李美 丁滿 袁夢娟

摘 要：本文從老年人無意識行為角度出發(fā)，將情境感知技術(shù)應用到智慧養(yǎng)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(tǒng)、被動的服務模式轉(zhuǎn)換為主動、合理的智慧型養(yǎng)老服務新模式，從而提高機器人的服務質(zhì)量。

關(guān)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(yǎng)老將成為解決養(yǎng)老難題新的發(fā)展趨勢。在人口老齡化浪潮加大及智慧養(yǎng)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(guān)注。我國智慧養(yǎng)老型服務機器人存在巨大的市場潛力和發(fā)展空間。

1 智慧養(yǎng)老型服務機器人的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著智能技術(shù)的不斷進步，以及居家智慧養(yǎng)老模式的興起，在家庭環(huán)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(fā)展。但由于發(fā)展時間短，現(xiàn)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(fā)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?？谡Z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(shù)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(xiàn)，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(tǒng)計。根據(jù)沙春發(fā)[1]等人提出的無意識設計方法，只保留發(fā)生頻率大于30%的同類無意識行為。

情境感知技術(shù)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(shù)的基礎內(nèi)容，由用戶基本信息與用戶有關(guān)的環(huán)境信息兩部分組成。對智慧養(yǎng)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(guān)系等等。環(huán)境信息包括天氣、室內(nèi)溫濕度、亮度和環(huán)境噪音等空間物理信息，以及季節(jié)、時令等時間信息。[3]

通過情境感知技術(shù)，智慧養(yǎng)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(huán)境相關(guān)的低層情境信息，即時掌握老年人的無意識行為，并對數(shù)據(jù)信息進行系統(tǒng)、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(yǎng)老型服務機器人交互設計研究

3.1 智慧養(yǎng)老型服務機器人交互設計流程

交互設計的目的是讓產(chǎn)品更易用，并且讓用戶使用更愉悅，提升用戶體驗。結(jié)合老年人與智慧養(yǎng)老型服務機器人交互過程，可以歸納出智慧養(yǎng)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(jù)情境信息編寫無意識行為和對應需求數(shù)據(jù)信息庫，主動識別無意識行為分析評估數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)用戶和環(huán)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(jù)分析結(jié)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(yōu)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(xiàn)，根據(jù)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(yǎng)老型服務機器人交互設計要素分析

根據(jù)我國“智慧養(yǎng)老”的發(fā)展現(xiàn)狀和模式，結(jié)合老年人日常生活場景及活動內(nèi)容，我們可以將智慧養(yǎng)老型服務機器人的服務項目歸納為生活照護、安全保衛(wèi)、健康監(jiān)測、應急救助、休閑娛樂、學習分享6個方面。結(jié)合智慧養(yǎng)老型服務機器人交互過程，分析得出智慧養(yǎng)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(huán)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(zhuǎn)底輪和制動裝置，平穩(wěn)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(zhuǎn)、彎曲，手掌及手指相互配合，實現(xiàn)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(jié)語

智慧養(yǎng)老型服務機器人“主動性”服務模式將成為未來的發(fā)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(guān)系，使產(chǎn)品交互過程越來越趨于人性化。通過情境感知技術(shù)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(fā)，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(shù)與系統(tǒng)[J].集成技術(shù)，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(yè)大學建筑與藝術(shù)設計學院實驗師。