular, the toy “responded with its soothing, rumbling purr when the little girl  became restless or distressed.”(McCaffrey 22)     Nintendogs: A commercial video game for the Nintendo DS in which the player cares for a digital  “pet”, including giving it treats, petting it, and teaching it tricks. ("Nintendogs")     Webkinz: A commercially available line of stuffed animals that include ID numbers for use with an  online game and activity service.  The user "adopts" a digital pet, a doppleganger for their stuffed  animal; the user buys food, clothes, and other accessories for their pet with digital currency earned  by playing minigames and participating in Webkinz community activities.  Though the stuffed animal  and digital pet are linked symbolically, there is no direct connection between toy and code.  ("Webkinz")    Ugobe’s Pleo: A commercially available toy robotic dinosaur, laden with motion and touch sensors as  well as a camera‐based vision system.  The user cares for Pleo as a pet; Pleo can be petted and learn  tricks, and has a limited range of autonomous behaviors (such as exploring the surrounding    4 environment).  Pleo is a stand‐alone device, having no PC‐based component that is integral to the  experience ("What is Pleo?").    Project Description and User Experience   Pluff consists of two major components: a sensor‐laden stuffed animal, or Plush Interface Device  (PID), and a Flash game running on a PC.  The user plays the game by manipulating the PID to affect  the moods and behavior of an onscreen character whose appearance closely mimics that of the PID.   Petting or hugging the PID will improve the mood of the onscreen character, while dropping or  shaking will result in a negative reaction.  The user can also coax the onscreen character into  performing "tricks" by executing a particular sequence of actions with the PID.  The game consists of  two "modes": an open environment where the player can experiment with the PID to find  combinations of actions to produce interesting reactions, and a guided "obedience school" mode  where the player is led through the process of training the onscreen character to perform tricks.   Plush Interface Device   The plush interface device is a round, furry stuffed animal outfitted with touch and motion sensors,  wireless communication, and a microcontroller.  Specifically, the device contains the following:     • Lilypad Arduino: a sewable microcontroller which handles gathering and processing of  sensor data, as well as transmitting roughly filtered data to the PC via a serial port   • Bluetooth modem: allows wireless communication of serial data from the PID to the PC   • Flex sensors: 4 flex sensors, consisting of flexible material and a band of resistive cells, detect  petting, squeezing, and other deforming pressures along the body of the PID   • 3‐axis accelerometer: programmed to look for sharp acceleration/deceleration   • Vibe motor: allows the PID to “purr”     5 • LiPower power supply: ready‐made 5v power supply with on/off switch, connected to a  rechargeable lithium‐polymer battery     Figure 1: The “Plush Interface Device” (PID)       Figure 2: Exterior of PID with fur shell removed       Figure 3: Fabric­based connections to power  and ground       Figure 4: Central hardware assembly     Because the PID is intended to provide a soft/furry tactile experience, great care has been taken to  keep the user’s ability to feel the PID’s hardware to a minimum. Hardware components are small and  lightweight, generally no thicker than ¼”.  Wherever possible, circuits in the PID are constructed  using conductive fabric, conductive thread, and small metal snaps, as sewn circuits integrate more  readily with the PID’s fabric‐based structure.  All hardware components are liberally padded: the    6 inner shell of the device is constructed of lightweight cotton muslin, to which the hardware is  attached.  The shell is stuffed with polyfill quilt batting, with a layer of felt insulating the larger  hardware components located at the bottom of the device.  This shell is then covered in a layer of  thick padding, before finally being covered by the PID’s furry outer layer.    The PID looks for deformation of its surface, where lighter deformations are interpreted as petting or  stroking, while extreme deformations are interpreted as unwelcome or abusive squeezing.   It also  notes extreme changes in acceleration, which would indicate that the device is being shaken,  dropped, struck, or otherwise being handled in a violent manner.  In general, it has been more  efficient to test for broad categories of interaction (gentle vs. violent), rather than very specific  actions like hugging.  