基于用戶體驗的智能清潔機器人設計研究

史耀軍 袁榕

摘要：基于用戶的需求，對智能清潔機器人進行研究，總結現有產品優缺點，進行產品的創新設計，為未來的智能清潔機器人提供一定的設計參考。運用產品調研法總結現有產品痛點，以用戶體驗相關理論作為研究基礎，進行定量調研和定性調研，得到用戶需求后進行深入細致的分析研究，總結產品設計點及定位。將用戶體驗應用到智能清潔機器人的設計中，對產品進行功能、造型和CMF等方面的設計。設計時要深度挖掘用戶需求，秉持用戶體驗設計原則，智能清潔機器人的設計研究也為清潔行業的發展提供了參考。

關鍵詞：用戶體驗；用戶研究；智能；清潔機器人；問卷調查

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2023）23-0120-04

Abstract：on the needs of users，the intelligent cleaning robot is studied，the advantages and disadvantages of existing products are summarized，and the innovative design of products is carried out，which provides a certain design reference for the future intelligent cleaning robot.Use the product research method to summarize the pain points of existing products，take the relevant theories of user experience as the research basis，conduct quantitative research and qualitative research，obtain the user needs，conduct in-depth and detailed analysis and research，and summarize the product design points.The user experience is applied to the design of intelligent cleaning robot，and the function，modeling and CMF of the product are designed.When designing，we should deeply explore the needs of users and adhere to the design principle of user experience. The design and research of intelligent cleaning robots also provide reference for the development of the cleaning industry.

Keywords：User experience；User Research；Intelligent；Cleaning robotics；Questionnaire survey

引言

隨著世界經濟的迅猛發展，人工智能時代已然到來，互聯網+模式使得智能機器人被賦予了良好的發展前景和社會預期。日漸智能的機器人逐漸取代了人力勞動，各種工業型機器人、服務型機器人也進入了大眾的視野。各行各業都可以看見智能機器人的身影，例如，在商用場合中擔任接待工作的迎賓機器人和最近兩年流行于家用場所的掃地機器人。同時，國家對機器人產業的發展也給予了很大的關注，《中國制造2025》中強調中國制造業要以標準為導向，提高產品的品質，帶動行業高質量發展。據國家重點研發計劃智能機器人項目組的專家表述，公共服務領域對智能機器人的市場需求量很大，可以規模化發展，現有的服務機器人技術能很好地滿足需求。由于中國人口老齡化的程度愈漸加深，而從事傳統清潔工作的主力是50-60歲的人群，這部分人群將在未來幾年內達到退休年齡，并離開清潔行業，而年輕人對進入清潔或保潔行業一線工作的意愿也越來越低，這意味著未來的傳統清潔行業會面臨大量的勞動力短缺和高昂人工費用的問題。而新冠疫情的出現也對公共領域的清潔提出了更高要求。

如今，人工智能時代的來臨讓智能清潔行業應運而生，各種智能清潔產品也如雨后春筍般誕生并廣受好評。由此可見，在這個智能互聯的時代，智能清潔已然成為發展的必然趨勢。為了滿足公眾對智能清潔的需求，以用戶為中心，基于公共場所清潔的需求以及智能機器人的發展趨勢，進行基于用戶體驗的智能清潔機器人設計。

一、用戶體驗概述

（一）用戶體驗含義

用戶在使用產品或享受服務時產生感受的過程稱為用戶體驗，感受包括用戶的心理及生理反應、認知印象、行為動作、情感變化以及享受程度等。由于用戶的主觀意識和情感狀態等因素的影響，不同的體驗環境下產生的體驗感都會有所不同[1]。

（二）用戶體驗設計原則

從馬斯洛需求層次理論入手，對用戶體驗的設計過程以及設計要素進行了詳細剖析，并對用戶體驗的設計原則進行了歸納和總結，即一致性原則、功能可見原則以及自然原則。

1.一致性原則：在選擇產品體驗的方式時，要充分考慮用戶的思維和行為習慣，同時，用戶體驗的感受也要切合當代的社會背景與環境，并達到相應功能的邏輯訴求和定義。

2.功能可見性原則：最大限度地發揮核心功能的作用，通過分析用戶行為，構建產品信息的傳遞路徑，實現產品功能的可視化[2]。

3.自然原則：用戶在現實生活中的認知習慣與行為應該與設計存在一致性，自然原則是設計要遵循人類行為與認知發展的軌跡，對人類生物性與社會性的關系要進行全面的認識與思考。

