基于情感化設(shè)計的智能機(jī)器寵物設(shè)計研究

歐陽子薇 高娃

摘要：以情感化設(shè)計為基礎(chǔ)，探索聚焦于情感表達(dá)的智能機(jī)器寵物設(shè)計方法。采用訪談法調(diào)查用戶情感需求與偏好，從情感化設(shè)計的三個層次分析和梳理智能機(jī)器寵物的功能和交互形式，進(jìn)行智能機(jī)器寵物的造型設(shè)計與交互行為設(shè)計，并對智能機(jī)器寵物的情緒表達(dá)能力進(jìn)行以用戶為中心的交互評估。歸納總結(jié)了用戶對智能機(jī)器寵物的需求，設(shè)計并完成了智能機(jī)器寵物的實(shí)體模型及交互行為展示，評估實(shí)驗驗證了用戶與智能機(jī)器寵物之間的交互行為有利于用戶感知智能機(jī)器寵物情緒、引導(dǎo)用戶積極情緒。從情感化設(shè)計角度為智能機(jī)器寵物設(shè)計提供了新思路，能夠有效指導(dǎo)聚焦情緒表達(dá)的相關(guān)智能化交互產(chǎn)品設(shè)計，對大眾心理健康發(fā)展具有正面作用。

關(guān)鍵詞：智能機(jī)器寵物情感化設(shè)計造型設(shè)計交互設(shè)計情緒表達(dá)交互評估

中圖分類號：TB472文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）09-0145-04

Abstract：Based on emotional design concept，the design method of the intelligent robot pets is explored by focusing on the emotional expression. The emotional needs and preferences of the users are interviewed，and the functions and the interaction forms of the intelligent robot pets are analyzed from the views of the three layer of emotional design. Then the model and the interaction behaviors of the intelligent robot pets are designed. The interactive assessments on emotional expression are carried out by the user-centered interaction. The user requirements for the intelligent robot pets were summarized，the physical model and the interaction behaviors were designed，and the positive affects including that the users feel intelligent robot pets，and the intelligent robot pets guide the usersemotion，were verified by the interactive assessments. It provides a novel approach for the design of the intelligent robot pets from the view of emotional design，effectively guides the design of emotion-oriented related intelligent interactive products，and has a positive impact on the development of the public mental-health.

Keywords： Intelligent robot petEmotional designModeling designInteraction designEmotional expressionInteractive assessment

引言

智能機(jī)器人是信息化時代計算機(jī)、信息技術(shù)、人機(jī)交互、設(shè)計心理學(xué)等多學(xué)科交叉融合技術(shù)的重要體現(xiàn)，也是當(dāng)前智能化系統(tǒng)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)方向[1]。智能機(jī)器寵物作為智能機(jī)器人研究的分支之一，在設(shè)計學(xué)領(lǐng)域中也引起了許多研究人員的關(guān)注，也將成為人類智能化家居生活的重要部分[2]。Norman提出機(jī)器設(shè)計需要情感，V. Nitsch等也提出智能機(jī)器人通過情感化表達(dá)可具有引發(fā)人類情感的能力[3]。夏進(jìn)軍、冷敏敏等研究人員分別從智能寵物、寵物機(jī)器人的情感化創(chuàng)新設(shè)計和改善病人異常等角度進(jìn)行了探索和綜述[2，4]。上述研究均表明，從情感化角度探索智能機(jī)器寵物設(shè)計，對構(gòu)建智能機(jī)器寵物與用戶之間可理解的信息通道而言是具有一定可行性的。因此，本文以情感化設(shè)計理論為基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)用戶積極情緒和表達(dá)自身情緒為目標(biāo)，通過智能機(jī)器寵物的設(shè)計實(shí)踐探索智能化交互產(chǎn)品情緒表達(dá)的途徑，為聚焦情緒表達(dá)的相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計提供了參考。

一、智能機(jī)器寵物的用戶需求與情感表達(dá)

