趙繁

當(dāng)前，社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能也在快速發(fā)展，兒童陪伴機(jī)器人逐漸進(jìn)入到人們的生活當(dāng)中，和傳統(tǒng)兒童玩具相比較，兒童陪伴機(jī)器人與兒童的互動(dòng)性更強(qiáng)，情感交流更為密切，也會(huì)形成更加和諧健康的家庭環(huán)境，從而會(huì)促進(jìn)兒童的健康快樂(lè)的成長(zhǎng)。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈正相關(guān)，越來(lái)越多的智能機(jī)器人走到人們的工作和生活之中。一個(gè)兒童的完整童年離開(kāi)不了父母的陪伴，但是缺少陪伴的兒童卻占了很大的一個(gè)比重，所以兒童陪伴機(jī)器人逐漸被更多家庭所接受。

1緒論

1.1研究背景

陪伴機(jī)器人中最重要的就是用戶人群與其進(jìn)行有效有趣味的交互。未來(lái)兒童陪伴機(jī)器人將具有模仿人類的思維方式，它們不但能夠能與人類一樣適應(yīng)動(dòng)態(tài)的環(huán)境，還可以通過(guò)與環(huán)境的交互獲取新知識(shí)。獲取新知識(shí)繼而與用戶進(jìn)行交互學(xué)習(xí)，可以將學(xué)習(xí)到的新知識(shí)傳達(dá)給用戶。課題研究的目的一是為了讓兒童擁有一個(gè)不缺少父母陪伴的童年，使兒童在和諧的家庭中健康成長(zhǎng)，促使兒童陪伴機(jī)器人和兒童的互動(dòng)，互動(dòng)方式和場(chǎng)景也會(huì)不斷豐富，提升兒童的參與感;二是為需要開(kāi)發(fā)兒童陪伴產(chǎn)品的個(gè)人或公司提供設(shè)計(jì)研究的參考，設(shè)計(jì)出能夠真實(shí)有效解決兒童陪護(hù)和情感問(wèn)題的好產(chǎn)品。

兒童心理素質(zhì)和性格是不斷變化的，在不同的階段不同的表現(xiàn)并且差異很大。現(xiàn)在來(lái)看，我國(guó)在兒童陪伴機(jī)器人這方面的研究相對(duì)緩慢，當(dāng)前的兒童陪伴機(jī)器人設(shè)計(jì)中，目前有以下幾點(diǎn)問(wèn)題等待解決。

（1）兒童陪伴機(jī)器人理論匱乏，自主研發(fā)能力落后?，F(xiàn)有陪伴機(jī)器人主要集中在護(hù)理及助老機(jī)器人的設(shè)計(jì)上。

（2）服務(wù)類機(jī)器人服務(wù)平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)體系有待提升。我國(guó)兒童陪伴機(jī)器人研究處于起步階段。

1.2 國(guó)內(nèi)外陪伴機(jī)器人研究現(xiàn)狀

1.2.1 國(guó)內(nèi)服務(wù)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，服務(wù)機(jī)器人需求潛力巨大。2018 年，我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到 87.4 億美元，其中服務(wù)機(jī)器人18.4 億美元占比 21%，而家用服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 8.9 億美元，占比 48.4%。我國(guó)服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)迅速。

1.2.2 國(guó)外服務(wù)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀

國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（International Federation of Robotics）IFR按照從事的工作類型，把機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人與服務(wù)機(jī)器人兩大類。將服務(wù)機(jī)器人定義為：一種半自主或全自主工作的機(jī)器人，它能完成有益于人類的服務(wù)工作，但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備。

1.3研究的目的及意義

隨著城市生活節(jié)奏的加快，全國(guó)近7成父母沒(méi)有時(shí)間陪伴孩子，近2/3的兒童與手機(jī)ipad為伴，家長(zhǎng)無(wú)法給予孩子的不再是物質(zhì)上的滿足而更多是“有效陪伴”的時(shí)間。兒童成長(zhǎng)必然經(jīng)歷學(xué)前期認(rèn)知社會(huì)的主要階段的重要人生階段，在這個(gè)階段，孩子的成長(zhǎng)環(huán)境與孩子的人生觀、世界觀、價(jià)值觀息息的形成相關(guān)，為此應(yīng)該從兒童學(xué)前期開(kāi)始培養(yǎng)兒童三觀的正確性。