二、智能清潔機器人現狀研究

（一）智能清潔機器人現狀

清潔機器人是服務類型的機器人，其工作內容主要包括清潔和清洗等。在新冠疫情暴發后，清潔機器人銷量猛增，各大企業也陸續制作適合公共場所使用的智能清潔機器人，使得其開始駛向千億級藍海市場[3]，而中國商用清潔機器人的市場規模在2025年預計將可能達到27.8億元。

（二）智能清潔機器人產品調研分析

智能清潔機器人類型繁多，將市場上現有的產品進行科學合理的分析是對后期產品設計研究的基礎和前提，通過調研歸納并分析了以下幾個方面。

1.造型分析：現有的智能清潔機器人造型外觀單一、形式單調，且是普遍工業化風格偏多，產品造型并不夠精致，并且大多數產品體量都較大，給人一種笨重感。

2.功能分析：現有的智能清潔機器人在功能上有區別性，根據使用場所和用途分為掃地機器人、吸塵機器人以及擦窗機器人等，而且科技的進步使得各種功能可以集于一體，但是絕大部分的產品都只注重地面的清潔，對環境的清潔并不到位，并不能很好地達到當今疫情大環境的清潔要求。

3.交互體驗分析：通過對智能清潔機器人產品的分析可以了解到，智能清潔機器人的普及使用已是未來的大趨勢，但企業大多都以清潔機器人的技術作為研究主體，從而忽略了服務型產品需要以用戶的需求進行研究，所以產品帶來的交互體驗感并不好。

三、基于用戶體驗的智能清潔機器人分析

（一）問卷調查

為了研究用戶的行為流程、操作特征、體驗感受和審美偏好，設計了問卷，對不同用戶進行了問卷的調研和分析。問卷派發選擇了線上發放的形式，一共回收問卷207份。通過整理問卷，統計得到以下反饋數據。問卷形式為封閉式問題和開放式問題相結合，這樣在部分問題上用戶的思想不會被限制住，可以充分表達自己的期望。

整理問卷信息并進行分析后發現，絕大部分的用戶對于傳統的清潔設備及人員大都會有抵觸感，并且會遠離清潔設備。同時用戶普遍認為，傳統的人工清潔用戶認為也存在清潔不干凈、消毒不徹底以及態度不夠好等一系列問題，所以在后期設計中要頗為注意并加以改進。如圖1所示，用戶對于產品也有著很多期待，83.01%的用戶均選擇了消毒功能，說明在后疫情時代的今天，場所消毒已經是不可缺少的一環，緊隨其后的分別是呼叫清潔、場所導航、運送物件以及情感互動等，可以看出用戶對于智能清潔產品具有實際的功能需求，后續設計可以將這些功能考慮在內，并加以整合優化。

（二）用戶訪談

通過對回收問卷的數據整理，對3位具有代表性的用戶進行訪談，得到更為精準的用戶需求，分析用戶需求得出適合產品的設計總結，訪談記錄如表1所示。通過整理3位典型用戶的訪談記錄發現，3位對智能清潔機器人都表示出了興趣以及不同程度的支持，展現了各自的需求及特征，為后續研究奠定了基礎。

（三）用戶角色模型

通過對典型用戶真實特征進行勾勒創建用戶角色模型，可以快速高效地得到用戶需求，并且展現用戶目標和期望。用戶角色模型可以讓設計聚焦于用戶，使得產品更符合用戶期待。以商場的服務環境為例，用戶主要有商場顧客、商場服務人員以及商鋪管理者等，根據用戶層服務對象的基本特征，構建了如圖2所示的用戶層的角色模型，通過以下用戶角色模型可以了解用戶的真實需求以及存在的痛點等，并為后續設計提供基礎。

（四）用戶旅程圖

用戶在以往與清潔人員或產品存在的關聯性并不高，為了增強其與智能清潔機器人的交互性，將整個服務過程進行延伸。從用戶角度出發，通過“呼叫清潔”的行為進行分析，繪制出如圖3的用戶旅程圖。

（五）用戶需求分析

通過幾種用戶研究的辦法，最終明確了用戶對于智能清潔機器人的各類需求點，將需求點結合馬斯洛需求層次理論進行總結，得到以下5個方面的需求[4]。

1.生理需求：易用性和易懂性，保證操作流程的舒適與簡單；不浪費時間，使用過程要迅速且高效；清潔設備在清潔過程中需要低噪音、不吵鬧；除了基本的清潔功能外，要有消毒等配套功能。2.安全需求：有一定的耐用性，不易損壞；智能清潔機器在使用時要保證周圍環境人員的安全，避免發生碰撞等情況；與人交互產生的信息是安全保密的。