（一）用戶情感需求調(diào)研和分析

智能機(jī)器寵物具有智能化、多通道表達(dá)等特點(diǎn)，其高科技特色屬性要求用戶對新興智能產(chǎn)品有較高接納度和理解力，熟悉智能化產(chǎn)品交互行為和操控方式[5]。現(xiàn)階段，國內(nèi)外智能機(jī)器寵物設(shè)計以仿生為主，從造型上貼合養(yǎng)寵、愛寵人士的心理需求。例如，Chip、Aibo、Nybble和Marscat等機(jī)器寵物均呈現(xiàn)類動物造型，將用戶內(nèi)在的心理需求通過設(shè)計途徑進(jìn)行顯性化展示。與此同時，伴隨著交互技術(shù)不斷發(fā)展，多通道情感表達(dá)逐漸增加，如Aibo、Kiki、LOBOT等機(jī)器寵物可以通過語音、觸摸、手勢等交互方式進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)行為模仿、情緒判斷、動作反饋等具有一定情感化涵義的響應(yīng)。

用戶對于寵物的定位多為朋友或親屬，在居家環(huán)境中將其作為娛樂、陪伴、溝通和消除孤獨(dú)感的對象[6，7]。在智能家居概念逐漸普及背景下，精準(zhǔn)挖掘用戶在居家情境中的情感需求是智能機(jī)器寵物設(shè)計的主要步驟，同時也是智能機(jī)器寵物使用場景構(gòu)建的重要基礎(chǔ)[8]。因此，設(shè)計調(diào)研聚焦于用戶情緒狀態(tài)、情緒調(diào)節(jié)方式方法、對其情緒引導(dǎo)能力和對造型的期待五個方面，以六位處于大學(xué)四年級的學(xué)生為目標(biāo)對象，進(jìn)行深度訪談。受訪者處于社會角色即將發(fā)生轉(zhuǎn)變的時期，受升學(xué)及求職等因素影響，心理壓力較大，其情緒現(xiàn)狀及對機(jī)器寵物引導(dǎo)用戶情感研究具有指導(dǎo)意義。經(jīng)深度訪談總結(jié)用戶主要情感需求如下：（1）用戶易受焦慮與煩躁情緒影響，主要原因為學(xué)業(yè)及事業(yè)上的困難以及對未來的迷茫;（2）處于負(fù)面情緒狀態(tài)時，部分用戶選擇進(jìn)行娛樂活動以轉(zhuǎn)移注意力的方式調(diào)節(jié)，亦有部分用戶追求獨(dú)立的思考和冷靜空間，不希望受到外界環(huán)境的干擾;（3）生命個體的獨(dú)特表現(xiàn)和偶爾出現(xiàn)的不遵循寵物主人指令的行為是真實(shí)寵物給用戶帶來驚喜感的主要原因。機(jī)器寵物對于同一指令僅僅給予固定回應(yīng)會帶來機(jī)械感和冰冷感，易使用戶對交互過程產(chǎn)生厭倦;（4）用戶的個人情緒會受寵物的動作及表現(xiàn)影響，寵物帶動積極情緒的能力獲得認(rèn)可，但機(jī)器寵物的活動應(yīng)合乎時宜，否則會加重負(fù)面情緒;（5）用戶認(rèn)為機(jī)器寵物的外表應(yīng)是可愛單純的，而毛茸茸的手感能滿足用戶的感官體驗。

