社區服務需求下的配送型機器人設計研究

過宇成 陳晨

摘要：隨著社會的發展與變遷，社區越來越需要社區型配送服務機器人為居民服務。文章研究目的在于解決社區基本民生問題、痛點問題，從而滿足居民的日常需求，探討并設計一款社區服務型配送機器人。文章通過運用KJ法和KANO模型進行用戶需求分析，利用Better-Worse系數進行二次排序，結合用戶實際情況進行產品設計研究，在配送機器人的基本功能、人機界面、外觀造型等方面進一步完善。以完成社區服務型配送機器人設計工作的創新。最終設計出一款符合現階段社區情境的配送機器人。更好地為社區服務。

關鍵詞：產品設計 KJ法 服務機器人 KANO模型 社區配送

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2023）16-0042-04

Abstract：The research purpose of this project is to solve the basic livelihood problems of the community，meet the daily needs of residents，and design a community service delivery robot. The paper uses the KJ method and the KANO model to analyze user needs，uses the Better-Worse coefficient for secondary sorting，and conducts product design research based on the actual situation of users，and further improves the basic functions，man-machine interface，and appearance modeling of delivery robots.To complete the innovation of the design of community service delivery robots.Finally，a delivery robot is designed that meets the current community scenario. Better service to the community.

Keywords：Product design KJ Community service robot SET KANO model Livelihood issues

引言

社區服務是指政府、社區居委會以及數字社區等其他各方力量為社區成員提供公共服務和其他物質、文化、生活等方面的服務，不斷滿足居民群眾需求、提高人們生活質量和促進完善全面的發展。李裕吉以蕪湖市社區為例，根據社區服務現狀提出了智慧社區的構建，旨在打造結合現代化互聯網技術、服務一體化的智慧社區模式[1]。隨著經濟與社會發展的轉型，城市社區服務在社會治理中扮演了非常重要的角色，王如鵬從社區服務的行政、服務統籌、居民參與等角度進行分析研究，提出了應該提升社區居民的意識與參與度，并且完善相關體制機制，從而推進社區服務朝著專業化發展[2]。隨著社區服務水平不斷智能化升級，智慧社區是現代化城市治理的必由之路。王東等基于因子、中介效應分析，明確社區服務智能化要素，從而總結出“精準引領”“信息通常”“交流融合”“福祉實現”四個重要核心因素，為社區服務智能化、現代化創造新契機[3]。趙瑩德基于物聯網的智慧社區服務平臺，從業務展示層、業務應用層、業務平臺層、信息通信層、業務子系統這5個層面描述具體解決方法，并且提出了具有前瞻性和探索性的解決方案[4]。綜上所述，上述有關社區服務的文獻，均詮釋了社區服務具有一定研究價值與重要性。

本文以新時代下的社區服務型配送機器人的設計，作為主要的研究對象，研究如何設計社區服務型配送機器人，才能極大緩解社區居民買菜難、送菜難和“最后一公里”的民生問題。目前，基于各類配送機器人的設計與研發，受到了社會各界的重視。郭棟等設計出一款基于單片機的無接觸配送機器人，兼顧自動開箱、消毒功能，以最少成本實現目前實際需求[5]。陳博杰等依據機械原理、自主路徑規劃、自主行走避障等基本知識，設計出基于樹莓派路徑規劃的智能終端配送機器人[6]。徐慶坤等為了提高配送機器人的定位精度，設計了基于雙目視覺的智能配送機器人平臺[7]。陳光設計出標準物質智能配送機器人系統，節約人力資源且提升工作效率[8]。宋子琪等基于智慧物流，提出了智慧物流驅動下無接觸配送模式創新研究[9]。楊海軍等針對校園無人運輸車存在的痛點問題，設計出一款基于ROS操作系統的全方位多功能的校內快遞配送機器人，結合北斗導航系統進行路線模型優化，更好地適應校內環境[10]。張含等基于SLAM導航和計算機視覺技術自主研發了一款藥品配送機器人用于代替醫護人員按時按需為患者配送藥品，有效降低傳染風險、阻隔傳播途徑、提高送藥效率[11]。綜上所述，各類配送機器人的設計與研發可以切實解決新時代背景下的社會痛點問題與用戶訴求，因此急需對配送機器人進行設計研究，社區服務型配送機器人的研究具有可行性。