3.情感需求：智能清潔機器人要有一定的交互性；交互的過程要流暢；清潔設備的外觀要美觀大方富有設計感及親和力；合理的呼叫清潔可以有一定的獎勵機制。

4.尊重需求：清潔設備應干凈整潔且無異味；可以針對不同的用戶群進行個性化的用戶交談。

5.自我實現需求：為公共場所的衛生環境做出貢獻。

（六）產品分析

所有的用戶需求最終要轉化為產品的功能及造型等，基于用戶的需求才能確定產品的核心功能，通過上述對當前智能清潔機器人產品以及對相關用戶的調研分析，針對目前公共場所清潔人員老齡化導致的人力匱乏和后疫情時代場所潔凈度的高要求，以智能化為背景，對清潔機器人進行設計，改變傳統的人工清潔模式與服務模式，提出一種新型的高效清潔服務模式，最終緩解人工緊缺、勞動成本高、清潔不到位以及清潔服務體驗差等問題，同時，在設計中要遵循用戶體驗的原則。智能清潔機器人的工作方式、交互過程、造型設計、配色方案和材質選擇等因素都對用戶的體驗感產生一定的影響，從而影響整個設計。優質的體驗能給用戶在使用中帶來愉悅的心情，這是打造優質產品的一個重要方法。通過新型的清潔模式和交互模式，提高用戶的體驗感，滿足用戶情感化的需求，提升用戶的滿意度，最終增加體驗價值。在具體的設計過程中，重點對智能清潔機器人的功能進行設計，集清掃、吸塵、洗地、消毒以及交互于一體，讓用戶不僅能在功能上得到最大化的滿足，也能在與機器人交互中感到愉悅，最終體驗智能化清潔帶來的人性化服務以及樂趣。

四、基于用戶體驗的智能清潔機器人設計

通過前期的產品分析確定產品設計方向，智能清潔機器人的設計將從功能、造型、CMF以及技術幾個方面進行。

（一）功能設計

智能清潔機器人為模塊化設計，主機為帶有清潔功能的智能機器人，背部可搭載相應功能的模塊，分別配備有霧化消毒噴霧模塊和空氣凈化模塊，通過更換背部模塊實現相應的附加功能。模塊化的設計可以增加產品的功能，滿足用戶未來更多需求，避免因功能缺少導致產品過早淘汰造成浪費。

1. 清潔功能：集清掃、吸塵、洗地和拖地4種功能，除了清掃以及洗地之外，還增加了吸的功能，將清掃、吸塵、拖地以及洗地于一體，這樣不僅一次操作就完成了傳統清潔的多個步驟，還能保證清潔的效率，產品清掃細節如圖4所示。并且產品配備有自清潔的功能，會對滾刷、管道以及水箱進行深度清潔，機器會根據自身臟污程度判斷是否需要開啟自清潔。

2. 消毒功能：傳統的人工消殺病毒存在感染的風險，同時消毒液可能對人體有害，智能清潔機器人則可以避免這個問題，而且機器人不會感到勞累。傳統的噴灑消毒水的方式不僅會使地面濕滑，造成人員摔跤，還可能會發生消毒液吸入對清潔人員產生危害的場景。綜合用戶調研及多方面的考慮，選擇霧化消毒的方式，這樣的方式不僅不會讓由于地面遺留大量液體產生難以清理的污漬，還能對地面及環境進行更徹底的消毒。機器人采用自動噴灑的方式，將霧化的雙氧水噴到環境中，這樣很多人工無法消毒到的細微縫隙都可以兼顧。相比于用消毒水噴灑和擦拭，這樣更能有效地消滅病毒和細菌。而且，雙氧水是一種無色透明的液體，能分解成水和氧氣，不但沒有殘留，并且消毒效果更好，也為用戶提供了更好的保護，以此也能達到地面和空氣的全面清潔。

3.空氣凈化功能：除地面的清潔外還要保證空氣的潔凈，這樣才能達到深度清潔。空氣凈化主要有被動吸附過濾和主動凈化兩種方式。本設計采用釋放負離子主動凈化的方式，其原理是有效、主動地向空氣中釋放凈化滅菌因子，通過空氣會擴散的特點，到達室內的各個角落對空氣進行無死角凈化[5]。

