醫用配送機器人PC端后臺操作界面交互設計研究

摘? 要：隨著社會發展水平的顯著提升以及科學技術的迅速更新，機器人在我國各個行業的發展中得到了廣泛應用。在我國“十三五”戰略性規劃中指出，對于特種作業、搬運等工業場景以及以醫療健康等，都需要重點進行機器人整機制造的研究與探索，并且要對機器人的制造、操作工藝進行詳細的分析。而在公立醫院的發展建設過程當中，醫療配送任務的作用也是不可或缺的，而公立醫院內各個部門的工作開展情況，均與醫療配送任務密切相關，因此如果可以針對醫用配送機器人與PC終端后臺操作界面的交互設計，展開重點的調研和大數據分析，必將推動醫院發展水平的有效提升。

關鍵詞：醫用配送機器人? ?PC端? ?后臺操作界面? 交互設計

中圖分類號：TP393? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： With the significant improvement of the social development level and the rapid update of science and technology， robots have been widely used in the development of various industries in China. In China's "13th Five-Year Plan" strategic plan， it is pointed out that it is necessary to focus on the research and exploration of robot's whole manufacturing for special operations， handling and other industrial scenarios and health care， and analyze the manufacturing and operation process of robots in detail. In the development and construction of public hospitals， the role of medical distribution tasks is also indispensable， and the work of various departments in public hospitals is closely related to medical distribution tasks. Therefore， if we can carry out key research and big data analysis on the interaction design of the background operation interface of medical distribution robots and PC terminal， it will certainly promote the effective improvement of the hospital's development level.

Key Words： Medical delivery robot; PC side; Background operation interface; Interaction design

醫療機器人最早出現在1985年，它被用在了神經外科的手術里，并在當時取得了一定的成就。隨著社會的不斷發展，醫學機器人也得到了相應的發展，在現今社會中，已經應用到了不同科室的治療中。醫療機器人在中國的發展前景，主要得益于相關政策的支持，隨著人口的增多，其需求量不斷增大，我國未來對于醫療機器人的需求也會呈現出不斷增長的趨勢。而在現代醫療的日常運行及其相關的經營過程當中，醫用配送機器人的功能是非常重要的，對于它的應用，能夠從根本上促進我國醫院自動化、智能化水平的有效提升。另外，醫護人員如果可以對醫用配送機器人PC端及后臺操作界面進行深入的了解和剖析，就會在進行實際操作的過程中，有更好的交互體驗，工作效率也會得到顯著提升，這對于醫護人員未來的發展以及醫院的未來發展來說，都是大有裨益的。

1醫用配送機器人的概述

1.1醫用配送機器人的含義

醫用配送機器人所指的是在醫院、診所等地常見的，輔助醫療工作開展的機器人是一種智能信息技術飛速發展的產物。該類型的機器人能夠獨自進行操作計劃的編制，并且還能夠根據實際的工作狀況，進行動作程序的確定。此外，它還能對周邊情況、自身情況等，進行有效識別。

1.2醫用配送機器人的作用

醫療物流人員在醫院中所具備的功能，主要表現在對醫院廢棄物的處理及送餐、送藥至隔離帶的操作上，它們能夠以腦部控制調度中心的職能控制，來實現自主搭乘電梯、自主充電、自動開關門、自動躲避障礙等，不需要人員的操作，在機器人的柜子內部，會進行紫外線消毒燈的安裝，這樣就能夠對所運送物品的安全，做出有效保證。除此之外，醫用配送機器人還能夠以遠程通信的方式，經由調度系統的作用，與隔離病房內的患者、護士，進行有效的溝通與交流，并且可以代替人工，進行病歷、藥品、耗材、化驗單等的運送。

2醫用配送機器人PC客戶端平臺操作界面設計的發展現狀

中國的有關機構認為20世紀科技領域最偉大的進步一點就是機器人的設計、生產和使用。在我國“十三五”戰略性新興產業計劃中，明確提出“要針對搬遷、特殊操作等工業應用情景，搜救、醫學康復等社會應用情景，著重開發人工智能高可靠性技術基礎功能組件、整機設計及控制系統工藝應用方案”。根據目前高危感染區易交叉感染、醫療工作者人員緊張、壓力大、醫用品配送系統出錯等的實際情況而研發出的醫用配送機器人，基于人機交互技術思想的醫用配送機器人PC端后臺人機系統的技術研究水平也處于持續的提高與完善當中，需要對醫用配送機器人PC端后臺人機系統進行分析研究，以不斷完善現有機器人系統接口。