一、社區配送機器人現狀

現階段社區配送機器人種類豐富、功能齊全、給用戶帶來便捷的體驗感，深受社區居民喜愛。例如：朝陽區部分社區使用的物資配送機器人，不僅能配送居民所需的生鮮食品，還能協助居民搬動大件物品。社區居民可以做到足不出戶，配送機器人按照先前采集的社區路線，自主規劃配送順序，送達居民樓下后，由工作人員取出物品放置在貨架上，最后由居民下樓自取，同時全程無接觸配送，安全可靠。廣州地區的社區配送車，依托于5G技術，為社區居民提供高效、穩定、安心的配送服務。上海地區的無人送餐車也廣泛投入使用，為社區居民配送一日三餐，與傳統外賣騎手相比，無人送餐車一小時可配送多達300單，是人工配送的數十倍，其單日配送量更是多達2000單，高效快捷。然而，除了上述提到關于社區配送機器人的諸多優點，還有許多缺點需要規避，例如不能很好地處理應急情況；人與人之間因缺少交流而產生距離感；如遭遇人流擁擠，產生擁堵對機器人的前進造成障礙，從而降低配送效率，不能及時把物品配送到居民手中。

二、基于KJ法的用戶需求獲取

通過設計調查問卷，以問卷法的形式對社區服務型配送機器人的設計需求用戶進行調研，調研人群細分為以下三大類：（1）年紀較大，不方便外出購物的居民。（2）平時工作忙碌、經常加班，無暇購菜回家的居民。（3）經常偏好于在網上各大電商平臺購菜居民。調研結果顯示這三類人群擁有類似的用戶需求，發現了現階段社區配送的痛點問題：（1）菜品質量不可控，有待提高。由于社區配送，用戶只能通過線上App下單菜品，無法與線下實體店購買一樣親自挑選，這就造成了部分用戶對于菜品的品質不好以及缺斤少兩存在極大的不滿。（2）蔬菜種類較少，體驗感不佳。線上App購買提供給用戶的可選擇店鋪較為單一，當一家店無法滿足用戶當日需求時，用戶只能選擇變更當日既定菜譜，這一點給用戶造成了許多不便。（3）動力運輸等待時間未知。用戶線上下單后，菜品一般1～2小時之內才能送到，如果遇到配送高峰期或者惡劣天氣影響，等待時間更長，何時菜品送達未知，用戶容易產生不耐煩的負面情緒。（4）如果配送距離較遠，不在配送范圍內，配送金額必然增加，這就為居民的財務開支增加了壓力。

綜上所述，對于調研得出的用戶痛點進行分類匯總，得到如圖1所示的KJ模型的三級需求卡片：一級需求為社區服務型配送機器人設計；二級需求分別為免接觸功能、信息傳遞系統、行駛功能、配送功能、造型結構；在免接觸功能下面有兩個三級需求，分別是配送機器人自動消毒、用戶體溫檢測；信息傳遞系統下面有兩個三級需求，分別是觸摸顯示屏、語音提示系統；行駛功能下面有3個三級需求，分別是自動導航規劃路線、夜間靜音行駛、激光雷達路況勘測；配送功能下面有兩個三級需求，分別是配送用戶所需菜品、輔助智能App應用；造型結構下面有4個三級需求，分別是太陽能電池板節能、造型美觀大方、材料環保綠色、靜音防滑車輪。

三、基于KANO模型的用戶需求分析

KANO模型是由狩野紀昭教授提出，根據不同類型的需求與用戶滿意度之間的關系，將用戶需求分為五個等級，分別是：基本型（M）、期望型（O）、興奮型（A）、無差異型（I）、反向型（R），以此來幫助設計師了解用戶需求[12，13]。本文基于KANO模型設計調查問卷，進行分析調研，來確定社區服務型配送機器人的設計需求。

（一）問卷設計

本文進行用戶需求調研時，針對上文研究的KJ模型三級需求卡片的二級功能指標進行深入分析，主要采用kano問卷法來分析用戶對需求是否滿足的滿意程度，進而對KJ模型二級功能指標進行需求分類及優先級排序 。

本次問卷針對13個二級功能指標，提出正反兩面提問，即“提供此功能”“不提供此功能”。并設置了5個滿意程度選項，分別是“非常喜歡”“理應如此”“無所謂”“勉強接受”“很不喜歡”?；谡磧擅鎲栴}的滿意程度選項，進行需求等級分類，即“基本型（M）”“期望型（O）”“興奮型（A）”“無差異型（I）”“反向型（R）”。用戶需分別對正反兩面提問選擇一個滿意程度選項，確定此用戶對此需求的等級分類。收集用戶問卷表，并計算需求等級分類人數百分比，以百分比最大的需求等級作為該功能的需求等級類別。根據公式確定此需求的“提供后滿意系數”和“不提供后不滿意系數”[14]。