This approach gives the player a great deal of freedom in their interactions with  the PID, and saves the designer from needing to program for every eventuality.  However, the  hardware setup of the PID could certainly be programmed for any number of specific eventualities,  even so far as to adapt it for an entirely different interactive experience.  The Pluff Flash game is one  demonstration of the PID's capabilities, but many others are possible given the existing system.    The PID is limited in its capacity to give the user feedback.  Its sole output device is a small vibe  motor which, when prompted by the PC, cycles from weak to strong vibration and back.  The end  result is a gentle, cycling “purr”.    As described above, the PID communicates with the PC via a Bluetooth modem.  However, the  connection between the microcontroller and the Flash application is not a direct one.  Arduinos  transmit serial data via COM ports, but the Flash environment cannot directly access hardware in this  fashion (a security precaution, as Flash is primarily a web environment).  Pluff takes advantage of a  serial proxy (called TinkerProxy) which translates a serial port into a TCP/IP port.  Flash, with its    7 built‐in socket connection support, can then read in this spoofed network data and respond  accordingly.  Flash Application   The PC‐based component of the Pluff project is an application running in Adobe Flash CS3.  The  application consists of two modes: an open exploratory mode, and a goal‐driven game mode.  Both  modes allow the user to interact with an on‐screen character, a digital counterpart to the physical  character represented by the PID.  In addition, both modes share the same library of detectable user  behaviors, as well as a common art style, narrative environment, and sound/music library.    Exploratory Mode: In this section of the application, the user can experiment with the PID to see  what behaviors elicit responses from the onscreen character.  Here, the user learns that their  behavior towards the PID influences the mood of the onscreen character.  Friendly behaviors, like  petting and hugging, result in a happy mood, while unfriendly behaviors, like shaking or dropping,  result in an unhappy and eventually distressed mood.  The user can also discover and practice  commands which will lead to Pluff performing tricks like rolling over or standing on his head.    Game Mode: In this section, the user is guided through a simulated “obedience school” course,  wherein they learn to train their furry companion to execute simple tricks.  In much the same vein as  a real obedience course, the emphasis is more on training the “owner” than it is on training the “pet”.   The user is taught to manipulate the onscreen character into a positive mood, issue a command via a  specific gesture (turning the PID on its head, for instance), and then respond with positive input for a  trick correctly completed or negative input for an incorrect trick.  When the onscreen character is  rewarded for a correct trick, its mood improves; when it is not rewarded, or if the trick is  unsuccessful, the character's mood is diminished.  The user wins the game by successfully    8 demonstrating a number of these tricks, in a sequence similar to the “final exam” of an obedience  school course.  Aesthetics   The visual style for the Flash application emphasizes texture, reflecting the tactile nature of the PID.   Photographic images of fur, leaves, and other textures are overlaid on otherwise solidly‐colored  shapes, creating a collage effect.  Simple hand‐drawn shapes and a light, bright color palette add to  the friendly, nonthreatening atmosphere of the experience.    Pluff’s character and toy design were strongly influenced by the aesthetic of Ugly Dolls and similar  handmade stuffed animals.  In particular, elements that Pluff adopts include unusual body forms,  asymmetrical details, oversized features, and a largely unrefined feel (Uglydolls).  These elements  dovetail nicely with Pluff’s need for texture and a distinct look, as well as with the larger DIY  philosophy at work both in these toys and in Pluff.    Pluff’s sound design relies heavily on musical instrumentation. There is a continuous bed of  background music, and the onscreen character’s “voice” consists entirely of short, trilling bursts of  melody played on a clarinet.  Because Pluff is somewhere between an infant and an animal, the  character does not possess speech, relying instead on the emotionally expressive nature of the  clarinet tracks. The goal with Pluff’s sound design is to create an aural experience that both  communicates necessary information (the onscreen character being distressed, for example) and  complements the friendly, textured feel of the visual and tactile components of the application.        