基于用戶體驗的老年人陪伴機器人設計

李曉杰 梁健 陳歡

摘要：隨著城市“空巢老人”問題日益增長，設計出一款能夠在未來陪伴老年人的機器人，讓他們獨自在家時既不感到孤單也能有安全的保障。通過用戶體驗分析了解用戶對陪伴機器人的需求，創建用戶需求層次，并對其結果進行權重分析排序;結合分析結果，從產品造型、色彩、材料、人機、情感等方面進行產品設計概念定義：通過Rhinoceros、KeyShot軟件得出產品三維建模效果圖以及人機交互界面設計，并最終完成老年人陪伴機器人產品設計實踐。基于用戶體驗的老年人陪伴機器人創新產品可滿足用戶生理、心理的要求，為老年人用戶提供一個操作便捷、關注健康的生活體驗。該方法可為老年人陪伴機器人設計提供創新思路與優化途徑。

關鍵詞：用戶體驗 工業設計 老年人 機器人陪伴

中圖分類號：TP391.9

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069 （2020）11-0035-03

引言

老齡化在我國日益成為一個嚴峻的問題，健康養老理念和醫療體制建設逐漸成為社會熱點話題[1]。在國家的發展過程中，由于城市生活節奏較快，年輕一代的子女疲于工作，陪伴老年人時間較少，因而情感體驗類的智能產品成為老齡市場的寵兒，尤其是智慧型具有陪護功能的產品。隨著機器人市場趨于成熟，具有易操作、易學習、易交互特點的陪護型機器人產品深受老年人喜愛。所以，本文通過對用戶體驗設計在老年人陪伴機器人的現存問題進行分析，總結出能夠優化定制家具體驗的途徑，為家具定制體驗的優化思路提供參考。

一、用戶體驗及概述

用戶在使用產品的過程當中（包括實體與非實體）所產生的心理情感方面的感受稱之為用戶體驗，它包括對產品本身、產品服務、產品交互等各個方面。用戶體驗是主觀性比較強的偏感性的體驗過程，在不同的環境下，不同的用戶通過使用產品而獲得身體和精神方面的感受[2]。基于用戶體驗的這一特點，在進行產品設計的時候希望每個目標用戶獲得產品體驗的愉悅感[3]，就需要在大樣本的共性基礎上進行個性化的設計。

著名的心理學家唐納德，諾曼教授從心理與需求方面[4]，提出的用戶體驗概念，將用戶體驗分為本能、行為和反思三個層次。強調產品設計的核心是“以人為本”，應該多關注用戶的需求和心理，以產品功能易用以及安全為基本點，綜合考慮產品設計多方面的因素，讓產品設計兼具功能性、易用性、獨創性、藝術性以及趣味性。將用戶體驗設計的概念融入到老年人陪伴機器人的產品設計中，需要關注老年人的心理和身理需求，幫助獨居老年人獲得更好的產品使用體驗，滿足他們日常陪伴的需求，方便獨居生活。

二、目標用戶需求層次分析

產品目標用戶人群主要定位在55歲以上、子女在外工作而疏于照顧和陪伴，可能早已退休在家的獨居老年人。圍繞目標人群展開調研，一個是問卷調查，分為子女和老人的問卷，另外一個是實地訪談和考察。通過調查研究后，將獲得的研究結果整理歸納如下：

（一）老人子女對照顧老人的需求。通過對150份問卷調查的分析發現，73%的年輕人對年老的家人的擔憂在其身體上，擔心意外發生不能第一時間知道，而65%的人則表示老年人都十分喜歡聊天回憶過往，并且表示自己少的就是這部分交流溝通的時間。15%的人家庭有患阿爾茨海默癥的家人（包括已去世的，通過研究表明阿爾茨海默癥具有一定的遺傳性），因此對老人的安全更加關注。綜上，子女對老人的照顧需求主要體現在陪伴聊天、實時監控、遠程報警方面。

（二）老年人生理方面的需求。老年人群體由于年齡的不斷增長，帶來的最直接的身體反應就是各個器官功能的退化。因此，老年人的身體上會逐步出現許多由于器官退化帶來的并發癥，如糖尿病，心臟病，風濕等，記憶力也會隨之慢慢下降，學習能力大不如以前，老花眼、聽力下降也是大部分老人會面對的問題。調查表明77%的人在50歲左右便出現了老花眼，因此針對老年人身體上發生的這些變化，生理需求主要體現在操作方便、監測健康、提醒做事等方面。

