公共醫(yī)療服務(wù)類機器人的人性化設(shè)計研究

張澤 李明

摘要：本文闡述了公共醫(yī)療服務(wù)類機器人的產(chǎn)品特性，論述了人性化設(shè)計理念在公共醫(yī)療服務(wù)類機器人形態(tài)設(shè)計中的重要性，通過人性化設(shè)計理念對公共醫(yī)療服務(wù)類機器人形態(tài)設(shè)計進行分析，旨在為公共醫(yī)療服務(wù)類機器人形態(tài)設(shè)計提供可借鑒的設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：公共醫(yī)療服務(wù)類機器人;形態(tài)設(shè)計;人性化設(shè)計

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）03-0141-02

隨著人工智能技術(shù)和機器人深度學習技術(shù)的不斷發(fā)展，智能服務(wù)型機器人將成為未來機器人發(fā)展的重要領(lǐng)域[1]。目前，我國進入老齡化社會的速度加快，醫(yī)療、護理和康復的需求增加，公共基礎(chǔ)設(shè)施和醫(yī)護工作隊伍的建設(shè)滿足不了日益增長的社會需求，同時人們對于生活品質(zhì)的追求也在不斷提高。因此，公共醫(yī)療服務(wù)類機器人的應(yīng)用將會在一定程度上緩解醫(yī)療服務(wù)行業(yè)的壓力，并且可以解決人們?nèi)粘Ｉ钪械奶囟ㄐ枨?。在機器人技術(shù)快速發(fā)展的同時，公共醫(yī)療服務(wù)類機器人產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計卻開始呈現(xiàn)同質(zhì)化趨勢，在滿足人們獵奇心態(tài)之后，如何將冰冷的機械結(jié)構(gòu)更好的融入到服務(wù)之中，這就要對公共醫(yī)療服務(wù)類機器人形態(tài)設(shè)計提出進一步的要求。在公共醫(yī)療服務(wù)類機器人產(chǎn)品開發(fā)過程中，人性化設(shè)計理念可以幫助設(shè)計師滿足用戶需求，增強產(chǎn)品的可用性和用戶體驗。通過將用戶需求細分以此來約束設(shè)計過程，以符合大眾審美訴求并保證產(chǎn)品的可用性。

公共醫(yī)療服務(wù)類機器人是諸多學科融合的研究領(lǐng)域，具有重要的研究價值[2]。公共醫(yī)療服務(wù)類機器人是服務(wù)于非結(jié)構(gòu)環(huán)境或結(jié)構(gòu)化環(huán)境下，為廣大用戶提供醫(yī)療、輔助醫(yī)療及健康服務(wù)等方面的服務(wù)類機器人，大致可分為醫(yī)療輔助機器人、手術(shù)機器人系統(tǒng)平臺和健康管理服務(wù)型機器人。本文將著重探討關(guān)于公共醫(yī)療服務(wù)類機器人的人性化設(shè)計。

1 人性化設(shè)計

人性化設(shè)計是在設(shè)計發(fā)展過程中以“產(chǎn)品”為中心轉(zhuǎn)向以“用戶”為中心，在產(chǎn)品和用戶的關(guān)系中尋求一種平衡的狀態(tài)，體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計核心[3]。在設(shè)計過程中要著重考慮用戶的需求以及產(chǎn)品與環(huán)境相和諧的狀態(tài)。公共醫(yī)療服務(wù)類機器人產(chǎn)品是服務(wù)于廣大用戶的產(chǎn)品，在設(shè)計尺度方面必須要考慮設(shè)計的通用性和易用性。在智慧醫(yī)療的大環(huán)境下，用戶的需求變化也越來越快，如何能滿足當前用戶的本質(zhì)需求，就是公共醫(yī)療服務(wù)類機器人產(chǎn)品設(shè)計的出發(fā)點，也是設(shè)計的最終目標。在滿足需求基礎(chǔ)之上，公共醫(yī)療服務(wù)類機器人形態(tài)設(shè)計不能只關(guān)注造型的科技感和前沿感，更要考慮的是產(chǎn)品和醫(yī)院環(huán)境是否能處于一種平衡狀態(tài)，讓產(chǎn)品體現(xiàn)出設(shè)計的人文關(guān)懷。

2 公共醫(yī)療服務(wù)類機器人的人性化設(shè)計表現(xiàn)