9   Figure 5: Pluff's onscreen component     Design Methods   Design for the PID was guided in large part by periodic interaction with potential users.  These users  were adults; most were connected to the video game community in some fashion, whether  professional developers or simply game enthusiasts.  Before the actual device was constructed, initial  exploration began using a stand‐in stuffed animal. This investigation provided guidance regarding  what users might need or want from a PID.  Once sensor‐laden plushes were functional, they were  tested with users to gauge emotional response, ease of use, and degree of fidelity in the sensing  apparatus.  Generic Stuffed Animal  Subjects were given a plush monkey to play with during the course of both everyday conversation  and conversations specifically about the Pluff project.  The purpose of the experiment was to observe  how adults instinctively interact with stuffed animals, when given no instructions other than "here,  hold this."      10 From this experiment, it was determined that users would require several things from a plush  interface device.  First, they wanted to interact with the PID as if it were an entity in its own right,  rather than as an object or tool.  In particular, they would treat the monkey as if it possessed  awareness, refraining from hitting or otherwise mistreating it. They might speak to it, or imbue it  with imaginary behavior ("he is drinking my water" or "we are hanging out").  Users demonstrated a  capacity and desire for emotional connection with the stuffed animal.  Across the board,  demonstrations of affection were the norm; the first action taken in most cases involved some form  of petting, hugging, or cuddling.  Behavior changed slightly once users were informed that the stuffed  animal might serve as a video game controller.  They expected that a stuffed animal game controller  would involve some form of puppetry of a digital character.  There was a pronounced desire to  imitate a 1:1 relationship between the doll's and the proposed onscreen character's movements.   Limbs   Initially, the PID was designed to include limbs, in keeping with a more traditional bipedal stuffed  animal form.  Early user testing had indicated that users desired to use the animal’s limbs to affect  locomotion and other movement‐based behaviors in the onscreen character.  Because Pluff’s  onscreen component is in 2D (while a user’s movement is necessarily in 3D), and because hardware  for sensing the movement of joints tends to be rigid and cumbersome, a direct 1:1 relationship  between the user’s manipulation of the interface device and the onscreen character’s movement was  discarded in favor of the current indirect behavior manipulation model.  To reduce user confusion,  the interface device’s limbs were removed entirely, giving the Pluff device its final distinct shape.   Sensing Touch  Because petting, hugging, and squeezing are physical behaviors strongly associated with stuffed  animals, it was imperative that they be supported by the PID.  While these behaviors could be  supported by a number of technological solutions, one in particular was initially promising. Using an    11 embroidery machine threaded with conductive thread, it is possible to create a set of conductive  pads for use with a capacitive touch sensor.  It is also possible to create such pads through the use of  iron‐on conductive fabric.  In either case, the result is unsuitable for Pluff; the sensing pads must be  entirely exposed, and therefore cannot be covered by any sort of fur.  This method does bear further  investigation, however, as the ability to transform any fabric into a touch‐sensitive surface presents  interesting opportunities.  Ultimately, flex sensors sewn to the inner shell of the PID proved to be the  most workable solution.  These sensors conform easily to the PID's rounded shape, and are sensitive  enough to provide ample fidelity in sensing deformations to the PID's surface.   Flexible Hardware Design  A common tool in traditional electronics prototyping is the breadboard, a device covered in solder‐ less contacts and containing a common ground.  Electrical components can be added and removed to  a circuit easily, facilitating rapid changes to a growing prototype.  Unfortunately, a similar device has  not been developed for use with e‐textiles.  A normal breadboard will not suffice, as its contacts do  not accept anything other than stripped wire; conductive fabric and thread cannot connect directly.   