2 用戶群體研究

研究用戶人群是兒童陪伴機(jī)器人人機(jī)界面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，有價(jià)值的產(chǎn)品源于對(duì)使用用戶人群動(dòng)機(jī)和需求的了解。本文以學(xué)前初期（3-6歲）兒童作為研究對(duì)象，經(jīng)查閱學(xué)前初期兒童的相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)3-6歲兒童的感知能力、認(rèn)知能力以及行動(dòng)水平特點(diǎn)三方面進(jìn)行具有針對(duì)性、詳細(xì)的概括;從3-6歲兒童的生理結(jié)構(gòu)、心理、行為動(dòng)機(jī)與需求三個(gè)角度為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)用戶群體進(jìn)行研究。

3 兒童特征和陪伴機(jī)器人相關(guān)理論及交互概述

3.1兒童特征概述

不同的家庭撫養(yǎng)類型對(duì)兒童發(fā)展造成不同影響，和母親生活在一起的兒童通常能得到更好的養(yǎng)育和照料，缺乏父親教養(yǎng)家庭中的孩子比正常家庭中的孩子孤獨(dú)感強(qiáng)。學(xué)前初期兒童的心理研究是從本能層進(jìn)階到行為層和反思層，從兒童的表情行為語(yǔ)氣等方式進(jìn)行觀察和調(diào)研。

3.2 家用服務(wù)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)

機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)從工業(yè)機(jī)器人到家用機(jī)器人的轉(zhuǎn)變，不僅在于機(jī)器人核心組件的不斷發(fā)展完善及智能化，更在于涉及人機(jī)交互的相關(guān)技術(shù)也不斷完善，為家用服務(wù)機(jī)器人的人機(jī)交互提供可能。

服務(wù)機(jī)器人作為未來(lái)家庭應(yīng)用中的重要環(huán)節(jié)，不僅從功能上逐漸開(kāi)發(fā)完善，在其智能化的性能上也不斷提高，關(guān)注機(jī)器人人性化和感知智能化是機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的交互趨勢(shì)。其所涉及的通信協(xié)議接口、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、傳感器單元應(yīng)用等技術(shù)的發(fā)展，都會(huì)推動(dòng)服務(wù)機(jī)器人行業(yè)進(jìn)步。網(wǎng)絡(luò)通信、導(dǎo)航定位、智能決策控制、驅(qū)動(dòng)技術(shù)等技術(shù)作為服務(wù)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)是支持其運(yùn)行的基礎(chǔ)技術(shù)支撐。

3.3交互設(shè)計(jì)的概述

交互設(shè)計(jì)是指兩個(gè)或多個(gè)互動(dòng)個(gè)體之間交流的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，使之相互配合， ?共同達(dá)成某種目的。人機(jī)交互（Human-computer Interaction/Human-machine Interaction）是一門研究系統(tǒng)與用戶之間交互行為的學(xué)科。國(guó)際工效學(xué)協(xié)會(huì)給出人機(jī)工程學(xué)的定義：人機(jī)工程學(xué)是研究系統(tǒng)中人與其他組成部分關(guān)系的一門學(xué)科，并運(yùn)用其理論、原理、數(shù)據(jù)和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，以優(yōu)化系統(tǒng)的功效和人的健康之間的關(guān)系。

