基于KANO-AHP的智慧養老機器人交互需求識別研究

本文引用格式：，.基于KANO-AHP的智慧養老機器人交互需求識別研究［J］.藝術科技，2025，38(5): 44-46.

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A文章編號：1004-9436（2025）05-0044-03

0引言

我國正面臨人口老齡化挑戰，我國主導制定的首個養老機器人國際標準IEC63310發布，規范了適老化機器人研發全流程。有研究顯示，過度智能化可能造成老年數字障礙。本研究聚焦智慧養老機器人交互機制，構建老年需求評估模型，旨在增強數字包容性，改善老年生活品質[1]。

1文獻綜述

養老機器人研究呈現多元化發展，研究聚焦人機交互模式演化[2]、多維需求優先級矩陣構建（商曉東等，2023）及情感計算技術創新（AggarwalK.，2023）等，但在需求量化建模體系方面仍存空白。構建智慧養老服務機器人的需求體系，運用定量分析方法確立需求要素權重，建立基于實證數據的方案優選機制，成為人機交互研究亟待突破的關鍵。

2理論背景

2.1 KANO模型

狩野紀昭的KANO模型將用戶需求分為六類：基本型（M）、期望型（O）、魅力型（A）反向型（R）無差異型（I）和問題型（R）[3]。

2.2 AHP模型

本研究采用層次分析法（AHP）量化KANO模型中智慧養老機器人的用戶需求權重。具體步驟：一是基于KANO屬性構建目標層一準則層一子準則層分析模型；二是通過判斷矩陣和幾何平均法計算需求權重；三是進行一致性檢驗并排序需求優先級，為交互設計提供科學依據。該方法實現了需求評估的系統化和設計指導的可操作化[4]。

3集成KANO-AHP的智慧養老機器人交互設計實證研究

3.1智慧養老機器人交互用戶需求研究

本研究采用混合研究方法體系，整合深度訪談、問卷調查等多維度調研手段，解析智慧養老機器人用戶群體的行為交互模式[5]。該交互設計方案通過多模態感知技術的協同作用，著力解決老年群體的核心訴求。

3.2智慧養老機器人交互用戶需求屬性劃分

基于問卷調查與訪談，解析老年群體對智能養老設備的認知特征與偏好取向。采用聚類分析方法構建了基礎功能需求框架，建立智慧養老機器人的老年用戶需求體系，詳見表1。

本研究采用KANO模型設計雙向問卷，通過正反情景模擬（功能具備/缺失）評估，使用五級李克特量表對表1屬性逐一測試，回收有效問卷147份，正/反向問題信度系數分別為0.924和0.939。

最終形成設計要素分類體系：基本型屬性M：（ C₉ 自動充電、 C₁₃ 導航功能、 C₁₄ 健康檢測、 C₁₆ 觸屏操作、 C₁₇ 界面清晰、 C₂₇ 結實耐用）；期望型屬性0（ C₂ 緊急呼叫、 C₁₁ 家庭繳費、 C₁₈ 人臉識別、 C₁₉ 表情互動、 C₂₂ 普適人體、 C₂₆ 操作簡單、 C₂₈ 材料安全）；魅力型屬性A（ C₁ 遠程監控、 C₄ 視頻通話、 C₇ 事務提醒、 C₈ 家電操控、 C₁₅ 語音操控、 C₂₁ 遠程控制、 C₂₄ 干凈配色）；無差異屬性I：( C₃ 環境監測、 C₅ 線上問診、 C₁₀ 自動巡航、 C₁₂ 電子檔案、 C₂₀ 行為交互、 C₂₃ 造型圓潤、C₂₅ 觸碰舒適）；問題型屬性R（ C₆ 物品拿取）。

產品的基本型屬性 M 、期望型屬性O及魅力型屬性A，均會使用戶滿意度提升。剔除7項中性指標及1項負面因子，保留20項有效特征參數作為評價基準。將整體需求目標定義為 A 級要素；中間層依據需求差異分為三個維度：必備需求B₁ 、期望需求 B₂ 、魅力需求 B₃ ；最終形成包含20項指標的完整評價體系，見表2。

