基于无意识行为的智慧养老型服务机器人交互设计研究

李美 丁满 袁梦娟

摘 要：本文从老年人无意识行为角度出发，将情境感知技术应用到智慧养老型服务机器人的交互设计中，探讨了使服务机器人主动服务于老年人的交互设计流程，进而将服务机器人传统、被动的服务模式转换为主动、合理的智慧型养老服务新模式，从而提高机器人的服务质量。

关键词：无意识行为;服务机器人;情境感知;交互设计

我国老龄化人口不断增加，未来20年我国将进入老龄化高峰，智慧养老将成为解决养老难题新的发展趋势。在人口老龄化浪潮加大及智慧养老的大背景下，适老性服务机器人的智能化和可用性将备受社会各界的关注。我国智慧养老型服务机器人存在巨大的市场潜力和发展空间。

1 智慧养老型服务机器人的发展现状

近年来，随着智能技术的不断进步，以及居家智慧养老模式的兴起，在家庭环境中使用并能够帮助老年人完成日常任务的服务机器人也在迅猛发展。但由于发展时间短，现有服务机器人的智慧性不足，在交互设计方面仍需依托语音、文字或其他界面的操作向服务机器人发送指令，且操作烦琐，老年人无法熟练使用，导致最终放弃使用。并且在语音指令中，相当多的老年人普通话标准低，加之日常口语化的指令不符合机器人识别的标准，常常造成对老年人需求的误判。事实上，服务机器人普遍忽视老年人的肢体语言，而大量的肢体语言是十分重要的无意识行为，服务机器人被动的接收模式，降低了对用户心理变化和需求的感知，忽视了老年人的精神需求和情感交流。

2 运用情境感知技术获取老年人无意识行为信息

老年人的无意识行为是其需求的外在表现，是可以充分反映其本能需求的。老年人的无意识行为存在无序性，且類别庞杂，难以一一统计。根据沙春发[1]等人提出的无意识设计方法，只保留发生频率大于30%的同类无意识行为。

情境感知技术包括对情境信息的感知、获取、处理和反馈4个过程。[2]其中，情境信息是情境感知技术的基础内容，由用户基本信息与用户有关的环境信息两部分组成。对智慧养老型服务机器人而言，用户基本信息主要包括老年人的年龄、身体状况、个人习惯、日常需求、社会关系等等。环境信息包括天气、室内温湿度、亮度和环境噪音等空间物理信息，以及季节、时令等时间信息。[3]

通过情境感知技术，智慧养老型服务机器人利用不同智能识别设备自主地获取与老年人和环境相关的低层情境信息，即时掌握老年人的无意识行为，并对数据信息进行系统、实时的分析，得出可以直接使用的高层情境信息，最终对需求形成完整、科学的判断，简化交互过程。

3 智慧养老型服务机器人交互设计研究

3.1 智慧养老型服务机器人交互设计流程

交互设计的目的是让产品更易用，并且让用户使用更愉悦，提升用户体验。结合老年人与智慧养老型服务机器人交互过程，可以归纳出智慧养老型服务机器人的交互设计流程。

信息输入阶段：确定服务场景，获取并筛选老年人无意识行为动作。

信息处理阶段：根据情境信息编写无意识行为和对应需求数据信息库，主动识别无意识行为分析评估数据信息，并根据用户和环境信息得出无意识行为所指的对应需求。

信息输出阶段：根据分析结果，征得用户同意后，自主输出相应的服务项目。同时，由于老年人性格特征、生活习惯存在差异性，在输出服务时要优先考虑老年人的行为习惯等因素。

交互设计阶段：是整个服务机器人设计的最终实现，根据前三个阶段推导出相应的交互设计要素，进而指导服务机器人的交互设计过程。

3.2 智慧养老型服务机器人交互设计要素分析

根据我国“智慧养老”的发展现状和模式，结合老年人日常生活场景及活动内容，我们可以将智慧养老型服务机器人的服务项目归纳为生活照护、安全保卫、健康监测、应急救助、休闲娱乐、学习分享6个方面。结合智慧养老型服务机器人交互过程，分析得出智慧养老型服务机器人应具备界面显示、图像/行为识别、移动抓取、语音交互、信号反馈5个功能要素，进而得出其交互设计要素。

界面显示功能要素：服务机器人需要向用户展示即时接收的图像或是文字信息，因此需要一块液晶显示屏幕。

图像/行为识别功能要素：服务机器人需要通过摄像头等感应设备识别用户身份、行为和对周围环境的判断。为扩大识别范围，智能设备需要安装在服务机器人的顶部。

移动抓取功能要素：服务机器人需要安装旋转底轮和制动装置，平稳行走并能随时制动。为了使机器人可以自由抓取物品，需要设计仿人机器人上肢手臂，包括手臂旋转、弯曲，手掌及手指相互配合，实现快速、准确抓握，并在移动过程中可以承受物品的重量。

语音交互功能要素：服务机器人通过话筒和音响与用户进行语音交流，为保证接收语音清晰，话筒和音响的位置应设置在服务机器人主体中心。

信号反馈功能要素：服务机器人可以通过指示灯颜色变化、闪烁频率，或是机器人面部表情变化来向用户反馈信号。

4 结语

智慧养老型服务机器人“主动性”服务模式将成为未来的发展趋势。将无意识行为运用到服务型机器人交互设计中，建立人与机器人、服务之间最为恰当和谐的关系，使产品交互过程越来越趋于人性化。通过情境感知技术识别老年人无意识行为，分析其需求，从而主动为老年人提供更好、更贴切的服务。

参考文献：

[1] 沙春发，卢章平，李瑞.一种理性的无意识设计方法[J].包装工程，2016（06）：114-118.

[2] 刘景泰，张森，孙月.面向智能家居/智慧生活的服务机器人技术与系统[J].集成技术，2016，5（03）：38-46.

[3] 丁满，袁梦娟，白仲航，张晓.基于用户无意识行为的服务机器人交互设计[J].包装工程，2018（10）：91-95.

作者简介：李美，河北工业大学建筑与艺术设计学院实验师。