席銀聯(lián) 董繼先 賀雪梅

摘要：探求感性意象和兒童陪伴機器人設計要素的對應關系，以及方案評價中評價指標的相互影響性。借助AHP法確定評價指標，構造矩陣，得出相對權值。再用PUGH矩陣對方案進行篩選、評分和排序，得出最優(yōu)方案。實現(xiàn)對產品的綜合評價。并將產品方案的分析結果與相應銷售數(shù)據進行驗證，為產品評價方法提供一定的依據。評價結果幫助兒童陪伴機器人造型設計系統(tǒng)的建立提供理論依據，為優(yōu)選產品方案提供有效的決策工具。

關鍵詞：PUGH矩陣 層次分析法 兒童陪伴機器人 設計評價

中圖分類號：TB47文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2019）11-0054-04

一、舊城區(qū)里分公共空間概念與現(xiàn)狀

隨著工作和生活壓力的增加以及知識加速迭代，家長對孩子們的早教變得力不從心。在2019年政府工作報告中，李克強總理指出，要加快培育壯大包括人工智能在內的新興產業(yè)，“人工智能”被第三次寫入政府工作報告，并且近年內放寬二胎政策，兒童的教育市場將會越來越迅速地發(fā)展。作為當前國內家用智能機器人的主要方向之一，兒童智能早教機器人市場也在快速發(fā)展。與普通玩具不同的是，兒童陪伴機器人與兒童之間的互動性更完善。而如今市面中兒童陪伴機器人實現(xiàn)了從無到有并且爆發(fā)式增長。面對這么多產品入局，產品如何從充滿競爭的市場中脫穎而出，選出最好的方案以及實現(xiàn)高效的客觀評價變得至關重要。方案評價對于產品的方案設計中是一個重要的環(huán)節(jié)，方案評價的結果對于后面的制造和方案設計有巨大的影響。這里采用AHP與PUGH決策矩陣結合方法，對產品方案進行評價。

一、兒童陪伴機器人

兒童陪伴機器人屬于服務機器人的細分領域，出現(xiàn)在網絡時代，功能以語音交互，視頻通話與監(jiān)控體驗，兒童教育內容和情感陪伴方面居多，突出陪伴兒童健康成長與互動教育的特點。具有兒童教育和陪伴角色的機器人備受家長和市場熱捧，兒童陪伴機器人具有巨大的市場空間。市面上的兒童陪伴機器人針對學前期兒童設計居多，幼兒期指，到歲的兒童，他們處于神經系統(tǒng)不斷發(fā)育階段，是學齡前兒童提升言語思維，情感道德的重要時期。

圖1中的兒童陪伴機器人根據機器人結構分為四種，其中圖1a為不可移動式機器人，成本低，無法移動，只能放在平面上;圖1b為輪式移動機類似于車輪的驅動，結構簡單且穩(wěn)定性高、但只能行走于室內平坦地面;圖1c為履帶式機器人，將無限軌道卷繞在輪子上，越野機動性好，但重量重且結構復雜;圖1d為雙足仿人型機器人，以剛性構件通過轉動副聯(lián)接實現(xiàn)對身體的支撐及連續(xù)地協(xié)調運動，各關節(jié)之間可以有一定角度的相對轉動。特點是能夠跨越障礙物，但成本較高且控制系統(tǒng)復雜。

二、基于AHP-PUGH優(yōu)化產品方案流程

（一）構建兒童陪伴機器人方案評價指標體系。為了使兒童陪伴機器人的方案評價得到較為客觀的結果，在該結構模型中，數(shù)值的標度由7位行業(yè)專家、5名專業(yè)設計師、3位兒童陪伴機器人銷售員和15名孩子家長共同完成。文中通過產品廣告、宣傳冊、相關文獻、網上調研和用戶訪談等途徑獲得有關兒童陪伴機器人共50個評價指標。使用KJ法和專家小組討論篩選出13個最能代表用戶對兒童陪伴機器人評價的典型詞匯。將綜合的因素分為若干具體的層次，與此同時支配下一層因素的作用，構建遞階層次結構模型。就兒童陪伴機器人設計評價A分為三方面評價指標，分別為功能指標B₁，色彩指標B₂，形態(tài)指標B₃，構建一級評價指標集A={B₁，B₂，B₃}構建二級評價指標集B₁={C₁，C₂，C₃，C₄，C₅，C₆}，B₂={C₇，C₈，C₉，C₁₀}，B₃={C₁₁，C₁₂，C₁₃}，最終得到兒童陪伴機器人的評價指標體系，如圖2。

（二）運用AHP確定評價指標的權重。層次分析法是20世紀70年代中期由美國運籌學家提出的一種定性與定量分析相結合的多目標評價方法指將決策問題最佳方案的有關元素分解成目標層、準則層以及方案層，進行分解、判斷與綜合，并將定性和定量結合，便于決策者之間的溝通的一種系統(tǒng)分析方法。

3.綜合排序計算：方案層各方案對目標層的合成權重，由計算出的層次權重通過加權的方法得到，公式所得組合權向量需要檢驗其一致性，假如公式運算所得，即可按照組合權向量計算的得分進行排序選優(yōu)，否則需要重新構造成對比較陣。