結(jié)合上述分析可見，智能機(jī)器寵物設(shè)計應(yīng)能夠與用戶進(jìn)行具有不確定性、但合乎邏輯的互動，在材料、尺寸、外觀上應(yīng)表現(xiàn)出舒適的觸感、可愛的造型，從而能夠引導(dǎo)用戶積極情緒、降低負(fù)面情緒負(fù)擔(dān)和提升智能機(jī)器寵物的生命特征。將上述用戶需求轉(zhuǎn)化為智能機(jī)器寵物設(shè)計要素，可歸納為四個方面，包括：（1）外觀：暖色調(diào)、呆萌可愛、材質(zhì)柔軟、類動物造型;（2）生命力：率性、主動互動、情緒豐富、反應(yīng)多樣性;（3）交互：肢體接觸、語音識別、手勢交互、情緒識別;（4）功能：聆聽、舒緩心情、播放白噪音或純音樂，其親和圖展示如圖1所示。

（二）智能機(jī)器寵物的情感表達(dá)

在設(shè)計親和圖分析基礎(chǔ)上，分別從設(shè)計本能層、行為層、反思層三個角度探索智能機(jī)器寵物設(shè)計機(jī)會點(diǎn)，進(jìn)一步明確智能機(jī)器寵物功能特色和精神內(nèi)涵。智能機(jī)器寵物的本能層對應(yīng)于用戶對產(chǎn)品作為寵物的形象感知，包括基于用戶經(jīng)驗的外觀造型設(shè)計、材質(zhì)與形態(tài)語義帶來的感官體驗、為產(chǎn)品增添生命感的特色屬性。在圖1外觀和生命力要素基礎(chǔ)上進(jìn)行融合和延伸，提升用戶對智能機(jī)器寵物生命特征的可理解性，如在表情、體態(tài)、情緒、動作、性格等屬性進(jìn)行設(shè)計關(guān)鍵詞凝練均能夠展示智能機(jī)器寵物的特色。行為層對應(yīng)于智能機(jī)器寵物的人機(jī)交互形式、內(nèi)容與反饋，采用語音、手勢、觸碰三種交互形式，依據(jù)用戶情緒、寵物姿態(tài)、用戶觸碰力度等評判指標(biāo)給予可表達(dá)不同情緒的動作反饋。反思層對應(yīng)于智能機(jī)器寵物的情感承載，以引導(dǎo)用戶積極情緒、舒緩用戶負(fù)面情緒為主要目標(biāo)，旨在成為用戶的情感依賴對象。通過傾聽和情緒安撫、與用戶互動的方式，機(jī)器寵物在交互過程中扮演壞情緒傾訴對象及快樂制造者的角色。據(jù)上述分析歸納智能機(jī)器寵物的情感化設(shè)計機(jī)會點(diǎn)如圖2所示。

二、機(jī)器寵物產(chǎn)品造型設(shè)計

積極的卡通形象可以產(chǎn)生愉悅的情感傳遞，在一定程度上滿足用戶的精神需求[9]。結(jié)合圖1和圖2對造型要素的分析，產(chǎn)品造型風(fēng)格要求能使用戶輕易聯(lián)想到具象化動物。為此共設(shè)計了8組寵物五官方案，體現(xiàn)其呆萌可愛的風(fēng)格，如圖3.a所示。通過頭大、身圓和腿短的體態(tài)設(shè)計，體現(xiàn)其憨厚屬性。結(jié)合當(dāng)下社會背景，給產(chǎn)品增添護(hù)目鏡作為裝飾。產(chǎn)品定位為桌面陪伴型機(jī)器寵物，需考慮保持桌面的整潔美觀、不影響辦公效率、尺寸符合人機(jī)工學(xué)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[10，11]。故設(shè)定產(chǎn)品尺寸高度不超過30mm，產(chǎn)品尺寸圖見圖3.b。方案數(shù)字模型如圖3.c所示。

在辦公桌面場景下，該寵物能夠作為桌面機(jī)器人提供陪伴和休閑互動的功能，發(fā)現(xiàn)用戶情緒異常對其進(jìn)行積極情緒的引導(dǎo)，也能夠表達(dá)自身情緒，場景效果圖如圖4.a所示。在個人臥室場景下，該寵物能夠置于床頭，睡前傾聽用戶訴說，給予安慰并陪伴其入睡，場景效果圖如圖4.b所示。