（三）老年人，心理的需求。獨居老年人—方面因為缺少親人陪伴，常常伴有很強的孤獨感，且不容易被人理解。另一方面自己會因為身體的衰退變化時常產生自卑心理，覺得自己越來越差勁。85%的年輕人都表示家里長輩較為固執，而這其實和身體原因帶來的自卑心理有關，會讓老年人變得更加敏感和喜歡猜忌，特別喜歡關注和放大子女的一點話語。子女時常因為這個和父母產生矛盾，但比起爭吵，老年人更加需要的是對他們為何會有如此心理的諒解以及陪伴關心。所以陪伴機器人需要關注老人心理深層原因，在聊天時讓他們多接觸新時代的觀點、開導他們的抑郁情緒，培養老年人的生活熱情和興趣，渡過精彩而又幸福的晚年生活。因此在心理需求部分更關注陪伴關懷、娛樂體驗、培養興趣、開拓視野等方面。

根據以上調研分析，將目標用戶的需求進行整理，并建立用戶需求層次[5]，第一層為目標用戶總需求層次，第二層為子女需求、用戶生理需求、用戶心理需求，具體如圖1。

三、目標用戶需求層次權重分析

根據已經創建的用戶需求層次，構建相對應的模糊判斷矩陣，并依據Sesty的標度原則進行賦值，然后再進行模糊權重的計算，最后將得到的權重值進行排序，得出目標用戶需求層次的優先級排序[6]。

（一）構建模糊互補判斷矩陣

假設有元素al，a2，a3，a4，…，an，建立重要性關系矩陣：

En=（eii） nxm

方程式中：eii一一為元素a.和元素對ai上一級指標兩兩比較的重要程度值。

按照Seaty標準原則來進行賦值，滿足eij=l /eji，顯然重要性關系矩陣屬于互補矩陣，其具體賦值標準如表1所示。根據Seaty賦值原則可建立如下4個模糊互補矩陣：

（二）重要關系矩陣的模糊權重計算

對重要關系矩陣E進行模糊權重計算，得出各元素a1，a2…，an的權重值，w1，W2，…，wn。

對矩陣E按行求和：

然后進行如下數學變換：

得到模糊一致性矩陣E=（eij）nxm，然后對其進行歸一化計算，可得到每項指標對應于上級指標的權重排序向量WM=（w1，w2，¨，Wn），滿足：

由此計算后得到：

WAZ= （0.2239， 0.5522， 0.2239）

WBA1= （0.2239， 0.5522， 0.2239）

WCA2= （0.6370， 0.2582， 0.1047）

WDA3= （0.6370， 0.2582， 0.1047）

（三）層次總權重排序

單一元素在層次排序中的總權重值=該元素所在層次的權重×該元素在所在層次中的權重值，因此則有：

wBz= （0.0501， 0.1236， 0.0501）

wcz= （0.3518， 01426， 0.0578）

wDz= （0.1426， 0.0578， 0.0234）

得到的層次總權重排序如圖2所示，通過綜合權重值計算結果的排序，在設計實踐中將操作方便、監控健康、陪伴關懷、實時監控作為主要的參考指標。

四、定義產品設計概念

根據上述用戶需求層次權重排序，進行產品功能設計定位，從而進行產品概念設計。根據一系列的調查研究，最后將老年人陪伴機器人的新產品設計定義為：針對55歲以上的獨居老人，設計一款操作簡易方便的，能提供情感陪伴關懷[7]、監控健康的老年人陪伴機器人。

（一）產品控制智能化。現代的家電正在普遍智能化，因為時代進步的速度太快了，老人往往對新科技都比較陌生，而大部分符合人機工程更加省力省心的新產品都是要學習的，年輕人對此毫無壓力，而老年人的學習和理解能力都不及年輕人，并且老一代所接觸的智能產品與現在也有很大差別。所以就會產生老人并不能很好地使用家里的智能產品，也可能會產生誤操作等。而陪伴機器人充當的不僅是心理安慰的一個機器，更多的還有生活上小細節的幫助。在使用操作上為了使用戶具有易用的體驗，在控制方面采用人臉識別、語音控制以及傳統按鍵操作。

