后疫情时代隔离酒店机器人功能设计研究

赵晨，马云，俞琳，刘何渲

后疫情时代隔离酒店机器人功能设计研究

赵晨，马云，俞琳，刘何渲

（西安工程大学，西安 710048）

为应对病毒不断变异，传播范围变广，传播能力增强，人群感染基数不断增加的后疫情时代。减轻隔离酒店（医学集中隔离观察点）医护人员及相关工作人员的工作负担，有效地提高工作效率，提升对用户的服务质量。采用定量和定性的研究方法，通过KJ亲和图法对17项功能指标根据亲和度进行分组，找出用户的显性、隐性和其他需求。通过SPSS26.0软件对问卷数据中的用户需求因子进行主成分分析，提取出三个主成分因子并对其命名，并将用户的需求进行降维并排序，以此为依据对隔离酒店机器人的功能进行设计优化。通过挖掘用户需求，明确隔离酒店机器人功能与用户之间的映射关系，并采用数据分析与信效度检验验证其合理性。根据调研结论进行机器人设计，以用户体验与反馈来验证其功能设计的一致性与高效性，能够较好地满足用户需求。

后疫情时代；隔离酒店机器人；需求分析；功能性设计研究；因子分析

2020年年初爆发的新冠疫情已成为全球范围内的重大公共卫生事件，对人们的生活造成了极大的干扰，以至于2020年年初国内各行业一度停摆。随后，在党的领导下，全国上下一心共克时艰，扭转了危局。然而新冠疫情不会在短时间内消失，依然存在大规模的感染风险。安全卫生问题成为了焦点和急需解决的痛点，因此如何规避感染风险就成为了人们关心的重中之重。随着新型冠状病毒的不断变异，传播力增强，传播范围变广，受国家医疗系统条件的限制，为了保护人民的健康财产安全，有效地切断病毒传播途径，隔离酒店随着政策的下发而诞生。隔离酒店（医学集中隔离观察点），是新型冠状病毒密切接触者的隔离观察据点，也是“抗疫”一线最前沿、感染风险最高的地方之一。为了减轻医护人员和隔离酒店工作者的负担，更好地满足隔离酒店用户的需求，隔离酒店机器人的功能设计主要围绕深度挖掘用户的显性需求和隐性需求，保证安全、更好的服务于用户，更高效地协助医护人员和酒店工作人员的工作。

1 设计研究流程

通过线上方式调研隔离酒店的背景与环境，探究用户对隔离酒店机器人的功能需求：送餐（见图1）、消毒（见图2）、测核酸（见图3）、测温（见图4），分析隔离酒店用户的生理与心理功能需求和对功能使用的偏好程度，进行归纳整理得出隔离酒店机器人的功能性指标。邀请专家用户与普通用户，采用KJ亲和图法根据功能性指标的亲和度进行分组，提取出隔离酒店机器人的功能性指标17个，并将其分为用户显性需求、用户隐性需求和其他需求。制作调查问卷采用李克特五级量表发放于75名设计专业专家与研究生作为评测对象。回收有效问卷75份，对问卷的数据指标进行克朗巴哈α系数分析，检验其数据是否适合做因子分析及问卷数据的有效性，通过检验后正式发放调查问卷462份。运用SPSS26.0软件清洗问卷数据，剔除无效问卷，对462份有效问卷采用因子分析[1]的主成分分析法对数据进行降维处理，并提取出三个公因子分别进行命名。设计案例根据用户需求进行针对性的功能改进和优化，通过C4D软件建模和OCtane软件渲染，将设计实例进行用户反向验证，分为普通用户和产品设计专家用户，验证其设计的合理性、创新性与可行性。设计流程见图5。

图1 工作人员送餐

（图片摘自搜狐网）

图2 工作人员消毒

（图片摘自读特网）

图3 医护人员测核酸

（图片摘自读特网）

图4 医护人员测温

（图片摘自当代先锋网）

图5 设计研究流程

2 隔离酒店机器人的用户与数据分析

2.1 KJ法功能性指标卡片分组与初期问卷的信度检验

通过焦点小组讨论、线上线下资料的搜集与信息整理，列举出隔离酒店机器人的用户需求功能性指标30项见表1。邀请10位产品设计专家，15名设计学专业研究生，15名普通用户作为受访对象，基于用户对功能的偏好程度进行功能信息整理、整合同义功能、去除重复功能[2]、规范精简功能描述性词汇，最终选定提取出17项功能性指标，受访者们以“隔离酒店机器人的功能”为主题的17项功能性指标形成“功能卡片”。第一步根据功能卡片的亲和度采用KJ法对其分类，得出三个功能系统并对其进行命名，分别为：显性需求、隐性需求和其他，见表2。第二步邀请75位受访对象，为其发放针对于隔离酒店机器人的17项功能性指标的李克特五级量表调查问卷，“1-5”分别代表其功能“非常不重要”“不重要”“一般”“重要”“非常重要”，以此来表示用户对其功能的五层级偏好程度。第三步回收问卷并运用SPSS26.0软件采用克朗巴哈α系数（Cronbach's Alpha）对75份问卷数据进行信度检验，克朗巴哈系数越接近1信度越高，结果表示统计值为0.940，说明问卷具有较高的可行性，达到了因子分析的要求见表3。进一步进行正式问卷发放，发放量为462份。

