基于無意識行為的智慧養老型服務機器人交互設計研究

李美 丁滿 袁夢娟

摘 要：本文從老年人無意識行為角度出發，將情境感知技術應用到智慧養老型服務機器人的交互設計中，探討了使服務機器人主動服務于老年人的交互設計流程，進而將服務機器人傳統、被動的服務模式轉換為主動、合理的智慧型養老服務新模式，從而提高機器人的服務質量。

關鍵詞：無意識行為;服務機器人;情境感知;交互設計

我國老齡化人口不斷增加，未來20年我國將進入老齡化高峰，智慧養老將成為解決養老難題新的發展趨勢。在人口老齡化浪潮加大及智慧養老的大背景下，適老性服務機器人的智能化和可用性將備受社會各界的關注。我國智慧養老型服務機器人存在巨大的市場潛力和發展空間。

1 智慧養老型服務機器人的發展現狀

近年來，隨著智能技術的不斷進步，以及居家智慧養老模式的興起，在家庭環境中使用并能夠幫助老年人完成日常任務的服務機器人也在迅猛發展。但由于發展時間短，現有服務機器人的智慧性不足，在交互設計方面仍需依托語音、文字或其他界面的操作向服務機器人發送指令，且操作煩瑣，老年人無法熟練使用，導致最終放棄使用。并且在語音指令中，相當多的老年人普通話標準低，加之日常口語化的指令不符合機器人識別的標準，常常造成對老年人需求的誤判。事實上，服務機器人普遍忽視老年人的肢體語言，而大量的肢體語言是十分重要的無意識行為，服務機器人被動的接收模式，降低了對用戶心理變化和需求的感知，忽視了老年人的精神需求和情感交流。

2 運用情境感知技術獲取老年人無意識行為信息

老年人的無意識行為是其需求的外在表現，是可以充分反映其本能需求的。老年人的無意識行為存在無序性，且類別龐雜，難以一一統計。根據沙春發[1]等人提出的無意識設計方法，只保留發生頻率大于30%的同類無意識行為。

情境感知技術包括對情境信息的感知、獲取、處理和反饋4個過程。[2]其中，情境信息是情境感知技術的基礎內容，由用戶基本信息與用戶有關的環境信息兩部分組成。對智慧養老型服務機器人而言，用戶基本信息主要包括老年人的年齡、身體狀況、個人習慣、日常需求、社會關系等等。環境信息包括天氣、室內溫濕度、亮度和環境噪音等空間物理信息，以及季節、時令等時間信息。[3]

通過情境感知技術，智慧養老型服務機器人利用不同智能識別設備自主地獲取與老年人和環境相關的低層情境信息，即時掌握老年人的無意識行為，并對數據信息進行系統、實時的分析，得出可以直接使用的高層情境信息，最終對需求形成完整、科學的判斷，簡化交互過程。

3 智慧養老型服務機器人交互設計研究

3.1 智慧養老型服務機器人交互設計流程

交互設計的目的是讓產品更易用，并且讓用戶使用更愉悅，提升用戶體驗。結合老年人與智慧養老型服務機器人交互過程，可以歸納出智慧養老型服務機器人的交互設計流程。

信息輸入階段：確定服務場景，獲取并篩選老年人無意識行為動作。

信息處理階段：根據情境信息編寫無意識行為和對應需求數據信息庫，主動識別無意識行為分析評估數據信息，并根據用戶和環境信息得出無意識行為所指的對應需求。

信息輸出階段：根據分析結果，征得用戶同意后，自主輸出相應的服務項目。同時，由于老年人性格特征、生活習慣存在差異性，在輸出服務時要優先考慮老年人的行為習慣等因素。

交互設計階段：是整個服務機器人設計的最終實現，根據前三個階段推導出相應的交互設計要素，進而指導服務機器人的交互設計過程。

3.2 智慧養老型服務機器人交互設計要素分析

根據我國“智慧養老”的發展現狀和模式，結合老年人日常生活場景及活動內容，我們可以將智慧養老型服務機器人的服務項目歸納為生活照護、安全保衛、健康監測、應急救助、休閑娛樂、學習分享6個方面。結合智慧養老型服務機器人交互過程，分析得出智慧養老型服務機器人應具備界面顯示、圖像/行為識別、移動抓取、語音交互、信號反饋5個功能要素，進而得出其交互設計要素。

界面顯示功能要素：服務機器人需要向用戶展示即時接收的圖像或是文字信息，因此需要一塊液晶顯示屏幕。

圖像/行為識別功能要素：服務機器人需要通過攝像頭等感應設備識別用戶身份、行為和對周圍環境的判斷。為擴大識別范圍，智能設備需要安裝在服務機器人的頂部。

移動抓取功能要素：服務機器人需要安裝旋轉底輪和制動裝置，平穩行走并能隨時制動。為了使機器人可以自由抓取物品，需要設計仿人機器人上肢手臂，包括手臂旋轉、彎曲，手掌及手指相互配合，實現快速、準確抓握，并在移動過程中可以承受物品的重量。

語音交互功能要素：服務機器人通過話筒和音響與用戶進行語音交流，為保證接收語音清晰，話筒和音響的位置應設置在服務機器人主體中心。

信號反饋功能要素：服務機器人可以通過指示燈顏色變化、閃爍頻率，或是機器人面部表情變化來向用戶反饋信號。

4 結語

智慧養老型服務機器人“主動性”服務模式將成為未來的發展趨勢。將無意識行為運用到服務型機器人交互設計中，建立人與機器人、服務之間最為恰當和諧的關系，使產品交互過程越來越趨于人性化。通過情境感知技術識別老年人無意識行為，分析其需求，從而主動為老年人提供更好、更貼切的服務。

參考文獻：

[1] 沙春發，盧章平，李瑞.一種理性的無意識設計方法[J].包裝工程，2016（06）：114-118.

[2] 劉景泰，張森，孫月.面向智能家居/智慧生活的服務機器人技術與系統[J].集成技術，2016，5（03）：38-46.

[3] 丁滿，袁夢娟，白仲航，張曉.基于用戶無意識行為的服務機器人交互設計[J].包裝工程，2018（10）：91-95.

作者簡介：李美，河北工業大學建筑與藝術設計學院實驗師。