4. 交互功能：公共場所使用的傳統的清潔車或清潔產品與場所內的用戶交互極少或沒有，最多的交互就是與清潔人員和清潔管理人員，為了能進一步提升智能清潔機器人的交互體驗感，給產品賦予一定的語音功能，方便與用戶進行基本的溝通，并且可提供日期、溫度、天氣以及穿衣溫馨提示等。

5.App操作功能：智能清潔機器人可通過App進行智能操控，劃分清潔區域以及制訂清潔計劃，并且為了方便公共場所其他用戶使用，給產品賦予了呼叫清潔的功能，場所內的用戶可通過智能清潔機器人App使用此功能，在App內點擊呼叫清潔，系統便會指定距離呼叫者最近的清潔機器人前往，并完成相關清潔工作。為了鼓勵用戶積極使用，維護公共場所的環境，App內設定有獎勵機制，在每次呼叫清潔并被系統成功認證后都會得到積分，積分可以在App內兌換各種禮品。

（二）造型設計

現有機器人造型分為擬物機器人和擬人機器人，擬物機器人就是仿照各種各樣的生物及物品做出方便人類生活的機器人，仿人機器人顧名思義就是模仿人的形態和行為設計制造的。用戶會對不同形態的機器人產生不同的感受，比如，擬物機器人會帶給用戶更加可靠、理性、設備感強的感覺。而擬人機器人讓用戶產生的是可愛、友好以及有親和力的感覺。結合前期的調研結果，對于智能清潔機器人外觀設計確定了3個關鍵詞：親切而友好、聰明有靈性、溫暖的科技感。為了滿足以上3個關鍵詞，通過一系列的手繪推敲演變，提煉出了“膨脹曲面”的造型概念，形成一種造型柔軟而富有張力的感覺，產品效果如圖5所示。

（三）CMF設計

1.色彩分析：通過對現有清潔機器人產品進行初步CMF分析可以發現，以往的清潔機器人色彩通常采用黑和白這種低彩度的顏色。本次設計的智能清潔機器人的使用場景是在公共場所，也就是車站、飛機場、商場等。在公共場所中，清潔機器人的配色方案要選擇既美觀性又與周圍環境相協調，所以盡量采用輕柔和溫和的低彩度、中低黑度搭配低調的黑白灰色調或當季的Pantone流行色調，這樣搭配產品圓潤的造型可以削弱自身的工業感。

2.材質分析：清潔機器人選用的材料一般要具有強度高、硬度高、抗彎曲能力強等良好的力學性能。除此之外，公共場所的地面中包含很多酸堿性物質、水漬等，會導致接觸物質易生銹、易被腐蝕，所以在選材時要選用防水、防潮、耐腐蝕、美觀的特性。所以清潔機器人外殼選用塑料材質。

3.加工工藝分析：其成型工藝普遍選用注塑成型，優點是生產速度快且效率高，款式多且形狀難易均可。表面處理一般選用噴涂，這樣產品的表面耐磨損、抗氧化、富有金屬光澤且美觀，同時柔潤的紋理能帶來柔和的觸感，豐富人機互動中的感知因素。

（四）產品技術及總結

智能清潔機器人涉及多種技術，最為重要的便是自主定位導航技術，其中包括多種技術，但最主要的是SLAM（實時定位以及自主建圖）以及運動規劃與控制兩個方面，機器人可在此項技術的支持下自主進行移動并完成相應任務[6]。

智能清潔機器人使用前會進行自主建圖，完成后會執行管理人員在后臺建立的清潔計劃，若有場所內用戶進行呼叫，距離較近的清潔機器人會接受任務并實時反饋給后臺，方便用戶和管理人員了解進度，任務完成后清潔機器人將繼續執行未完成的清潔計劃，完成后管理人員可通過更換背部模塊繼續建立場所消毒及凈化的任務。

結論

本文基于用戶體驗的智能清潔機器人創新設計，通過對已有產品的歸納總結及對用戶進行問卷調查和訪談，挖掘出用戶的真實需求，并對需求進行合理實現。此款產品通過已有的技術來實現功能，產品集清潔、消毒、呼叫清潔、智能互動和手機操控等功能于一體，改變了傳統人工清潔模式，能給用戶帶來全新的服務體驗，從而提升用戶的體驗感以及滿意度，同時會提高場所的清潔度。智能清潔機器人作為一種新興的產品種類，在現階段雖沒有廣泛應用，但是潛力巨大且優勢明顯。智能清潔機器人是為用戶服務的媒介，也是連接用戶與服務的橋梁，其設計對社會的發展具有非常重要的意義，這也就需要設計師在未來不斷探索與應用，智能清潔機器人在技術和功能上才會更加完善。

參考文獻

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