Better-worse系數計算公式：提供后的滿意系數 Better/SI=（A+O）/（A+O+M+I）；不提供后的不滿意系數 Worse/DSI= -1 *（O+M）/（A+O+M+I）

（二）問卷收集與分析

調查問卷向樣本社區中的三類人群進行調研，分別是Ⅰ類“年紀較大，不方便外出購物的人群”Ⅱ類“平時工作忙碌、經常加班，無暇購菜回家的人群”Ⅲ類“經常偏好于在網上各大電商平臺購菜人群”。共發放150份調查問卷，回收138份有效問卷，進行數據整理后，得到了如表1的社區服務型配送機器人的功能需求評價表。根據調查問卷結果可知，在13項二級功能指標中，屬于A（興奮型）屬性的有5項，分別是“用戶使用結束，配送機器人自動消毒”“觸摸顯示屏操作簡單，視覺效果清晰”“語音提示系統，幫助用戶正確操作”“配送機器人自動規劃最佳路線，縮短用戶等待時間”“配套太陽能電池板節能”；屬于O（期望型）屬性的有3項，分別是“人臉識別用戶，進行體溫檢測”“配套交互App，方便用戶線上下單”“配送機器人所選材料綠色環?！保粚儆贗（無差異型）屬性的有3項，分別是“夜間靜音行駛，不擾民”“激光雷達自主勘測路況”“靜音防滑車輪”；屬于M（基本型）屬性的有2項，分別是“冷鏈配送用戶所需菜品，防止變質”“配送機器人造型美觀大方”。

依據表1所示的需求類別數據，計算出A1—A13的BetterWorse系數，根據兩者系數絕對值分值對同一需求等級類型的二級功能指標進行優先級排序。將計算出的better系數作為縱坐標，Worse系數的絕對值作為橫坐標，繪制系數分析四象限圖，如圖2所示。

根據以上調研結果，依據圖2 Better-Worse系數分析四象限圖所示，對其中的興奮型（A）需求、期望型（O）需求以及基本型（M）需求進行需求優先級排序，如表2所示。其中，興奮型（A）需求和期望型（O）需求主要根據Better系數絕對值進行排序，基本型（M）需求主要根據Worse系數絕對值進行排序，無差異型（I）需求證明用戶對此功能的需求性較低，因此，對此功能進行排除。

其中興奮型（A）的二次排序為配送機器人自動規劃最佳路線，縮短用戶等待時間>觸摸顯示屏操作簡單，視覺效果清晰>語音提示系統，幫助用戶正確操作>用戶使用結束，配送機器人自動消毒>配套太陽能電池板節能。期望型（O）的二次排序為人臉識別用戶，進行體溫檢測>配套交互App，方便用戶線上下單。無差異型（I）的二次排序為夜間靜音行駛，不擾民>靜音防滑車輪>激光雷達自主勘測路況?；拘停∕）的二次排序為冷鏈配送用戶所需菜品，防止變質>配送機器人造型美觀大方>配送機器人所選材料綠色環保。

四、社區配送服務機器人設計方案

依據上述KANO模型需求歸類與分析，將用戶需求的四類排序最高的需求屬性共同歸屬于用戶舒適度體驗、多維度友好型人機交互、造型延展三大類。其中，基于用戶體驗型的設計有：配送機器人自動規劃最佳路線，縮短用戶等待時間；用戶使用結束，配送機器人自動消毒；配送機器人造型美觀大方；冷鏈配送用戶所需菜品，防止變質。基于多維度友好型人機交互的設計有：觸摸顯示屏操作簡單，視覺效果清晰；語音提示系統，幫助用戶正確操作；人臉識別用戶，進行體溫檢測；配套交互App，方便用戶線上下單?；谛枨蟮臋C器人造型外觀設計有配套太陽能電池板節能；配送機器人所選材料綠色環保。

（一）基于用戶體驗型的設計

基于上述調研，對用戶舒適度體驗的提升可以極大地提高用戶對于設計的滿意度。考慮到現有社區配送機器人的功能已經具備了造型的美觀大方，因此，主要針對用戶滿意度較高，但是現階段社區配送機器人設計中缺少的送機器人自動規劃最佳路線，縮短用戶等待時間；用戶使用結束，配送機器人自動消毒；夜間靜音行駛，不擾民；冷鏈配送用戶所需菜品，防止變質這4點進行設計。