表1 用户功能需求整理

Tab.1 Functional demand sorting of users

表2 KJ法功能卡片分类

Tab.2 Classification of KJ function cards

表3 克朗巴哈α系数

Tab.3 Cronbach α coefficient

2.2 用户功能性需求描述

针对后疫情时代隔离酒店环境和人群的特殊性，产品功能性设计更应该从用户的生理与心理进行深入的挖掘和深度的探索，发现隔离酒店环境以及用户所存在的问题，收集并分析用户需求及对功能性使用的偏好程度。用户共分为四类：密接人员、隔离酒店医护人员、隔离酒店闭环工作人员和为应对疫情风险，对产品有期望型需求的用户，见图6。针对隔离酒店机器人功能性设计，从用户描述、问卷回收与数据整理，将前三类主体用户的生理和心理需求以及对产品有期望型需求的用户相结合，前三类主体用户功能性需求作为第一层级设计目标，期望型用户的功能性需求作为第二层级辅助设计目标。从而达到用户对产品功能性所描述的显性认知和隐性认知度，用户的需求可以被高效地满足。保证用户所在隔离酒店环境的安全性，避免交叉感染的风险，减轻医护人员的工作负担，缓解酒店工作人员的工作压力。在保障辅助医护人员和酒店工作人员高效稳定开展工作的同时，对隔离酒店用户群体的要求和需要能够被更好地满足，用户所提出的问题也得到更加有效地解决。

2.3 实验数据描述性统计分析

运用SPSS26.0对问卷搜集到的用户需求因子进行平均和标准差运算分析，根据结果，在17个需求因子中，最大值为5，最小值为1，问卷数据分布比较全面。除了D14、D15、D16、D17的平均值为3.42、3.52、3.39和3.37，其余用户需求因子的平均值均在3.60以上，被样本群体认为是“重要”和“非常重要”，标准差在1.005与1.284之间，问卷数据的离散程度较大，样本之间的差异性较大，说明功能性指标具有描述的相关性见表4。

图6 用户群体分类

表4 描述性统计分析

Tab.4 Descriptive statistical analysis

续表

2.4 实验数据信效度检验

针对隔离酒店机器人17项功能性指标进行检测，发放正式问卷共462份。运用SPSS26.0软件清洗数据后，剔除无效问卷，有效问卷回收462份，有效率为100%，见表5。依据问卷回收与数据整理，经过问卷的信度检验，问卷总体克朗巴哈系数= 0.933，说明问卷具有可行性，数据具有有效性，见表6。

表5 问卷有效率检验

Tab.5 Questionnaire efficiency test

表6 正式问卷克朗巴哈α系数

Tab.6 Cronbach α coefficient of formal questionnaire

Kaiser-Meyer-Olkin (KMO)检验选取的指标数据是否适合进行因子分析[1]，用于比较变量间简单相关系数和偏相关系数的统计量，其数学定义见式（1）。

在对问卷数据进行因子分析之前，需要分析原始变量的相关性，原始变量高度相关才能提取信息重叠部分，进行降维处理。KMO为0.941，问卷的原始变量集适合做因子分析。Bartlett 检验显著性为0.000，经过统计分析问卷数据原始变量集，满足功能因子分析的要求，见表7。

表7 KKMO和巴特利特检验

Tab.7 KKMO and Bartlett inspection

2.5 实验数据因子分析

运用SPSS26.0分析软件对17个隔离酒店机器人的功能性指标进行因子分析，选择使用主成分分析法提取其公因子，根据特征值大于1的标准提取3个因子为公因子，得到碎石图（见图7）。第一个因子的特征值为8.245，贡献率达到48.498%；第二个因子的特征值为2.469，贡献率达到63.024%；第三个因子的特征值为1.382，贡献率达到71.154%，见表8。三个因子的特征值均大于1，可代表大部分的用户对隔离酒店机器人功能性的偏好程度。通过最大方差法对因子载荷矩阵进行正交旋转使因子更具有解释性，正交旋转后的矩阵使变量尽可能在一个因子上有较高的载荷，因子旋转在6次迭代后收敛，旋转后的因子载荷矩阵见表9，正交旋转后的矩阵，见式（2）。