（三）基于PUGH矩陣的方案選擇。決策矩陣分析是由英國管理學家斯圖爾特，有提出的一種多因素輔助決策工具，因此該方法也被稱為普氏分析或者多因素輔助分析。復雜的多因素決策需要為潛在的影響因素建立復雜的數(shù)學模型并且用高等數(shù)學的方式來分析。

1.建立PUGH矩陣：首先，列出所有的選擇項，然后列出對作出決定有重要影響的因素。其中，評價標準放在PUGH矩陣的橫行，可選擇方案放在PUGH矩陣的縱列，在若干現(xiàn)有方案中根據評價標準挑選出一個基準方案。第二步，其中，PUGH矩陣中以m為評價標準的情況下，基準方案與可選擇方案n的比較值稱為P_abo+、0、一這三種元素分別代替不同的取值，比較基準方案與可選擇方案，其中“+”代表可選方案優(yōu)于基準方案，“S”代表可選方案相同于基準方案，“-”代表可選方案劣于基準方案。對基準方案與可選擇方案符號進行統(tǒng)計，之后計算出可選方案的總體得分，并對這些得分進行從高到低統(tǒng)計排序，得出可選擇方案的排序，最終獲得最優(yōu)的方案。通過兩兩之間互相權衡對比時，獲得的不僅僅是可選擇方案中的最佳方案，還會發(fā)現(xiàn)其余可選擇方案中優(yōu)秀的方案，以便對以后的設計方案進行完善和補充。通過與基準方案對比獲得的綜合得分高的可選擇方案需進行后面的評分同時進行比較的可選擇方案不要超過20個。

三、兒童陪伴機器人產品方案評價

以市面上暢銷的不同類型的兒童陪伴機器人作為待評價的產品方案。而如今市面中兒童陪伴機器人實現(xiàn)了從無到有并且爆發(fā)式增長。面對這么多產品入局，產品如何從充滿競爭的市場中脫穎而出，針對該問題，運用基于AHP-PUGH的法進行選擇最優(yōu)方案。

（一）AHP確定評價指標的權重值。根據兒童陪伴機器人特性，通過用戶訪談對市場進行調研，首先用AHP法對兒童陪伴機器人評價指標中的功能因素B₁、色彩因素B₂、形態(tài)因素B₃成對比較，構造比較矩陣并進行一致性檢驗。對兒童陪伴機器人評價指標中的功能因素B₁、色彩因素B₂、造型因素B₃中的各個子評價指標B₁={C₁，C₂，C₃，C₄，C₅，C₆}，B₂={C₇，C₈，C₉，C₁₀}，B₃={C₁₁，C₁₂，C₁₃}分別進行成對比較，計算得出權重計算。

說明當潛在消費者選購兒童陪伴機器人時，最為注重的是兒童陪伴機器人的功能有效，其次是兒童陪伴機器人形態(tài);而潛在消費者最不關注的是兒童陪伴機器人的色彩。

通過功能指標層的計算權重，可以看到對于目標層而言，人機語音交互指標，遠高于英漢互譯，驗證調研時用戶普遍認為與兒童互動更具有吸引力的觀點，說明兒童陪伴機器人的人機互動功能仍然是兒童陪伴機器人設計的重中之重。排名其次的是遠程親子對話，權重的計算結果與用戶調研結果吻合，說明家長在選購兒童陪伴機器人時，在功能上對于遠程親子對話十分看重，說明兒童陪伴機器人設計師需要在此項的設及上加強功能性，同時優(yōu)化用戶體驗，將遠程通話，親子互動作為兒童陪伴機器人的賣點。在形態(tài)方面，機器人獨創(chuàng)性更有吸引力，均衡性和變化性則占比重不相上下;色彩方面，注重融合性是設計師需要認真重視的要素。

（二）基于PUGH矩陣的兒童陪伴機器人選擇

1.產品方案初步篩選：對產品方案運用頭腦風暴的方法生成大量兒童陪伴機器人構思，進行認真比對、全面評價和綜合，選出6們兒童陪伴機器人產品方案構建用于篩選的初步的PUGH決策矩陣，如表4。

以方案E為參考方案，通過其他可選擇方案與E方案的對比，對+、-、S進行統(tǒng)計，從何的出不同方案的凈分數(shù)，將A方案、B方案、C方案、D方案、F方案所得凈分數(shù)進行大小排序。通過排序篩選得出排名靠前的三個方案，如圖3。

2.設計方案概念評分：經選取上述市面上三種不同類型的兒童陪伴機器人作為待評價的產品方案，針對兒童陪伴機器人進行用戶訪談，對100位3到7歲之間兒童進行調查，獲取98份有效問卷。經過對調查結果整理，把三款兒童陪伴機器人方案在功能因素、色彩因素、形態(tài)因素的數(shù)據進行統(tǒng)計，構建評分PUGH決策矩陣，兒童陪伴機器人產品方案評價結果，如表5。