The accepted practice has been to use alligator clips connected by insulated wire; the clips can  connect to a hardware component and then to whatever other component is required.  This approach  is serviceable when the circuit being developed is not enclosed and no parts of it are installed in the  final device.     The production of the PID required the development of a fabric‐based method for breadboard‐like  prototyping, to facilitate rapid swapping of hardware components. In particular, there needed to be a  way to install sensors whose location was not likely to change (like the flex sensors in the body of the  PID) and connect them to hardware that was likely to be pulled out for further development (like the  Lilypad Arduino, the power supply, etc).  To this end, metal snaps and insulated conductive ribbons  were employed to facilitate temporary connections between hardware components.  Male snaps    12 were attached to the tabs of the Lilypad; external components like the flex sensors were outfitted  with strips of conductive fabric (insulated in cotton muslin) outfitted with female snaps.  The result is  a “fabric breadboard”; the developer can remove the Arduino and other key hardware at will without  needing to dismantle the entire PID assembly.  This technique has proved valuable in other e‐textile  projects as a way to do rapid prototyping; it is highly recommended in applications where some  components need to be removable.    Figure 6: The fabric breadboard  Figure 7: Conductive ribbons with snap connections    Controller‐based Feedback   Several options exist for hardware‐based feedback in Pluff, but ultimately most were discarded.   LED's, peltier modules, audio speakers and vibe motors all were evaluated as potential ways to add  tactile and aural feedback to the PID.  LED's were discarded out of hand, as they represent the  synthetic and the digital, both concepts which Pluff avoids.  Peltier modules provide the interesting  possibility of temperature feedback; the PID could grow warm or cold in response to player  behavior.  Unfortunately, peltier modules are extremely rigid, and would therefore conflict with  Pluff's stated goal of remaining soft and pliable if installed close enough to the surface of the toy for  the temperature change to be felt.  Audio feedback would be extremely desirable, but as with the  peltier modules, speakers are rigid, and therefore not used in the PID.  Ultimately, a Lilypad vibe    13 board was the only form of output device implemented in the PID, as it provided effective tactile  feedback (Pluff's purr) and was small enough to hide with a layer of padding.     Given the rate at which hardware shrinks in size and tactile footprint, it is not inconceivable that  peltier modules, speakers, etc. could be revisited at some point in the future.  Pluff is an ongoing  project, and any advances in technology could impact the makeup of the PID in future iterations.              Shaping User Behavior and Emotions  Eliciting “Appropriate” Behavior  The underlying code for interpreting sensor input from the PID checks for two general categories of  interaction, in addition to the specific actions which trigger Pluff’s tricks.  These two generalities,  positive and negative, were shaped for a practical reason, that of needing to protect the PID’s delicate  hardware.  While the PID is carefully insulated in layers of padding, and is far more deformable than  a typical game controller or computer mouse, it is not completely immune to physical harm.  If the  PID were a more conventional interface device, made of plastic and metal, users would know to treat  it as a breakable electronic item.  However, the PID takes the form of a stuffed animal, and therefore  implies that it shares other characteristics with these toys, namely being soft, deformable, and fairly  tolerant of rough treatment.  A child can stomp on a stuffed animal with no fear that the toy will be  destroyed in the process.  If a user were to stomp on the PID, they would quickly discover that the  PID no longer functioned.  There was a definite need to develop a method for instructing users to be  careful with the PID, preferably in a way that would not destroy the narrative context of the   Pluff character.       14 Thankfully, a narrative solution for this issue already existed.  The game puts Pluff in the role of a pet,  a role that comes with it a set of expectations for appropriate behavior.  It is generally unacceptable  to behave violently toward small furry animals, and that rule is appropriated for use in Pluff.   