產(chǎn)品采用“基本型+可更換外衣”方式，讓用戶自行選擇寵物毛發(fā)質(zhì)感，提升用戶和智能機(jī)器寵物互動時的體驗感。配色選用無彩色，即黑色與白色，便于與不同色彩外衣進(jìn)行搭配。結(jié)合布料顏色與動物體態(tài)特征，機(jī)器寵物外觀造型可實(shí)現(xiàn)不同的動物形象。智能寵物模型展示如圖4.c所示。

三、交互行為設(shè)計

在人機(jī)交互過程設(shè)計中，不僅要考慮人的因素，還要考慮“人-機(jī)- 環(huán)境”之間的相互作用關(guān)系。因此，用戶會期望機(jī)器具有一定情感、有和諧的交互能力。在設(shè)計心理學(xué)中，人機(jī)共情是引導(dǎo)用戶產(chǎn)生積極情緒的途徑之一，并且情緒表達(dá)也是提升用戶對機(jī)器理解的重要途徑。因此，本設(shè)計中主要通過對交互動作的設(shè)計表達(dá)智能機(jī)器寵物的不同情緒。依據(jù)用戶狀態(tài)劃分為寵物主動互動和用戶主動互動。

（一）智能機(jī)器寵物主動互動

根據(jù)智能機(jī)器寵物的設(shè)計要素和情感化表達(dá)分析，寵物主動互動劃分為情緒平復(fù)互動和傾聽安撫互動。該類情況下，機(jī)器寵物通過身體部位的動作表現(xiàn)，對用戶行為進(jìn)行相應(yīng)的情緒反饋。

1.情緒平復(fù)互動：智能機(jī)器寵物的情緒平復(fù)互動旨在讓用戶走出焦慮及煩躁情緒、平靜心情。通過用戶語言、表情和行為，智能機(jī)器寵物首先判斷用戶狀態(tài)，而后給予相應(yīng)反饋。當(dāng)用戶處于較為憤怒的狀態(tài)，機(jī)器寵物通過搖頭等行為進(jìn)行阻止，引導(dǎo)用戶平復(fù)心情。當(dāng)用戶處于哭泣的狀態(tài)，機(jī)器寵物主動索取擁抱，通過擁抱給予用戶力量。當(dāng)用戶處于沮喪的狀態(tài)，機(jī)器寵物表現(xiàn)出擔(dān)憂和關(guān)懷，播放柔美優(yōu)雅的輕音樂或純凈的白噪音，以音樂為媒介引導(dǎo)用戶情緒走向。智能機(jī)器寵物的情緒平復(fù)互動表達(dá)如表1所示。

2.傾聽功能互動：智能機(jī)器寵物的傾聽功能互動主要表現(xiàn)在對用戶話語的行為反饋，從而表達(dá)出智能機(jī)器寵物的情緒。例如，當(dāng)用戶出現(xiàn)自我否定，機(jī)器寵物表示異議。當(dāng)用戶對機(jī)器寵物進(jìn)行詢問，機(jī)器寵物表現(xiàn)無辜或困惑。當(dāng)用戶講述開心的話題，機(jī)器寵物也表現(xiàn)出快樂。當(dāng)用戶對未來有所期待，機(jī)器寵物做出興奮的情緒反饋。機(jī)器寵物的傾聽功能互動表達(dá)如表2所示。

（二）用戶主動互動

以用戶行為為起始點(diǎn)的用戶主動互動可認(rèn)為是用戶與智能機(jī)器寵物的日常互動，定義為智能機(jī)器寵物的休閑互動功能。智能機(jī)器寵物機(jī)器寵物身體各部位皆可通過動作表現(xiàn)對用戶行為給予反饋。機(jī)器寵物身體各部位皆可通過動作表現(xiàn)對用戶行為給予反饋。反饋內(nèi)容存在一定隨機(jī)性，這增加了機(jī)器寵物的反饋豐富性，有助于消除機(jī)械感，如表3所示。機(jī)器寵物身體各部位的動作皆可表達(dá)一定情緒，而各項動作反饋可以單一展示，也可組合展示。