在當前階段這個技術的開發進程中，需要把界面設計作為21世紀的研究重點之一，并作為全球研究的重點[1]。用戶是人和系統發生互動的主要媒體，而使用系統用戶界面的良好性、簡易性、可操作也對系統重要，它將直觀關聯到操作系統的特性得以發揮，以及如何讓使用者正確、有效、輕松地進行系統管理和運行工作，它也將直觀影響使用者的感受與評價。

3交互設計對操作界面的影響

互動設計概念形成于20世紀80年代初，由IDEO的創立者之一比爾莫格里奇（BillMoggridge）指出：互動產品設計以滿足用戶需要為目的，以提供易學、易用物品為宗旨。最初將其命名為“Softface（軟面）”，后更名為“Interaction Design（互動設計）”。交互產品設計主要是研究系統和使用者之間的互動關系。系統既可能是個人電腦，也可能是計算機化的操作系統和軟體，而使用者則透過人機的互動設計界面和之互動，并共同完成工作。優秀的人機交互用戶界面設計可以增強用戶操作的效果、安全性和使用者自身的可靠性、易用性，也有助于使用者降低認識和應用操作界面過程中的壓力，從而提升了使用者的工作效率并讓其從操作過程中得到了愉悅感[2]。

4醫用配送機器人PC端后臺操作界面分析

4.1界面操作交互分析

美觀實用的軟件界面就是把豐富的功能適當的布置在限定的空間內，比較常用的有“T”字形、“口”字形、“三”字型，和上下對稱的界面布置方法。無論哪一種形式的界面設計，應當把關鍵數據的反饋窗口設置在人們視覺的焦點位置，讓使用者在最短時間內了解到最關鍵的數據[3]。該操作界面的文本和圖示相結合，從而減少了對用戶的反應時間，大大減化了操作步驟，并減少了分辨困難。

4.2操作界面功能分析

醫用物流配送自動化機器人的重要作用是配送醫產品，所以控制用戶界面所要傳達的內容基本上包括了對物流配送自動化機器人的實時控制的工作狀態，以及操作范圍與配量等進行的控制操作。操作模塊實質上是一個動態的管理模式，重點在于進行對操作區域的命令選擇及調整，以保證路線控制精度；進行產品編號和數量的記錄，以降低產品分配誤差；運行情況的調節，及時把特殊產品運到預定位置等。監控系統中獲取的數據也是關鍵數據的關鍵部分，包括機器人的電量狀況、運行狀態、物流情況等數據。對各個模塊的合理布局，使每一個模塊可以清晰明確地對數據做出反映，盡量使數據在同一個頁面中對不同功能進行實時監測和控制[4]。

5醫用配送機器人與PC客戶端平臺操作界面互動的原則

經過對醫用配送機器人PC終端平臺功能接口的設計剖析，得出了如下設計原則。

5.1合理性原則

在設計醫用物流機器人PC客戶端的平臺功能頁面時會對每個頁面內文字、圖標等要素適當設置。操作界面菜單項必須正確設定，層次分明，讓使用者在短時間內就可以找出所要使用的功能鍵。

5.2交互性原則

醫用配送機器人在PC客戶端后臺操作界面的使用流程中，必須兼顧醫用配送機器人自身信息的提供，以及即時數據的反饋。把復雜的內容由一些圖標所取代，并讓界面給使用者帶來更良好的操作提。如用動態性的交互方式，形象的表現出客戶要操作的指令，同時又為客戶留出充分進行操作的時間[5]。

5.3以用戶為中心原則

在產品設計流程中，要了解并關心用戶的使用習慣與特點，優先考慮個人的實際需要。以使用者感受為中心，使操作界面的按鈕大小、外形、距離等因素更適合人體尺寸的生理特性，并且降低應用時出錯率以提高工作效率，從而降低錯誤使用時職業病出現的概率，從而提高用戶使用感受與滿意度，從而提高用戶界面親和力。