Through Pluff’s emotional reactions to being mistreated (pouting, eventually crying, refusing to do  tricks), the user learns that Pluff is an entity that is aware of its treatment in the physical world, and  that rough treatment results in distress on the part of the sympathetic creature onscreen. It is  entirely possible that this social pressure to "behave" will not be sufficient, and that users would  mistreat the PID regardless.  For the purposes of a proof of concept like Pluff, these users have been  addressed but not entirely catered to.  If Pluff were to become a more fully realized product, as  opposed to a scholarly experiment, more care would need to be taken to ensure that the PID was as  protected from physical harm as possible.   Creating Emotional Engagement  Pluff takes advantage of both the PID’s physical nature and the charisma of the onscreen NPC to  engage the user emotionally.  In particular, the combination of onscreen content and furry controller  conspire to create the illusion that Pluff is alive.  The Pluff character is aware of his surroundings via  the PID, and reacts emotionally to his treatment via the screen and the PID’s “purr” behavior.  Pluff  has emotional needs and physical vulnerability; he reacts indignantly to being ignored (the PID  receiving no input for several minutes), is pleased by affection, and is distressed by rough handling.  Couching Pluff in terms of a live entity encourages the user to engage with the character socially, and  on some level, emotionally.      In the onscreen character, facial features are simple and exaggerated, the body shape is distinctive,  and fur is textured and subtly multicolored.  These features carry over into the PID, helping the user  create parallels between the cartoon they are seeing and the object they are holding.  Users had no  trouble seeing the connection between their behavior toward the PID and the reactions of the NPC.     15 To the user, Pluff as an entity is not the onscreen character or the PID, but an amalgamation of the  two.  This level of comprehension was most evident when observing users interacting with the game  via the PID; they would make eye contact with the face of the PID when petting or otherwise directly  addressing it, and then turn their attention to the screen to see Pluff’s in‐game reaction.  This change  of focus suggests that both onscreen and physical components of Pluff were important to the users;  they did not ignore the screen entirely, nor did they stare at the screen and become unconscious of  the item they were holding, as would be expected with a typical game controller.  Suspension of  disbelief is achieved, helping the user to engage more fully with Pluff.    One reason for keeping the PID as close to a stuffed animal as possible, in terms of its feel and  appearance, was to tap into existing user expectations about the nature of plush toys.  Stuffed  animals are traditionally receptacles for affection; they are designed to be hugged, petted, and even  befriended.   What’s more, stuffed animals are often associated, both through childhood play and  media depictions, with storytelling rooted in imagination and suspension of disbelief.  Winnie the  Pooh, Calvin and Hobbes, and Toy Story, among many other works of fiction, present people with the  assertion that stuffed animals have personalities and lives, but only within an imaginary realm.  This  helps the user to accept the onscreen version of Pluff in addition to the stuffed PID; it is only natural  that Pluff’s engaging personality exists solely in the digital (imaginary) realm, because this dovetails  nicely with what people already “know” about stuffed animals.  Pluff uses all of these existing  associations to advantage, establishing for the user from the outset how to think (and feel) about the  PID.  To quote Donald Norman, “We become attached to things if they have significant personal  association, if they bring to mind pleasant, comforting moments” (Norman, 48).     Another reason for the PID’s stuffed animal roots is to avoid elements of the uncanny valley, as  described by Masahiro Mori (Mori).  Simply put, the closer a character gets to realism, the more its  “unreal” characteristics will tend to stick out and unsettle.  Robotic animal toys like Tiger Co.’s Furby,    16 Ugobe’s Pleo, and MIT’s Huggables TM  suffer from the incongruity of their sophisticated behavior and  engaging appearance contrasted with their extremely detectable electronic hardware.  In the end, no  matter how sophisticated the toy’s technology, the character is not believable so long as servo motors  and other mechanical bits are tactilely detectable or worse, audible.  