4 兒童陪伴機(jī)器人交互研究

4.1 兒童陪伴機(jī)器人研究?jī)?nèi)容及方法

兒童陪伴機(jī)器人研究的最終目的，是為了讓兒童能更方便快捷的使用機(jī)器人產(chǎn)品。通過(guò)用戶訪談和交互分析，對(duì)用戶使用產(chǎn)品功能、操作頻率、使用場(chǎng)景、利益相關(guān)人等的分析，找出用戶需求、用戶痛點(diǎn)和產(chǎn)品機(jī)會(huì)點(diǎn)，以降低用戶的操作困難，提高用戶使用率。在交互設(shè)計(jì)領(lǐng)域，主要通過(guò)觀察法、文獻(xiàn)研究法，有計(jì)劃地搜集交互設(shè)計(jì)歷史材料、現(xiàn)實(shí)情況材料，對(duì)交互理論進(jìn)行系統(tǒng)的了解。

兒童陪伴機(jī)器人的操作是一個(gè)復(fù)合的操作活動(dòng)，在實(shí)現(xiàn)某一功能前需要兒童發(fā)出更多的操作指引性指令。將陪伴機(jī)器人根據(jù)交互行為的心理過(guò)程進(jìn)行分析，從第一視覺(jué)感知到完成整個(gè)交互體驗(yàn)后留下的直觀感受及評(píng)價(jià)流程，即目的、計(jì)劃、動(dòng)作實(shí)驗(yàn)、感知反饋、認(rèn)知。

4.2兒童陪伴機(jī)器人用戶研究

本次研究旨在通過(guò)交互設(shè)計(jì)的方法，盡可能挖掘用戶對(duì)兒童陪伴機(jī)器人的需求及使用痛點(diǎn)，發(fā)展機(jī)會(huì)點(diǎn)，對(duì)兒童陪伴機(jī)器人相關(guān)功能進(jìn)行優(yōu)化。

從發(fā)表的期刊雜志、論文及其它資料中，對(duì)已有的或概念設(shè)計(jì)的家用服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行歸納整理，是本次桌面研究的重點(diǎn)。桌面研究旨在通過(guò)需求溝通、需求細(xì)分、收集執(zhí)行、篩選整理和報(bào)告輸出四個(gè)板塊，對(duì)相關(guān)競(jìng)品的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)做總結(jié)。

（1）需求溝通

該部分需要明確本次桌面研究的研究目的，判斷可利用的信息資源范圍。本次桌面研究主要為之后的研究提供研究方向和已有技術(shù)信息支撐，主要針對(duì)家庭服務(wù)機(jī)器人的現(xiàn)有產(chǎn)品及概念設(shè)計(jì)進(jìn)行搜索，包括相關(guān)前沿交互技術(shù)的檢索。最終目的是為將機(jī)器人操作區(qū)域進(jìn)行分類比較，得到產(chǎn)品啟發(fā)點(diǎn)。

（2）需求細(xì)分

需求分析可將調(diào)研產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、機(jī)會(huì)點(diǎn)及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行歸納整理，同時(shí)針對(duì)本次研究的特定目的即需要對(duì)機(jī)器人的操作區(qū)域進(jìn)行分類比較，也應(yīng)增加對(duì)調(diào)研產(chǎn)品操作區(qū)域的細(xì)分研究。

（3）篩選整理

根據(jù)對(duì)本次桌面研究的目的和需求細(xì)分要求，對(duì)收集到的所有兒童陪伴機(jī)器人進(jìn)行整理歸納，最后選取10款最具典型性的產(chǎn)品進(jìn)行分析。在對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)分析方面，均來(lái)自已有該產(chǎn)生使用經(jīng)驗(yàn)的用戶對(duì)其進(jìn)行的點(diǎn)評(píng)。

（4）象限法分析

通過(guò)象限法分析對(duì)以上 10 個(gè)樣品進(jìn)行分類，以樣品中差異化較大的兩個(gè)指標(biāo)作為分類標(biāo)準(zhǔn)。分別為仿人和非仿人，有屏幕和無(wú)屏幕交互。