图7 因子碎石图

根据表10可以得到每个成分的公因子线性组合：

1=0.1774+0.1825+0.1576+0.2077+0.1938+

0.1789+0.11310+0.19211+0.06112+

0.11413–0.0901–0.0702–0.0783–0.11014–

0.12515–0.13916–0.09017

2=0.0281+0.0182+0.0253–0.1264–0.0875–

0.0636–0.1107–0.0688–0.0459+0.01210–

0.06411+0.09712+0.01813+0.28114+

0.31515+0.33616+0.27617

3=0.3891+0.3822+0.3903+0.0444–0.0185–

0.0206-0.0357–0.0948–0.0669+0.03610–

0.06911–0.04212–0.01313+0.06214+

0.00915+0.00616+0.01317

2.6 公因子数据描述

通过对用户需求的17项功能因子进行主成分分析，提取出三个公因子并对其进行命名，分别为必备型功能需求、关怀型功能需求和娱乐型功能需求。

表8 特征值及方差贡献率

Tab.8 Eigenvalue and variance contribution rate

表9 旋转后的成分矩阵

Tab.9 Rotated component matrix

表10 成分得分系数矩阵

Tab.10 Component score coefficient matrix

首先，“1送餐功能”“2消毒功能”和“3人员核酸检测”这三项功能因子为隔离酒店机器人日常工作的基础必备环节，是用户不可或缺的功能性需求，因此命名为“必备型功能需求”；其次，“4环境核酸采样”“5健康状态记录”“6核酸采样教程”“7特殊病史记录”“8线上心理疏导”“9线上医生咨询”“10测温功能”“11生活用品配送”“12饮食规划”和“13口罩发放与旧口罩回收粉碎”这十项功能因子在保障了隔离酒店基本要求的前提下，更加体现出了对被隔离用户的人文关怀，减轻医护人员和酒店工作人员的工作负担，提高其工作效率，因此命名为“关怀型功能需求”；最后，“14音乐播放”“15新闻或故事讲述”“16每日寄语”和“17健身教程”这四项功能因子则是满足用户显性需求后，考虑到用户处于隔离酒店环境中更深层次的心理和精神健康需求，为起到娱乐用户，缓解用户压力的功能性作用，因此命名为“娱乐型功能需求”。

2.6.1 必备型功能需求

通过对数据的分析与检验，可以得到针对隔离酒店机器人的功能性指标，将“送餐功能”“消毒功能”和“人员核酸检测功能”三项功能作为用户的必备型需求，表示用户对此三项功能的偏好程度最高，需求最为强烈，在产品功能的设计过程中要第一时间以此三项功能为设计基准，要全部满足“必备型需求”，不能缺失其中任何一项，才可达到用户对产品功能性需求的满意度。

2.6.2 关怀型功能需求

“环境核酸采样”“健康状态记录”“核酸采样教程”“特殊病史记录”“线上心理疏导”“线上医生咨询”“测温功能”“生活用品配送”“饮食规划”“口罩发放与旧口罩回收粉碎”十项机器人功能性指标应尽量满足，对其可进行适当简化，如，将“健康状态记录”和“特殊病史记录”，“线上心理疏导”和“线上医生咨询”各两项功能寻找其共同点进行整合考量与设计。

2.6.3 娱乐型功能需求

“音乐播放”“新闻或故事讲述”“每日寄语”和“健身教程”四项功能归纳为娱乐型需求。针对隔离酒店的环境与生活情景，娱乐型需求是为了更多地关注用户的心理层级健康，更深层次地反映了用户的“隐性需求”，缓解用户因隔离而带来的心理压力，舒缓隔离环境氛围的紧张感和压迫感，在满足用户的必备型和大部分关怀型功能需求的基础上，同时起到娱乐、放松和取悦用户的功能性作用，见图8。

图8 用户功能性需求

通过用户数据调研，将用户的功能性需求进行整理与分析，必备型功能需求主要针对机器人功能造型进行设计与优化，关怀型功能需求和娱乐型功能需求主要针对于机器人产品的界面进行设计，与用户进行交互行为。以此两项为设计要点，深入地引导机器人设计实例实践。

3 隔离酒店机器人设计实践

3.1 设计实践概述

通过收集用户对隔离酒店机器人功能性的不同偏好程度，根据数据的分析与检验，将“必备型功能”“关怀型功能”和“娱乐型功能”这三项功能型需求通过具体的设计案例来体现。

3.1.1 机器人必备型功能设计

必备型功能需求是案例设计的基准，主要围绕消毒功能、送餐功能、人员核酸检测功能。根据用户的需求和隔离酒店环境的特殊性，消毒功能设计分别分为两部分：地面消毒和可移动式消毒，见图9。消毒功能最大程度地保证了用户在隔离酒店环境的安全性。送餐功能设计主要围绕无接触机器人配送，机器人送餐功能在一定的程度上减轻了隔离酒店工作人员的工作量，达到送餐精准、快捷、高效原则见图10。针对隔离酒店用户的特殊性，人员核酸检测功能不可或缺，红色灯带区域设计为已采样样本放置处，蓝色灯带区域设计为干净棉签拿取处。灯带不同颜色设计是为了提醒用户，避免错拿错放，密封性设计是为了保证已采样和未采样样本的干净与安全性，将口罩发放功能和旧口罩回收粉碎功能进行模块化设计，最终产品效果，见图11。