用戶與智能機(jī)器寵物的休閑互動過程沒有既定流程。依據(jù)用戶不同操作手勢、觸碰位置和力度、語音關(guān)鍵詞等行為，智能機(jī)器寵物的動作反饋表現(xiàn)出較強(qiáng)的隨機(jī)性和不確定性。例如，用戶主動呼喚機(jī)器寵物，機(jī)器寵物即可識別到用戶的呼喚后耳朵立起。用戶輕拍機(jī)器寵物腦袋，機(jī)器寵物眉毛下耷，耳朵交替內(nèi)扣，表達(dá)出聆聽的姿態(tài)和困惑的情緒。當(dāng)用戶撫摸機(jī)器寵物腹部，機(jī)器寵物手臂打轉(zhuǎn)以示興奮。通過肢體動作和面部表情的變化，智能機(jī)器寵物能夠表達(dá)出興奮、平靜、不解、疑惑等不同情緒狀態(tài)，其不同動作的內(nèi)涵分別如表1 和表2所示。

四、交互展示與評估

（一）交互行為展示

1.智能機(jī)器寵物主動互動展示

智能機(jī)器寵物的主動互動功能劃分為情緒平復(fù)與傾聽。在情緒平復(fù)過程中，當(dāng)用戶高聲宣泄時，機(jī)器寵物可眉毛下耷、搖頭以提醒用戶平復(fù)心情，如圖5a所示。當(dāng)用戶哭泣和皺眉時，機(jī)器寵物可眉毛下耷、手臂前伸請求擁抱，如圖5b所示。當(dāng)用戶長時間無任何溝通和動作時，機(jī)器寵物會坐下陪伴、播放白噪音或輕音樂，如圖5c所示。

在智能機(jī)器寵物的傾聽過程中，當(dāng)用戶語句中出現(xiàn)自我否定關(guān)鍵詞，機(jī)器寵物可眉毛上揚(yáng)、擺手從而以制止用戶的自我否定行為，如圖6a所示。當(dāng)用戶提出疑問，機(jī)器寵物可眉毛下耷、搖頭、雙腳擺動表示疑惑與不解，如圖6b所示。當(dāng)用戶語句中出現(xiàn)夸贊、愉悅、期待關(guān)鍵詞，機(jī)器寵物可雙腳左右搖擺表達(dá)興奮情緒，如圖6c所示，也可眉毛上揚(yáng)、手臂快速轉(zhuǎn)動表達(dá)興奮情緒，如圖6d所示。

2.用戶主動互動展示

在用戶主動互動過程中，用戶的行為決定了機(jī)器寵物的反饋動作。用戶可用手勢（如圖7a和圖7b所示）切換機(jī)器寵物坐下、站立的狀態(tài)。當(dāng)用戶輕觸（如圖7c所示）機(jī)器寵物耳朵，被觸碰的耳朵會快速內(nèi)扣，模擬動物被觸碰時的反應(yīng)。當(dāng)用戶輕拍寵物頭側(cè)（如圖7d所示），機(jī)器寵物眉毛上揚(yáng)、扭頭看向用戶。當(dāng)用戶輕拍寵物頭頂（如圖7e所示），機(jī)器寵物眉毛下耷、雙耳交替內(nèi)扣。當(dāng)用戶撫摸寵物腹部（如圖7f所示），機(jī)器寵物手臂快速轉(zhuǎn)動。