1）自動規劃最佳路線，縮短用戶等待時間。

如圖3中的a1所示，為配送機器人主體前端裝的激光雷達和攝像感知裝置，通過激光雷達感知障礙物距離、攝像頭感知當前路況、配合GPS地圖的道路情況，進行自主規劃路線，爭取選擇最優路徑，可避免惡劣天氣、交通阻塞以及多戶配送所帶來的時間不確定性，縮短用戶等待時間，準時配送至相應地點。

2）用戶使用結束，配送機器人自動消毒。如圖3的a3所示，為可升降旋轉的消毒裝置。待用戶完成取菜，配送機器人自動啟動消毒裝置，升降旋轉噴灑酒精，進行全方位消毒，避免用戶之間的潛在病毒傳播形成交叉感染。

3）冷鏈配送用戶所需菜品，防止變質。如圖3中的a6所示，配送機器人左右兩側分別設計有12個冷鏈柜，冷鏈柜根據天氣以及配送的物品種類自動調節溫度，包括保持初級農產品以及花卉產品的新鮮程度，防止速凍食品、快餐熟食、冰激凌蛋糕等食品的變質，保持特殊商品如藥品的最佳效果。

（二）基于多維度友好型人機交互的設計

基于上述調研，對于觸摸顯示屏操作簡單，視覺效果清晰；語音提示系統，幫助用戶正確操作；人臉識別用戶，進行體溫檢測；配套交互App，方便用戶線上下單；激光雷達自主勘測路況。但是語音提示系統，幫助用戶正確操作的技術相對成熟，因此著重考慮觸摸顯示屏操作簡單，視覺效果清晰；人臉識別用戶，進行體溫檢測；配套交互App，方便用戶線上下單這3點進行設計。

1）觸摸顯示屏操作簡單，視覺效果清晰。如圖3中的a2所示，為配送機器人主體后部分的觸摸顯示屏，顯示屏的交互系統字體大小適中、顏色辨別度高、界面有序、操作流程簡潔，整體視覺效果清晰，并且配備語音提示系統，以便老年、幼年以及殘障用戶群體正確操作。

2）人臉識別用戶，進行體溫檢測。如圖3中的a5所示，為觸摸屏頂部的人臉識別裝置。通過人臉識別功能，確定用戶身份，提高用戶的取菜效率，規避誤拿、錯拿、偷拿的可能性。

3）配套交互App。配備對應的App，方便用戶線上下單。用戶可根據需求自主下單指定店鋪的指定商品的種類及數量，確定配送時間及地點，下單付款，根據手機接收到的取件碼，或人臉識別系統，自動打開對應的冷鏈柜，取到所需商品。

（三）基于需求的機器人造型外觀設計

基于上述調研，配套太陽能電池板節能，配送機器人所選材料綠色環保，等交互要素的需求滿足可以極大提升用戶滿意度。本次設計著重考慮配套太陽能電池板節能，配送機器人所選材料綠色環保。

1）配套太陽能電池板節能。如圖3所示，車輛頂部裝有太陽能電池板，配送機器人白天行駛時，太陽能板儲存能量，夜間運輸時可使用，節能環保。

2）配送機器人所選材料綠色環保。配送機器人的材料選擇了機器人外觀噴涂水性汽車油漆，材料無毒環保。

綜上所述，基于對以上3個要素的分析研究，在社區配送服務機器人的設計中再次明確用戶需求，對當下社區配送服務機器人在防疫、信息、配送、運輸、外觀上進行了一定程度深入探索，最終提出了社區配送服務機器人設計方案，見圖3。

結語

為解決社區居民買菜難、送菜難和“最后一公里”的民生問題，本文基于KJ法和KANO模型對三類居民的真實需求進行系統的分析與研究。本文首先從社會趨勢、經濟動力、先進技術三個層面入手，進行社區服務型配送機器人設計的可行性分析研究；其次，以問卷法的形式對社區服務型配送機器人設計的需求用戶進行調研，細分調研人群，得到三級需求卡片；接著提出了13項二級功能指標，經過數據計算、匯總、二次排序，明確了社區服務型配送機器人的功能需求；在明確社區用戶需求下，重點將社區配送，操作交互及機器人產品功能進行設計表達，從調研到需求到設計，以期為后續智慧化社區服務做出創新嘗試。