图9 地面消毒功能

图10 餐饭、用品放置功能

图11 功能分区展示

3.1.2 机器人关怀型和娱乐型功能设计

关怀型功能需求也要尽可能地达到用户的满意度（见图12），主要是通过界面和APP的设计应用，将健康状态记录、核酸采样教程、特殊病史记录、线上心理疏导、线上医生咨询、饮食规划六项功能提取其共同点。如，将健康状态记录和特殊病史记录（见图15），线上心理疏导和线上医生咨询各两项进行功能整合优化设计。

娱乐型功能需求，通过交互行为满足用户更加深层次的心理需求，如音乐播放和健身教程功能，使用户在隔离酒店环境中保持放松与稳定的状态，尽可能地愉悦用户的心情，减少特殊化环境下对用户所产生的压迫感和紧张感，见图13—14。

图12 关怀模式展示

图13 娱乐模式展示

图14 健身教程展示

图15 健康状态记录展示

3.2 用户验证

结合设计实例对用户进行反向验证，通过再次使用李克特五级量表调查问卷，将设计实例和问卷共同发放，受测用户分为三个部分：产品设计专业的研究生、产品设计专业专家和普通用户。通过邀请15位专家与普通用户对设计实例进行评估、量化和打分得出有效结论，数据最大值为4.90，最小值为3.53，均值为4.16，数据分布比较全面，被用户认为“满意”和“非常满意”，因此数据具有较强的代表性。设计实例较大地提高了用户对隔离酒店机器人功能需求设计的满意度，可较好地表达用户对隔离酒店机器人功能设计的偏好与喜爱程度。

4 结语

通过对隔离酒店环境与隔离酒店用户功能性需求的调研与信息回收整理，使用KJ法将机器人的功能性指标根据其亲和度的高低进行初步筛选、归纳与分类，以问卷形式进行了前期数据的信度检验。使用因子分析方法对收集到的正式数据进行分析和检验，证明了实验数据的有效性和可靠性。主成分分析提取出三个公因子并对其进行命名为：必备型功能需求、关怀型功能需求和娱乐型功能需求。对机器人功能的重要性进行分层次的排序与整理，结合功能性指标的重要程度和用户偏好程度进行实例设计，最后通过对普通用户与专家用户进行设计实例的满意度验证与评估，得出设计案例的合理性与创新性。在后疫情时代的大背景下为产品设计提供了设计思路，针对特殊环境下用户的特殊问题和更深层次的需求进行了深入的研究与探索，最大程度地满足隔离酒店背景下不同的用户需求，减轻医护人员和酒店工作人员的负担，机器人的功能性设计达到了用户的满意度，为后疫情时代产品设计打开了新思路，提供了良好的设计方法。

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Function Design of Robot in Isolation Hotel in Post-epidemic Era

ZHAO Chen, MA Yun, YU Lin, LIU He-xuan

(Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China)

In order to cope with the post-epidemic era in which the virus continues to mutate, the transmission range becomes wider, the transmission capacity is enhanced, and the population infection base is increasing, the work aims to reduce the workload of the medical staff and relevant staff in the isolation hotel (medical centralized isolation and observation point), effectively increase the work efficiency and improve the service quality to users. Quantitative and qualitative research methods were adopted and 17 functional indicators were grouped through KJ affinity graph method to find out the explicit, implicit and other demands of users. Through SPSS26.0 software, the principal component analysis was carried out to user demand factors in the questionnaire data. Three principal component factors were extracted and named, and the user demand was reduced and sorted. Based on this, the function of the robot in isolation hotel was designed and optimized. By mining user demand, the mapping relationship between the function of the hotel robot and the user is clarified, and its rationality is verified by data analysis and reliability and validity test. The robot is designed according to the research conclusion, and the consistency and efficiency of its functional design are verified according to the user experience and feedback, which can better meet the demand of users.

post-epidemic era; robot in isolation hotel; demand analysis; functional design research; factor analysis

TB472

A

1001-3563(2023)14-0091-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.14.009

2023–02–17

赵晨（1999—），女，硕士生，主攻设计学方向。

马云（1971—），女，硕士，教授，主要研究方向为品牌文化传播、民族文化文创产品开发、传统文化数字艺术保护等。

责任编辑：陈作