（二）交互評估和分析

為驗證智能機(jī)器寵物能夠通過交互行為有效展示情緒，制作了5 個用戶與智能機(jī)器寵物交互的視頻用于進(jìn)行情緒的一致性評估。在交互視頻中，智能機(jī)器寵物的交互動作內(nèi)涵劃分為引導(dǎo)用戶積極情緒（快樂、興奮、安撫）和表達(dá)自身消極情緒（制止、困惑）。采用主觀評價法，評測人數(shù)為10人，測試者身份皆為年齡在20-23歲的青年人。如智能機(jī)器寵物的動作表現(xiàn)所表達(dá)的內(nèi)涵與用戶情緒感受完全一致，則評分為5;若完全不符，評分為1。評分等級劃分為完全一致、比較一致、一般、比較不符和完全不符，評分依次遞減。引導(dǎo)用戶積極情緒（快樂、興奮、安撫）和表達(dá)自身消極情緒（制止、困惑）的評分分別如圖8和圖9所示。

綜合上述評估數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，智能機(jī)器寵物通過表達(dá)“快樂”、“興奮”、“安撫”內(nèi)涵的三種交互行為能夠獲得較高的一致性評分，即用戶較為認(rèn)可智能機(jī)器寵物使用“快樂”、“興奮”、“安撫”三種交互行為時能夠引導(dǎo)積極情緒。尤其是對于表達(dá)“興奮”內(nèi)涵的交互行為認(rèn)可度最高，其次為“快樂”和“安撫”，分別為4.3、3.6和3.5。但是，智能機(jī)器寵物的“制止”和“困惑”得到了相對較低的評分，分別為2和2.8。針對低分選項的用戶進(jìn)行了訪談從而深入了解用戶感受。在訪談中針對智能機(jī)器寵物的動作發(fā)生情景加以解釋后，有5位評分為3及以下的評估者認(rèn)為：結(jié)合用戶自我否定情境，智能機(jī)器寵物采用眉毛上揚(yáng)并晃手的動作表達(dá)“制止”是合理的。如果忽略用戶自我情境，用戶認(rèn)為該動作更易被認(rèn)為是“打招呼”和“招手以示意靠近”等更具積極性的情緒。由于智能機(jī)器寵物的“困惑”采用眉毛下耷并搖頭來表達(dá)，評估者大多認(rèn)為該動作更傾向表達(dá)否定。在交互流程中，該動作是當(dāng)用戶提問后得到的反饋，表示“不知道”或“不明白”。結(jié)合情境描述，評估者普遍認(rèn)為該動作含義能夠表達(dá)“困惑”。因此，低分原因主要來源于設(shè)置測試問題時的描述偏差。

根據(jù)上述評估數(shù)據(jù)及分析，智能機(jī)器寵物能夠通過交互行為引導(dǎo)和表達(dá)情緒，這些情緒也容易被用戶感知。對于智能機(jī)器寵物的同一個動作，不同用戶的理解會產(chǎn)生一定偏差。同時，用戶共情與情景描述相輔相成，情景描述越清晰，用戶共情表現(xiàn)越好。

結(jié)語

設(shè)計視角下的情緒感知和表達(dá)是智能機(jī)器寵物等相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計發(fā)展趨勢之一，本文以情感化設(shè)計理論為基礎(chǔ)，通過調(diào)研用戶情感需求進(jìn)行智能機(jī)器寵物的造型設(shè)計和交互行為設(shè)計研究，并針對智能機(jī)器寵物對用戶的積極情緒引導(dǎo)和自身的情緒表達(dá)進(jìn)行了交互評估，研究發(fā)現(xiàn)智能機(jī)器寵物能夠通過一定的交互行為引導(dǎo)用戶的積極情緒和表達(dá)自身情緒。智能機(jī)器寵物的設(shè)計研究仍有較大的深入分析和設(shè)計延展空間，后續(xù)設(shè)計可嘗試為智能機(jī)器寵物增添更多的肢體語言和表情神態(tài)反饋、設(shè)置更為豐富的交互情境，這將有利于推動智能機(jī)器寵物應(yīng)用日常化的進(jìn)程，也為其他同類產(chǎn)品提供設(shè)計實(shí)踐支持。

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