The PID’s technology is not  readily apparent, which allows the user to retain the suspension of disbelief and emotional  connection that come from its status as a stuffed animal.  Implementation of User Feedback  First Pluff Prototype  The first version of the full Pluff experience included a prototype PID and a simplified version of the  Flash game's exploratory mode.  The PID possessed four flex sensors and an accelerometer, and used  a USB connection to transfer data to a PC.  The Flash component consisted of a static outdoor scene,  with the Pluff character in the foreground.  Users could produce a total of three "moods" in the  onscreen character: happy, content, and distressed.  Positive user actions toward the PID shifted the  character's mood once in the positive direction.  Dropping or shaking the doll resulted in an  immediate shift to distress, while not interacting with the PID at all would shift mood once in the  negative direction every 15 seconds (as if the character were upset about being ignored).     This setup went through several sessions of user interaction, with similar reactions in most cases.   Generally, users responded emotionally to the character of Pluff, and did not have trouble connecting  the physical character of the PID with the digital one onscreen.  In particular, they had strong  reactions to the character's distressed state.  As soon as the distress behavior (a crying Pluff graphic  combined with a loud clarinet trill sound) began, users would move quickly to pet or hug the PID,  hoping to shift the onscreen character to a happier state.      17 Most users professed distaste for the PID's tethered connection to the PC, both because it reduced  possibilities for movement and because it was easily unplugged, which tended to produce game‐ crashing errors.  Several users requested a more varied experience.  In some cases, this meant a  broader emotional range for the onscreen character.  In others, the desire was for a larger set of  physical interactions with the PID.     Second Pluff Prototype  Taking cues from the first Pluff prototype, the repertoire of both the Flash game and PID were  expanded.  The onscreen character's emotional range has expanded to a total of 9 moods.  Its  behavior has expanded to include a set of "tricks", triggered by commands given through the PID.  In  addition to the exploratory mode, a guided "obedience school" mode was added to give some variety  and structure to the experience.  The PID itself was modified to run wirelessly through the addition  of a battery and Bluetooth modem; a vibe motor added tactile feedback to supplement reactions  onscreen.     In addition to tracking short‐term changes in Pluff's mood, the Flash game tracks Pluff's moods over  time.  An aggregate score, largely an average of all game sessions with some weighting, is used to  influence Pluff's overall "personality."  If a user has been mistreating Pluff for several sessions in a  row, but is careful and nurturing for one session, their version of Pluff will tend to stay in the more  negative emotional range, despite the short term positive input.  Likewise, if a user is generally kind  and caring and on one occasion drops the PID, Pluff's overall mood would remain positive despite  short term distress.      18 The second prototype is currently undergoing cycles of development and user testing.  In particular,  the expanded Flash game will require testing to ensure player comprehension.  Results will be  reported upon completion of this development phase.   Successes and Failures of Pluff  Pluff achieves its design goals, in that it expands the implementations of e‐textiles beyond wearable  interfaces, and it creates an emotional engagement not achieved by traditional game controllers.  The  PID’s multiple sensors and its integration with an external game system expand the range of  possibilities for use of e‐texiles in complex applications.   Technologies produced during its  development (the fabric breadboard and capacitive touch sensing) increase the sophistication of e‐ textile methods and capabilities, making them even more attractive as an electronics medium.     The stuffed animal form of the PID in combination with the charismatic onscreen character provide a  level of connection between the physical behavior of the user and their emotional and cognitive  engagement that is not common to traditional interface devices.  In user tests, players generally  responded with affection when presented with the PID.  Pluff’s exuberant happiness produced  amusement, and his upset state generated discomfort.  When Pluff exhibited extreme distress, users  would scramble to pet and hug the PID, in a manner reminiscent of an adult trying to comfort a  screaming infant.  