2.1 功能的人性化設(shè)計

產(chǎn)品的功能定位是在用戶需求基礎(chǔ)之上確定的，公共醫(yī)療服務(wù)類機器人需要滿足就醫(yī)用戶、醫(yī)護人員和醫(yī)院管理人員的使用需求，并以此來體現(xiàn)產(chǎn)品的人性化設(shè)計。通過對現(xiàn)有產(chǎn)品的歸納和分析，公共醫(yī)療服務(wù)類機器人根據(jù)其功能的不同，其形態(tài)設(shè)計可分為：（1）仿人形機器人：外觀形態(tài)多以擬人化或減少人的特定結(jié)構(gòu)為主，其主要功能是處理一般的醫(yī)院事務(wù)（導診咨詢、運送病人等），如導診機器人、康復機器人等。（2）手術(shù)系統(tǒng)平臺機器人：服務(wù)于結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的機器人系統(tǒng)平臺，一般由三部分組成：控制臺、機械臂系統(tǒng)、成像系統(tǒng)。主要功能是負責實施復雜的外科手術(shù)，其形態(tài)設(shè)計多以結(jié)構(gòu)化外觀體現(xiàn)。如達芬奇手術(shù)機器人、Remebot醫(yī)療機器人等。（3）醫(yī)用輔助設(shè)備機器人：一種以設(shè)備為載體的醫(yī)用輔助機器人，形態(tài)設(shè)計呈現(xiàn)方式多以智能化設(shè)備為主體。如醫(yī)用配送機器人、體檢輔助機器人等。不同功能的公共醫(yī)療服務(wù)類機器人其形態(tài)設(shè)計有很大的差異，設(shè)計師應(yīng)了解產(chǎn)品的定位和用戶的需求，以人的尺度為設(shè)計標準使產(chǎn)品符合相應(yīng)的尺寸、形狀。還要根據(jù)用戶的操作習慣，考慮用戶的四肢活動范圍、操作方式等，使用戶可以無障礙的操作產(chǎn)品。

2.2 形態(tài)的人性化設(shè)計

產(chǎn)品最先被用戶所感知的是其外觀形態(tài)，過度暴露的機械結(jié)構(gòu)會違背人性化設(shè)計的初心。因此，在形態(tài)設(shè)計中要考慮到用戶對于產(chǎn)品的感性需求即滿足大眾的審美需求。不同類型的公共醫(yī)療服務(wù)類機器人在形態(tài)表現(xiàn)上有很大差異，以仿人形機器人為例，對市場上現(xiàn)有產(chǎn)品進行歸納分析得出：其形態(tài)設(shè)計要素大致由四部分構(gòu)成，分別是頭部形態(tài)、手臂形態(tài)、軀干形態(tài)和移動形態(tài)。

頭部形態(tài)設(shè)計可分為仿人形頭部形態(tài)和屏幕式頭部形態(tài)。仿人形頭部形態(tài)是根據(jù)人體頭部形態(tài)設(shè)計要素進行物化，一般通過眼部動態(tài)和語音輸出與用戶進行交互。屏幕式頭部形態(tài)是將屏幕式的交互界面做為機器人的頭部形態(tài)，其形態(tài)大致有圓形、方形等。公共醫(yī)療服務(wù)類機器人中仿人形頭部形態(tài)多用于導診機器人、康復機器人等，其形態(tài)設(shè)計一般將頭部處理為飽滿的橢圓體，給人以親和、圓潤的感覺。通過線條的幾何切割分離出機器人的五官形態(tài)，主要突出眼部的形態(tài)。其眼部形態(tài)的處理可分為分離式和集合式，分離式是將機器人雙眼形態(tài)單獨區(qū)分出來。集合式是將機器人眼部通過線條劃分出單獨的區(qū)域并放置交互屏幕。仿人形頭部形態(tài)設(shè)計難點在于機器人情感的表達，為了滿足廣大用戶的審美習慣，因此不能帶有強烈的感情色彩。與仿人形頭部形態(tài)相比較，屏幕式頭部形態(tài)弱化了機器人的擬人化，通過屏幕的電子表情來傳達機器人的感情色彩，在外觀上來看更具有智能化的特點。

對于手臂形態(tài)的設(shè)計，不同形態(tài)的公共服務(wù)類機器人有不同的處理方式。針對市場上同類產(chǎn)品和實驗室階段的機器人樣本分析得出以下對于形態(tài)設(shè)計的一般規(guī)律：（1）多提取人類手臂形態(tài)曲線，突出關(guān)節(jié)部位的形態(tài)造型;（2）根據(jù)輕載手臂和重載手臂的不同，形態(tài)表現(xiàn)的重點也有所不同。輕載手臂多以靈動曲線為主，重載手臂多以立體形態(tài)塑造為主。機械手臂形態(tài)設(shè)計過程中時要以功能為主，用曲線和色塊來凸顯功能分區(qū)，還要合理的規(guī)劃電機傳感器的安裝位置。同時還要考慮到手臂的伸展與作業(yè)環(huán)境是否產(chǎn)生干涉以此來保證產(chǎn)品的安全性。

軀干形態(tài)是公共醫(yī)療服務(wù)類機器人的過渡結(jié)構(gòu)，是整體形態(tài)的關(guān)鍵之處。在合理安置元器件的同時還要體現(xiàn)出機器人整體的形態(tài)造型，在形態(tài)語義的選擇上人們往往更傾向于纖細和柔美的外觀語義?？刹捎渺`動的曲線形式對機器人整體的軀干形式進行切割和分化，在整體形式上要確保穩(wěn)定和可靠。