5 兒童陪伴機(jī)器人交互構(gòu)建

5.1兒童陪伴機(jī)器人的概念

通過(guò)前面對(duì)兒童陪伴機(jī)器人的背景、現(xiàn)狀、交互設(shè)計(jì)以及兒童群體的深入挖掘分析，發(fā)現(xiàn)在使用產(chǎn)品時(shí)其行為表現(xiàn)也與成人有很大不同，相應(yīng)設(shè)計(jì)原則、方法和策略也具有獨(dú)特性。

5.2兒童需求

根據(jù)課題中創(chuàng)建的用戶角色分析，可以繼續(xù)對(duì)兒童陪伴機(jī)器人的需求進(jìn)行分析，在此次調(diào)研的兒童及其監(jiān)護(hù)人和父母都對(duì)本課題提出了自身的感受和建議，其中包括以下幾個(gè)兒童的需求關(guān)鍵詞，圓潤(rùn)的外觀、可以交流、操作簡(jiǎn)單、有屏幕等關(guān)鍵詞，

5.3人機(jī)交互原則及應(yīng)用準(zhǔn)則

5.3.1 兒童陪伴機(jī)器人人機(jī)交互原則

人機(jī)交互原則的建立能夠更好的幫助設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，為相關(guān)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。本次研究將魅力屬性定位為用戶多次提及很期待的功能，但目前并沒(méi)有應(yīng)用在兒童陪伴機(jī)器人上的功能，即需求占處于中間值;將期望屬性定位為用戶具有明確需求的，會(huì)因功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)而降低使用體驗(yàn)的功能，即需求占比高但目前沒(méi)有應(yīng)用在產(chǎn)品上的功能;將必備屬性定位為同類產(chǎn)品均具有，且如果沒(méi)有將嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)的功能;將無(wú)差異屬性定位為，無(wú)論是否提供此項(xiàng)需求，都不會(huì)對(duì)用戶滿意度造成影響，即需求占比低且可優(yōu)化的功能。兒童陪伴機(jī)器人人機(jī)交互原則的建立通過(guò)以上用戶訪談及產(chǎn)品操作研究，綜合對(duì)兒童認(rèn)知心理和體能特征的研究，提出兒童陪伴機(jī)器人交互設(shè)計(jì)原則，情感交流原則、一致性原則、體驗(yàn)參與原則和成長(zhǎng)變化原則。

5.3.2 兒童陪伴機(jī)器人交互應(yīng)用準(zhǔn)則

交互應(yīng)用準(zhǔn)則是基于交互原則對(duì)設(shè)計(jì)方法的具體要求，通過(guò)對(duì)四個(gè)原則的分解，得出6點(diǎn)針對(duì)兒童的陪伴機(jī)器人交互應(yīng)用準(zhǔn)則，分別為多通道輸入、個(gè)性化設(shè)計(jì)、體驗(yàn)參與性、直觀的交互、可靠性及圖形化語(yǔ)義原則。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)陪伴機(jī)器人解決兒童的問(wèn)題是一種新的社會(huì)問(wèn)題解決方案。本課題是在吸收國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納兒童生理心理特征及交互設(shè)計(jì)理論等基礎(chǔ)理論，再進(jìn)一步通過(guò)交互行為實(shí)驗(yàn)研究?jī)和瘜?duì)陪伴機(jī)器人的用戶需求進(jìn)行歸納進(jìn)一步探討兒童陪伴機(jī)器人設(shè)計(jì)理念和方法。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，人工智能技術(shù)是結(jié)合了許多計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、邏輯學(xué)等學(xué)科的產(chǎn)物，對(duì)人類的發(fā)展具有絕對(duì)性的作用。機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)需要諸多技術(shù)支撐，如傳感技術(shù)、機(jī)器人晃動(dòng)、機(jī)器人構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)、大數(shù)據(jù)分析、語(yǔ)義識(shí)別等技術(shù)都需要相關(guān)技術(shù)進(jìn)步的前提，具有一定技術(shù)難度。但是在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的科技環(huán)境下，針對(duì)兒童的陪伴機(jī)器人所需相關(guān)技術(shù)具有切實(shí)的實(shí)現(xiàn)可能。