（二）健康監測交互設計。陪伴機器人的設計可以結合可穿戴設備設備，進行實時健康監控，包括心率、運動計步等基本功能，獲取用戶的生活習慣，給出健康運動建議。還可以建立用戶醫療檔案，記錄用戶的常規基礎病，并在日常生活中給予提醒建議。

（三）情感陪伴關懷。陪伴機器人的外觀造型上采用老年人更偏愛的可愛的嬰兒形象，讓他們有一種被需求的感覺，提升自我價值認知。另外，陪伴機器人還具有聲光反饋，其中語音智能交互，隨時隨地陪伴聊天;燈光反饋可以根據用戶的心情來顯示燈光變化，調節氛圍。

（四）新聞及天氣等重要信息播報。在這次波及全國上下的新冠肺炎疫情中，在前期的武漢，有許多的老人并不能第一時間了解到新聞，他們接觸的往往只有收音機和電視，而這些都具有一定的時效性，很容易就錯過了重要的消息，而對于智能設備的使用并不夠靈活。還有部分因為子女回不了家而不知道消息的老人依舊不知道佩戴口罩的重要性，而等到后面知道的時候，口罩早已經被瘋搶完了。所以添加簡單的新聞播報能夠讓老年人在第一時間了解到新聞和天氣能夠讓他們做出更好的預防措施。

（五）提醒功能及危險提醒。老年人比較健忘，及時吃藥、煮東西或者是儲水等，一不小心就會因為其他事情而遺忘了要做的事，燒焦、煤氣泄漏等都有一定的危險性，機器人可以通過提醒老人正在進行的任務而避免危險的產生。同時內置危險報警裝置，如果老人發生摔倒，或者其他的事故時，會在第一時間撥打報警電話并通知其子女。

（六）與子女實時互動。子女可以通過機器發送自己的行程告知老人，或是將自己覺得有意思或是重要的新聞發送給機器人，再由機器人中轉告知老人。這樣老人也可以在第一時間知道消息，以及得到子女的分享，老人也可以讓機器人記錄需要子女幫忙的事項，轉達給子女，如家里需要維修的東西，或是需要購買的物品等。

五、基于用戶體驗的老年人陪伴機器人設計實踐

根據基于用戶體驗的老年人陪伴機器人產品設計概念定義，提出設計原則并進行老年人陪伴機器人設計實踐，使用場景定義為日常桌面使用，具體效果圖如圖3。

（一）功能設計。針對產品設計概念定義，解決老年人功能方面的需求。產品控制智能化，基于對用戶使用方式的考慮以及成本的控制，在設計中通過搭載智能語音識別系統以及藍牙紅外等技術，實現智能語音控制，并未搭載視頻液晶屏幕，但是可以擴展手機、iPad等智能終端來作為顯示屏幕;健康監測交互設計，僅將其作為擴展模塊，可搭載智能手環等健康監測設備，進行數據采集和分析;提醒功能通過交互設計部分來進行實現;新聞等信息播報通過一鍵設計來實現，簡單易操作，如圖4。

（二）造型設計。通過研究發現，人形機器人雖然外形特征很像真人，但是仍然與真人有較大區別，過于具體的四肢反而會讓人與人進行對比，這樣往往會更加讓人產生陌生感。針對老年人需求層次排序，再綜合考慮產品功能以及成本控制，所以整體外形以兒童可愛圓潤的造型為基礎，提取了較為柔和的曲線進行應用。考慮到獨居在家養老的老年人，居家空間有一定限制[8]，因此體形龐大的一般不適用，所以采用偏小合適的尺寸，不僅降低成本讓更多家庭易于接受，同時小體形的機器人也可以滿足大多數的家庭空間。

（三）色彩設計。人們的普遍印象總是會將沉穩的顏色與老人相結合起來，但實際上通過對老年人的調研，其對色彩的接受范圍較大，大多數偏向于選擇沉穩的顏色，但也希望能夠在設計中添加一些亮點。因此機器人的配色在遵循配色原則的情況下，希望能夠給予老年人一定的安全感，因此在設計實踐中，未采用大面積的灰黑色調，避免使其過于壓抑，而選取灰白色或是米白調等比較穩重的色彩，同時可以增添一些小面積的亮色，如藍綠色或是橙色等暖色調，在沉穩之中有一絲新鮮感，使得新科技不那么冰冷。后續色彩系列化設計還可以參考電視或者是收音機等老年產品，讓老人在不熟悉的情況下對機器人有一絲熟悉感，也更加易于接受。