移動形態(tài)的表現(xiàn)方式多采用輪式結(jié)構(gòu)，原因在于雙足式結(jié)構(gòu)尚處于實驗室階段，技術(shù)上存在較大的難點，成本頗高。而輪式結(jié)構(gòu)在路徑規(guī)劃，避障行走已比較成熟，且成本低于雙足式結(jié)構(gòu)，因此在商業(yè)化過程中處于較領(lǐng)先的地位。仿人形機器人的移動結(jié)構(gòu)在形態(tài)上多以內(nèi)置輪轂結(jié)構(gòu)為主，將移動結(jié)構(gòu)形態(tài)融入軀干形態(tài)成為一個整體，突出“體”的概念，以圓潤飽滿的立體曲面為主，彰顯其移動性。

2.3 色彩的人性化設(shè)計

色彩是產(chǎn)品傳遞情感的一種表現(xiàn)方式。色彩本身具有特定的內(nèi)涵，比如綠色可以聯(lián)想到自然、生命，紅色可以聯(lián)想到警示等。設(shè)計師在選取色彩搭配時要基于產(chǎn)品的形態(tài)和產(chǎn)品所使用的環(huán)境，更要考慮到用戶的心理感受。公共醫(yī)療服務(wù)類機器人在色彩選取時要充分考慮環(huán)境對于產(chǎn)品色彩的影響，在現(xiàn)代醫(yī)院中白色不再是一成不變的主體，基于色彩對于人的生理影響和心理影響，在不同科室環(huán)境下色彩的選擇也有了不同的變化。如綠色可以緩解人的視覺疲勞多應(yīng)用在診斷室，藍色可緩解人的情緒有鎮(zhèn)定作用常應(yīng)用在急診室等。雖然不同的色彩可應(yīng)用在不同的環(huán)境下，但醫(yī)院用色忌諱色彩過于艷麗、過于繁雜。公共醫(yī)療服務(wù)類機器人在色彩搭配上可采用高明度灰色調(diào)色彩。以白色作為主體給人以潔凈感和理性感，用戶在使用過程中可產(chǎn)生信任感和依賴感，但對于長時間注視白色所產(chǎn)生的視覺疲勞，可基于功能區(qū)域的劃分增加冷色調(diào)色彩以求達到色彩平衡。

2.4 材質(zhì)的人性化設(shè)計

材質(zhì)可為用戶帶來視覺和觸覺的直觀體驗，根據(jù)市場上已有產(chǎn)品來看公共醫(yī)療服務(wù)類機器人外觀材料多采用復合材質(zhì)玻璃鋼、碳釬維和工程塑料等材質(zhì)。這幾種材質(zhì)因其物理性能穩(wěn)定，可設(shè)計性強成為機器人外殼的主要材料。2016年末哈佛大學研制出的octobot，是一款全部采用了軟性材料的自主機器人。外觀類似于章魚，通過將自身攜帶的過氧化氫氣體注入內(nèi)部構(gòu)建的微流體網(wǎng)絡(luò)，使肢體充氣膨脹從而進行移動，用程序控制微流體網(wǎng)絡(luò)來進行移動速度和移動方向的控制。新型材料的研制加速了機器人形態(tài)材料的發(fā)展速度，我國于2017年初，哈工大研發(fā)團隊研發(fā)出一種可感知外部環(huán)境的新型機器人材料，具有感知靈敏度高、感知范圍大、可自我修復等特點，在感知壓力大小的同時可分辨材料屬性。隨著新材料、新工藝的不斷發(fā)展，公共醫(yī)療服務(wù)類機器人形態(tài)材料會向著輕量化、生物化的方向發(fā)展。

2.5 交互的人性化設(shè)計

交互是公共醫(yī)療服務(wù)機器人產(chǎn)品與用戶之間的紐帶，良好的交互方式可以幫助用戶更快的去解決問題。機器人采用的交互方式一般通過感知、分析、反饋三部分完成。感知是機器人的第一步，一般機器人可以通過視覺感知，聲音感知和其他感知來完成對于用戶信息的收集。公共醫(yī)療服務(wù)類機器人是面向廣大用戶的，用戶對于機器使用能力是各不相同的，因此在設(shè)計公共醫(yī)療服務(wù)類機器人時可采用多種感知方式來收集用戶的信息，如對于殘障人士和兒童可采用語音感知方式完成信息的收集，以減少與機器人交互之間的操作障礙。機器人通過對自然語言處理和深度學習完成對收集到的信息進行分析，再通過語音交互、行動交互、界面交互和情感表達等方式完成對用戶的反饋。其中首要原則是可用性，可用性是用戶與機器人交互過程的一種評價，也是對于產(chǎn)品可用度的一種指標。

3 結(jié)語

綜上所述，公共醫(yī)療服務(wù)類機器人會朝著智能化、人性化、功能化的趨勢去發(fā)展，逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡漠a(chǎn)品，而不只是滿足人們的獵奇心態(tài)。在充分了解用戶的生理和心理需求之后，通過對公共醫(yī)療服務(wù)類機器人的功能、形態(tài)、色彩、材質(zhì)和交互的人性化設(shè)計以此來約束設(shè)計過程，為后續(xù)公共醫(yī)療服務(wù)類機器人形態(tài)設(shè)計提供可借鑒的設(shè)計方法。

參考文獻

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