（三）評價結果分析與驗證

1.結果分析

（1）通過PUGH矩陣得出，方案B阿爾法的用戶體驗得分最高，為16.41.其次是方案D優(yōu)必選為9.39.緊接著是方案E金小帥，為9.094。這三款后兩款兒童陪伴機器人，與方案B阿爾法相比存在較大的差距。

（2）從二級指標評價中可以看出：在功能指標上，方案B超越方案D排名第一，得益于其人機交互語音系統(tǒng)，用生動的神態(tài)類似人的行為與兒童智能對話。人機交互語音系統(tǒng)內有可以準確識別童聲的智能語音，該系統(tǒng)還能對兒童的語句進行有趣的回應，加上可愛呆萌的外形設計和十分擬人的活潑性格受到兒童們的青睞。而其在遠程親子對話方面也表現(xiàn)突出，家長都注重陪伴兒童的成長生活，然而往往大部分八零后家長忙于工作無法時刻陪伴孩子，而遠程高清視頻填補這一空缺。無論何時只需家長用自己的手機就能與孩子面對面互動，同時兒童陪伴機器人還可以試試通過攝像頭記錄孩子們的成長生活。而方案D與方案E在此方面稍遜于方案B;對于形態(tài)方面，現(xiàn)在的兒童陪伴機器人都設計的較為可愛，但由于方案E與孩子交互式用到顯示屏，通過平面電子屏表現(xiàn)有趣的面部表情相比立體形象的面部表情來說稍遜，而方案A表面光滑處理，加上考慮兒童舒適抱、握的輪廓造型，讓其更安全、舒適地融入兒童的生活環(huán)境在形態(tài)方面表現(xiàn)突出。

（3）以兒童陪伴機器人為研究對象，經實證分析發(fā)現(xiàn)，用戶與產品之間的交互感知是影響兒童對其的持續(xù)吸引力的重要因素，其具體表現(xiàn)在兒童與陪伴機器人的交互功能，交互形態(tài)，交互動作來保持;其次，功能與形態(tài)結合的創(chuàng)新性顯著影響兒童陪伴機器人的市場競爭力，通過挖掘新的用戶需要，減少無關的功能累加，從而提高用戶體驗。同時，越強的形態(tài)感知會使兒童更容易對陪伴機器人青睞。再次，色彩的搭配與易讀性結合提升產品易用性。

（4）總體來看，盡管產品出現(xiàn)在許多家庭中，但我國兒童陪伴機器人用戶購買量總體偏低，兒童使用量偏少。這是由于我國人工智能技術不夠成熟且需要高昂成本費用，除了產品外形不同之外，大部分的兒童陪伴機器人的功能過于同質化。伴隨著智能技術和硬件發(fā)展成熟的未來，產品成本慢慢降低，不久的將來，兒童機器人會走入千萬普通家庭的生活。

2.結果驗證：因為方法的不確定性，所以從其他角度來輔助驗證用AHP-PUGH綜合評價B、D、E方案的評價結果。從用戶購買兒童陪伴機器人途徑中選取比例最高的電子商務網站京東發(fā)布的數(shù)據進行驗證。從銷量數(shù)據來看，調查京東商城京東自營旗艦店如圖4.京東商城京東自營旗艦店的兒童陪伴機器人銷量大并且品牌豐富，銷售量參考2019年4月數(shù)據，如表6。

從表6的銷量排名來看，順序與AHP-PUGH綜合評價排名結果基本一致即使三個方案價格高低不一且沒有按價格順序排列，表明方案B的用戶體驗受到用戶廣泛認可。因此從銷量的角度來看，AHP-PUGH綜合評價兒童陪伴機器人方法是可行的。同時，從已購產品用戶進行驗證來看，對方案B、D、E在京東商城京東自營旗艦店好評率相互對比，好評率參考2019年4月數(shù)據，如圖5。京東商城的手機好評度來看，科大訊飛阿爾法大蛋機器人的好評度最高，為99%，其次是優(yōu)必選悟空機器人和智力快車機器人分別為98%以及97%，這和AHP-PUGH評價結果吻合。

總體上，從兩個角度好評度以及銷量對AHP-PUGH綜合評價方法進行驗證，證實此方法是可行的。

結語

（1）兒童陪伴機器人造型影響因素較多，單一變量難以定量分析，運用AHP-PUGH法對兒童陪伴機器人進行評價分析以及驗證方法準確性，從功能、形態(tài)以及色彩出發(fā)構建13個子評價指標體系。（2）為更好把握設計的方向，使方案的篩選客觀、全面、真實問題，建立AHP-PUGH綜合評價體系對兒童陪伴機器人造型設計進行了定量評價，幫助產品研發(fā)過程中的準確決策環(huán)節(jié)。模型中較多的評價因素參與了評判，主觀與客觀相結合使權重分配與指標量化，評價結果更準確有效。（3）此項研究中為便于對AHP-PUGH方法的效果進行驗證，采用已上市的產品組成備選方案。目前設計方案的研究方法大多也依據市場已有產品的評價推演設計方案的決策，并得到較好的指導意義。