（四）材料設計。對于材料的選擇首先要考慮其使用的場景，作為一個心理陪伴的機器人，要給人比較柔和溫暖和可信任并安全的感覺，其頭部選擇塑料與金屬結合，其中聚乙烯（PE）采用磨砂質感加工工藝制作，讓其更具有溫度;外殼采用硅膠或是編織材質，給人柔和溫暖的感覺，其他細節采用少量金屬，對比和凸顯出質感和編織的溫暖，讓產品有科技感的同時也不缺乏溫度。

（五）人機交互設計。在研究與設計中，機器只是一個輔助工具，并不能取代人的感情或是存在。而機器只是在子女顧及不到時的一個替代品，因此陪伴機器人更像是老人的一個“大型智能玩具”，而不是完全代替子女，機器人對老人進行心理疏導與陪伴，幫助一些老人不能了解的事情，是一個自帶說明書的產品，并不是一個真的人。根據中國老人的平均身高和體重來設置機器人的大小和高度[9]，通過老人的部分體征來設計其交互設計，如耳背或是老花眼來設計出音量較大或是字體較大的交互界面，通過熟悉感原則，參考90年代智能產品的按鍵設計，加入老年人陪伴機器人外觀設計中讓陪伴機器人更加適合老人的使用，根據有親切感和熟悉感，如圖5。除產品本身的交互外，還完成了子女端的交互界面設計，實現子女交互的功能需求，如圖6。

（六）情感化設計。將情感融入設計中這是當今溫度設計的一個趨勢，可以讓產品更容易讓人接受，但在外觀以及操作上融入情感設計也是一個難點，如何控制好這個度，需要結合用戶體驗等來設計。機器人對老人來說可能是一個比較陌生的產品，而老年人也可能因為不熟悉而對新科技產生一定的排斥感，如何讓老人更容易接受，信賴產品，情感化的融入也有其重要作用。我通過熟悉感原則[10]，將情感化設計融入以下兩個方面。

1.外觀上的情感化。有趣詼諧的外觀設計，采用圓滑的線條，整體設計像一個娃娃，老年人一般比較疼愛小孩子，因此設計成可愛的兒童外觀會讓老人內心產生冷愛。

2.操作上的情感化。新時代的設計趨向于極簡，用最簡單的設計表達產品的功能，因此運用熟悉原則，將老人年輕時接觸的電子產品按鍵或是外觀等改良放進設計中，能夠讓他們感受到記憶和念想，操作上的熟悉也會讓他們樂于接受產品。

結論

針對老人的陪伴機器人其消費者與使用者不同，因而在設計時，要考慮子女和老人的用戶體驗需求，將兩者相結合。在功能上，聊天與陪伴可能是一個平時常見但往往會被忽視的環節，而通過調查也可以發現，當前阿爾茨海默癥已經成為了老年人談之色變的一個話題，人人都十分擔心這個病情的到來，當前醫院研究也有表明，多與人交流，動腦與多回憶等都對阿爾茨海默癥的有一定預防作用。在操作設計上，考慮老年人的審美以及操作習慣來設計，不要過于復雜或過于簡潔，過于復雜不易學習，過于簡單又容易誤操作。選用易操作，易理解的界面設計。 關注老年人的心理問題非常重要，陪伴機器人不僅僅的是解決情緒上的孤獨，還要針對他們心理上的抑郁情緒的開導以及讓他們保持一個被理解的、愉悅的心情。基于用戶體驗的老年人陪伴機器人設計，以用戶體驗為中心，獲取用戶需求要點，并根據用戶需求進行加權排序，獲得產品設計功能定義，進而完成產品概念設計，最終完成老年人陪伴機器人的設計實踐，為老年人服務機器人的設計提供了一定的方向和建議，具有一定的研究價值。.

項目基金：廣東省普通高校青年創新人才項目（2019KQNCX217）;廣東省大學生創新創業訓練計劃項目（201812668017）。

參考文獻

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