On one notable occasion, a female user shook the PID in the course of interacting  with it.  On cue, the onscreen character began to cry.  The user immediately held the PID close,  hugging and rocking it in an attempt to improve Pluff’s mood.  Most notably, she spoke both to the  PID and the onscreen Pluff, apologizing for making the character cry.  Such an empathic response is  somewhat common for toys and, to a lesser extent, virtual characters, but it is not common for  traditional interface devices.         19 However, while Pluff is a useful demonstration of the non‐wearable possibilities of e‐textiles, as well  as an extremely engaging interface device, some aspects would benefit from further refinement.  The  Lilypad hardware, while indeed smaller and more readily sewable than conventional electronics, is  still somewhat larger and more rigid than would be ideal.  If the user knows where to look, the PID's  electronics are detectable.  It is possible to develop fabric‐based PCB's that are far softer (Buechley,  "Leah buechley ‐ engineering").  With more time and expertise, it would be ideal to convert the  Lilypad hardware to this more flexible structure, further reducing its tactile detectability within the  PID.  It might also be worthwhile to pursue a PID that is not furry; a wide variety of textures are  available within the realm of fabrics, from silk to burlap, and all would provide interesting tactile  experiences.    Perhaps the aspect of the Pluff project that would most benefit from further development is the  onscreen Flash component.  The game does accomplish its purpose in giving feedback to the user and  helping the user learn how to use the PID, but the game could provide a much richer experience.  As  it stands, the game is largely a tech demo for the PID.  Ideally, the narrative and world of the game  will be much enlarged to provide the user more opportunity to connect with the Pluff character.    Implications for Future Work  There are two key features to be developed in future iterations of Pluff.  One is the addition of offline  data logging; users will be able to interact with the PID when it is not connected to the PC, and have  those interactions impact gameplay when the PID is next connected.  This should give a sense that  the Pluff character is "real" even outside the game world, increasing the user's level of engagement.   Another element that bears further investigation is the addition of a more involved narrative for the  Flash game.  Telling a story and expanding the world of the game should give more depth and    20 personality to the Pluff character, again increasing the user's engagement with the experience.     In addition to Pluff proper, some techniques and design philosophies have developed which bear  further investigation.  In particular, the use of e‐textiles outside the realm of wearables is an  approach that should continue.  If any textile can be embedded with electronics in a nearly invisible  way, then everything from clothing to upholstery to bed linens can potentially be an electronic  interface.  The ability to add touch sensing, via capacitive sensors and embroidered pads, gives any  textile the ability to be a tactile interface device.  These advances need not be limited to clothing and  personal accessories; temperature‐controlled pillows, a chair arm with an embedded TV remote, and  smoke detecting curtains all are immediate possibilities through use of this technology.    Conclusion   Though still in the proof of concept phase, Pluff succeeds in several key areas.  The main character is  engaging and encourages repeated and prolonged contact on the part of the user.  The user's  connection with the Pluff character is unusually emotional when compared with typical player  perceptions of video game controllers.  The PID uses e‐textiles to strong effect, achieving levels of  hardware flexibility not possible with conventional materials.  It also demonstrates that e‐textiles can  indeed be applied with good effect to interfaces beyond their more common wearable applications.    However, much work remains.  Pluff is a beginning in the area of textile‐based interfaces, but it is just  one approach.  The PID shows promise, both as the interface to the current Flash game and as an  interface to other types of gaming experiences.  And, as Pluff has demonstrated, e‐textiles are an  incredibly versatile medium with a great deal of potential for a wide range of tactile interface  devices.  It would be advantageous to pursue this area of inquiry further; Pluff is a start, but many,  many possibilities remain to be explored.    