5.4統一性原則

該原則是指在醫用配送機器人PC終端的后臺操作界面設置中，使用一致的設計標準約束系統。優秀的用戶界面，其設計結構是清晰一致的，所用的視覺內容與結構組合必須遵守美學原則與標準規范，即通過顏色、整體設計、圖像等內容的結合，使用戶界面富有一致性；另外，界面的操作方法與過程要和使用者的想法相符，讓使用者按照自己的習慣進行基本應用，從而在最少的耗時與最小的記憶量內掌握應用。

5.5簡潔性原則

客戶在操作醫用的機器人時應當是同時對著多個機器人一起完成操作，為了讓客戶在操作中一目了然，同時降低記憶負擔，界面設計要求高度簡約化。實驗證明好的界面設計，必須遵循“80—20”標準原則[6]。界面信息要適當表達，如果信息過多，會限制用戶的使用；信息過少，會顯得頁面比較單調。

5.6共用性原則

界面的功能、情感與應用環境，在設計時缺一不可、彼此配合。醫療物流中智能機器人的主要功用就是與醫務人員分擔配送的任務，此任務要嚴格不得發生偏差，所以在產品設計時需要重點信息，主次清楚，不易刻意炫彩。由于應用環境主要是在醫院，操作界面也需要給予病人們一個溫馨的情感空間，在頁面背景色的運用時也需要以淡、暖色調為主，顏色搭配柔和干凈，讓使用者與頁面之間的互動感受更為親密。

6醫用配送機器人與PC客戶端后臺操作界面的交互設計及具體分析

采用質量控制功能選擇方式的醫用物流及機器人電腦客戶端操作界面設置，重要一步就是將界面風格的統一性、反饋信息的準確性、版面色彩的合理性以及操作監控的安全性進行確定，并按照問卷調查—需求分析—功能分析—需求分析轉化為設計要素—確定設計要素及設計要求目標—質量功能配置部分質量屋搭建的順序，進行實際的分析與設計。接下來，筆者將以實際PC端后臺操作界面交互設計為例，進行具體的闡述與分析。

6.1用戶需求分析

對醫院科室的303位醫護人員進行問卷調查，回收問卷295份，其中男性133份、女性162份，分析結果見表1。

6.2用戶需求權重

基于對醫療物流配送人工智能計算機客戶端操作界面的技術特點和客戶需求研究結果，運用相應的算法加以系統性的梳理總結，構建了三層維度的客戶要求。第一層要求為醫療物流配送機器人作業人員的總需求量，第二層要求為各情境功能需求量，第三層要求為頁面元素簡潔優美、與界面設計風格一致等六項要求。將操作界面所對的應用要求進行了劃分具體如下。

第一層：對醫用物流儀表的遠端操作界面的總需求；第二層：C1舒適的視覺設計、C2明確的功能分區、C3合理的信息顯示；第三層：C11界面設計風格統一、C12界面元素簡潔美觀、C21菜單項設置合理、C22界面整體布局合理、C31界面元素易理解、C32相關信息清楚明了。

通過對應用要求進行分類，可以得出醫護人員比較重視使用用戶界面產品設計中的視覺產品設計、各種功能劃分和信息展示等，在需要的重視度上，將相關內容簡潔明了、用戶界面元素易于掌握，以及用戶界面產品設計整體風格統一列在了前三位。由此可見，針對醫療配送的機器人電腦端操作界面，醫務人員更為重視對消息的正確傳遞，并力求降低工作差錯，以提升服務效率。

6.3設計要求

利用川喜田二郎法，把得到的用戶設計信息轉換為相應的設計元素和設計對象，在一級設計元素中包括了D1視覺、D2布局、D3信息架構；在第二級設計元素中，屬于D1視覺的包括了D11界面風格、D12文字、D13圖標，屬于D2布局的包括了D21功能區域、D22功能模塊、D23文本圖標布局，屬于D3信息架構的包括了D31導航、D32信息反饋欄、D33標簽欄；除了上述設計之外，還包括功能的劃分，在D1視覺中，還包括了界面風格的統一，同時要求字體大小的調整和文字圖標個性化便于理解化的設置；在D2架構中，對于信息分區的功能設計要滿足用戶需求、對于功能模塊的設計最主要是數量與寬度上的合理性，以及對于文本圖標布局的設計，最關鍵的都是便于辨識；而在D3信息結構中，對于導航的功能設計則要求描述清楚，功能層次合理、對于信息反饋條的設計要求直觀性好且功能完整，以及對于標簽欄要求搭配合理，功能靈活簡潔。