3.3智慧養老機器人交互用戶需求權重研究

采用AHP進行需求權重計算，其流程包含四個階段：一是建立層次結構模型；二是創建對比評估矩陣；三是實施權重計算；四是一致性檢驗。

3.3.1 對比評估矩陣構建

AHP模型調研對象為高校設計學科教師以及專注于設計理論研究的學者。根據九點標度法對準則層與指標層各要素進行兩兩對比評估，最終生成評估矩陣：主矩陣A-

（ B₁ ， B₂ ， B₃ )，子矩陣 B₁- ( C₁～C₆ ） B₂- （ C₇～C₁₃ ）、 B₃- (C₁₄～C₂₀)

3.3.2權重計算過程實施

運用幾何平均法對判斷矩陣進行運算，求得各矩陣對應的特征向量 ，隨后通過標準化處理將這些特征向量轉化為具有可比性的權重值 W_i ，方法如下：

通過計算分別得到各評價指標 B₁ 、 B₂ 、 B₃ 以及 C₁～C₂₀ 的權重值，記為 W_i 。

3.3.3一致性檢驗

為確保評估矩陣邏輯一致性，須執行信度評估流程。建立如下驗證模型：

CR=CI/RI

式中：CR———綜合信度評價系數；

CI——量化比較矩陣偏離一致性的程度;

RI- -同階矩陣隨機一致性指標。

當上述式（2）所得的 CR<0.1 時，判定矩陣滿足信度要求。經系統驗證后，得到相關數據：A-（ B₁ ， B₂ ， B₃ ）判斷矩陣CR值為0.062， B₁- （ C₁～C₆ ）判斷矩陣CR值為0.081，B₂- （ C₇～C₁₃ ）判斷矩陣CR值為0.026， B₃- （ C₁₄～C₂₀ ）判斷矩陣CR值為0.0721。各層級評估矩陣CR值均小于0.1，通過判斷矩陣的一致性驗證。

3.3.4結果分析

將用戶需求指標層中各項指標的權重值和相應的準則層的權重值實施對應乘積運算，最終獲得多維需求特征的綜合重要性分布，計算結果見表3：

表3中的結果證明，用戶需求前五為：簡單操作、自動充電、普適人體、結實耐用和界面清晰。核心訴求是零認知負荷的自主功能，其中界面和耐用性需求反映了技術恐懼心理，自動充電保障服務連續性，普適人體構成硬件包容閾值，為適老化產品決策提供量化依據。

3.4智慧養老機器人交互方案構思

智慧養老機器人設計以老年用戶需求為核心，重點保障功能實用、安全和易用。通過簡化操作、優化充電和人體工學設計確保無障礙使用，整合健康監測、緊急呼叫等基礎照護功能。采用耐用材料和清晰界面增強可靠性。同時注重情感交互，通過語音、表情等緩解孤獨感，結合健康數據提供個性化服務。未來需建立反饋機制持續優化，實現技術與人文關懷平衡的養老生態。

4結語

本研究基于用戶需求，采用需求屬性劃分和權重排序方法優化智慧養老機器人交互系統。通過KANO-AHP模型提升了設計合理性。但受限于問卷樣本量，研究嚴謹性受到了一定程度的限制。隨著未來老齡化加劇，智慧養老機器人將在老年人生活中扮演越來越重要的角色。

參考文獻：

[1］汪致遠，王錚，鄧嶸，等.基于使用意愿的家庭養老服務機器人設計研究[J].包裝工程，2025，46（6）：36-46.

[2」申琦，關心怡.陪伴機器人與智慧養老：基于動態使用過程的實驗觀察［J］.現代傳播（中國傳媒大學學報），2024，46(9):66-75.

[3］葉德輝，陶純良，段東.集成Kano/AHP/TOPSIS的老年智能輪椅產品設計路徑研究[J].包裝工程，2025，46（2）：311-322.

[4］王清，曾羽龍，李曼，等.基于SAPAD-AHP法的外骨骼設計研究[J].科技和產業，2023，23（18）：222-225.

［5］龐廣風.基于用戶體驗的家庭助老服務機器人交互設計研究［D］.揚州：揚州大學，2022.