21   References   Buechley, Leah. "Leah buechley ‐ engineering." The MIT Media Laboratory. 25 Mar. 2009  <http://web.media.mit.edu/~leah/grad_work/engineering/fabric_PCB.html>.    Buechley, Leah. "Leah buechley ‐ projects." The MIT Media Laboratory. 16 Mar. 2009  <http://web.media.mit.edu/~leah/grad_work/projects/index.html>.    Choi, Ji Yeon. "Ji Yeon Choi :: Action! Doll." Www.jiyeonchoi.com. 16 Mar. 2009  <http://www.jiyeonchoi.com/actiondoll/actiondoll.html>.    "Furby." Wikipedia, the free encyclopedia. 31 Mar. 2009 <http://en.wikipedia.org/wiki/Furby>.  Goldstein, Hilary, Tal Blevins, Erik Brudvig, and David Clayman. "IGN: Rock Band: Special Edition  Review." IGN. 16 Mar. 2009 <http://ps3.ign.com/articles/837/837317p1.html>.    "Huggable TM  Overview." Personal Robots Group ‐ MIT Media Lab. 31 Mar. 2009  <http://robotic.media.mit.edu/projects/robots/huggable/overview/overview.html>.    Johnson, Michael P., Andrew Wilson, Bruce Blumberg, Christopher Kline, and Aaron Bobick.  Sympathetic interfaces: Using a plush toy to direct synthetic characters. Proc. of CHI '99. 1999. 22  Feb. 2009 <http://research.microsoft.com/en‐us/um/people/awilson/papers/chi99.pdf>.    McCaffrey, Anne. The Rowan. Ace, 1991.    Mori, Masahiro. "The Uncanny Valley." Energy (1970): 33‐35. 31 Mar. 2009  <http://www.androidscience.com/theuncannyvalley/proceedings2005/uncannyvalley.html>.  Translation by Karl F. MacDorman and Takashi Minato    Nintendogs. Computer software. Nintendogs for Nintendo DS. 6 Mar. 2008  <http://www.nintendogs.com/>.    Norman, Donald A. Emotional Design Why We Love (Or Hate) Everyday Things. New York: Basic  Books, 2003.    Stern, Becky. "Lilypad Embroidery." Becky Stern. 16 Mar. 2009  <http://sternlab.org/2008/04/lilypad‐embroidery/>.    Toy Story. Dir. John Lasseter. Perf. Tim Allen and Tom Hanks. Film. Walt Disney Pictures, 1995.  Uglydolls. 25 Mar. 2009 <http://uglydolls.com/>.    Watterson, Bill. "Calvin and Hobbes." Comic strip. The Calvin and Hobbes Tenth Anniversary Book.  Universal P Syndicate, 1995.      "Webkinz." 27 Mar. 2009 <http://www.webkinz.com/SWF/TOUR/siteTour.html>.    "What is Pleo?" PleoWorld ‐ The Home of Pleo, the Robotic Baby Dinosaur from UGOBE Life Forms.  UGOBE. 16 Mar. 2009 <http://www.pleoworld.com/discover>.    22   "What is Wii?" Nintendo :: Wii. 7 Mar. 2009 <http://www.nintendo.com/wii/what>.    "Winnie the Pooh." Winnie The Pooh ‐ The Official Site. 31 Mar. 2009  <http://disney.go.com/pooh/index.html>. 
Asset Metadata
Creator Hughes, Diana Leigh (author) 
Core Title Pluff: creating intersections between tactile interface devices and fabric‐based electronics 
Contributor Electronically uploaded by the author (provenance) 
School School of Cinematic Arts 
Degree Master of Fine Arts 
Degree Program Interactive Media 
Degree Conferral Date 2009-05 
Publication Date 05/11/2009 
Defense Date 03/30/2009 
Publisher University of Southern California (original), University of Southern California. Libraries (digital) 
Tag electronic textiles,Interactive Media,oai:digitallibrary.usc.edu:usctheses,OAI-PMH Harvest,tangible interface device,video games 
Language English
Advisor Balsamo, Anne (committee chair), Hoberman, Perry (committee member), Muir, Brad (committee member) 
Creator Email dianahug@usc.edu,hughes.di@gmail.com 
Permanent Link (DOI) https://doi.org/10.25549/usctheses-m2193 
Unique identifier UC1461238 
Identifier etd-Hughes-2872 (filename),usctheses-m40 (legacy collection record id),usctheses-c127-235881 (legacy record id),usctheses-m2193 (legacy record id) 
Legacy Identifier etd-Hughes-2872.pdf 
Dmrecord 235881 
Document Type Thesis 
Rights Hughes, Diana Leigh 
Type texts
Source University of Southern California (contributing entity), University of Southern California Dissertations and Theses (collection) 
Repository Name Libraries, University of Southern California
Repository Location Los Angeles, California
Repository Email uscdl@usc.edu
Abstract (if available)
Abstract Pluff is an experiment in using e‐textile technology to develop tactile interface devices for video games. The prototype consists of a stuffed animal embedded with sensors and wireless communication that functions as a game controller, and a corresponding game that is played in Flash. Pluff seeks to increase the sophistication of e‐textile applications and methods. At the same time, the combination of onscreen content and physical interface create an emotionally engaging experience for the user. 
Tags
electronic textiles
tangible interface device
video games
Linked assets
University of Southern California Dissertations and Theses
doctype icon
University of Southern California Dissertations and Theses 
Action button