6.4設計方案的確定

為了讓使用者在醫療分配機器人應用流程中有更良好的互動感受，提高使用者的體驗滿意度，并提升服務效率，專門設計了醫療分配自動化機器人的電腦客戶端使用頁面。在分析界面設計原則的基本上，根據質量功能配置方式，對醫用物流機器人使用要求的信息收集和變化情況進行了調查，以判斷使用要求和設計要素的關聯程度，并建立了部分質量屋，通過測算產品設計要求權重，得到了設計影響的因素，最后再進行產品設計。

設計方案基于應用質量功能設置方法解析出的產品設計要求，重新設計了醫用物流儀表的電腦客戶端使用頁面。在使用頁面中，與登錄界面缺一不可。登錄界面扁平化風格，整體設計簡單、大方。使用以偏柔和為主的冷色調，給予人們一種平靜、沉著的觀感。而針對人們的視覺特點，主菜單與調度監測界面布局均采用了T字型界面，整體的設置，看起來簡潔明了，顏色引導科學合理，適應使用者的操作行為方式。但如果顏色匹配不合理，會對操作者的身心和生理健康產生危害，進而大大地降低效率。為了將重要數據突出，采用不同的色彩表示各種機器人的工作狀況，例如：紅燈表示充電或發生事故，綠燈表示正在工作，深藍色表示停止使用。在頁面中如何實現信息刷新，從而保證信息反饋的準確性，有效降低系統的誤操作。

機器人管理界面整體設計協調，布局合理，圖示內容正確分配。將主要工作數據展示為兩個部分：一是醫用配送機器人工作情況監控部分，展示工作情況、狀態、性能等有關數據；二是醫用物流機器人配送的數據監控區域，展示物流人員姓名、醫療器械物流類型及編號等內容。界面的設計簡單快捷，各操作按鍵及操作區域合理布置，便于信息查詢，減少操作困難，有效提升消費者的用戶服務滿意度。

7結語

綜上所述，該文主要從研究醫用配送機器人的設計意義、醫用配送機器人的功能、人機交互設計及其對人機系統的重要作用、醫用配送機器人PC端后臺人機系統設計、醫用配送機器人PC端后臺人機系統的人機交互設計原則，以及對醫用配送機器人PC端后臺人機系統人機交互的具體分析等方面入手，針對醫用配送機器人計算機端的界面進行了分析設計，并通過對消費者群體的調查研究，在界面設計基礎下，運用信息質量功能配置技術對設計各種因素進行的判斷與分析，對設計因素重要程度進行了排名，并由此進行人機系統設計，使人機系統的布置簡單合理，信息反饋及時正確、功能簡便、便于使用者的管理，同時也能夠及時滿足使用者的使用要求，從而增強了使用者的群體驗滿意度與效率。

參考文獻

[1] 董鈺穎，楊雷恒.多醫用配送機器人系統實時路徑規劃方法研究[J].微型電腦應用，2022，38（6）：171-173.

[2] 董鈺穎，楊雷恒.一種多醫用配送機器人系統協同路徑規劃方法[J].自動化技術與應用，2022，41（5）：100-102，129.

[3] 任工昌，張冉，劉朋，等.醫用配送機器人自主識別與抓取的研究與實現[J].現代機械，2021（6）：6-19.

[4] 任工昌，尚亞東，劉朋，等.一種拖車式醫用配送機器人的設計與實現[J].計算機時代，2021（1）：41-45.

[5] 胡小龍. 拖車型自主醫用配送機器人的研究與實現[D].咸陽：陜西科技大學，2020.

[6] 任工昌，張博文，王肖燁.醫用配送機器人PC端后臺操作界面交互設計研究[J].工業設計，2019（3）：139-140.

作者簡介：梁爽（1988—），女，碩士，工程師，研究方向為智能醫療設備人機協作控制。