李晓杰 梁健 陈欢

摘要：随着城市“空巢老人”问题日益增长，设计出一款能够在未来陪伴老年人的机器人，让他们独自在家时既不感到孤单也能有安全的保障。通过用户体验分析了解用户对陪伴机器人的需求，创建用户需求层次，并对其结果进行权重分析排序;结合分析结果，从产品造型、色彩、材料、人机、情感等方面进行产品设计概念定义：通过Rhinoceros、KeyShot软件得出产品三维建模效果图以及人机交互界面设计，并最终完成老年人陪伴机器人产品设计实践。基于用户体验的老年人陪伴机器人创新产品可满足用户生理、心理的要求，为老年人用户提供一个操作便捷、关注健康的生活体验。该方法可为老年人陪伴机器人设计提供创新思路与优化途径。

关键词：用户体验 工业设计 老年人 机器人陪伴

中图分类号：TP391.9

文献标识码：A

文章编号：1003-0069 （2020）11-0035-03

引言

老龄化在我国日益成为一个严峻的问题，健康养老理念和医疗体制建设逐渐成为社会热点话题[1]。在国家的发展过程中，由于城市生活节奏较快，年轻一代的子女疲于工作，陪伴老年人时间较少，因而情感体验类的智能产品成为老龄市场的宠儿，尤其是智慧型具有陪护功能的产品。随着机器人市场趋于成熟，具有易操作、易学习、易交互特点的陪护型机器人产品深受老年人喜爱。所以，本文通过对用户体验设计在老年人陪伴机器人的现存问题进行分析，总结出能够优化定制家具体验的途径，为家具定制体验的优化思路提供参考。

一、用户体验及概述

用户在使用产品的过程当中（包括实体与非实体）所产生的心理情感方面的感受称之为用户体验，它包括对产品本身、产品服务、产品交互等各个方面。用户体验是主观性比较强的偏感性的体验过程，在不同的环境下，不同的用户通过使用产品而获得身体和精神方面的感受[2]。基于用户体验的这一特点，在进行产品设计的时候希望每个目标用户获得产品体验的愉悦感[3]，就需要在大样本的共性基础上进行个性化的设计。

著名的心理学家唐纳德，诺曼教授从心理与需求方面[4]，提出的用户体验概念，将用户体验分为本能、行为和反思三个层次。强调产品设计的核心是“以人为本”，应该多关注用户的需求和心理，以产品功能易用以及安全为基本点，综合考虑产品设计多方面的因素，让产品设计兼具功能性、易用性、独创性、艺术性以及趣味性。将用户体验设计的概念融入到老年人陪伴机器人的产品设计中，需要关注老年人的心理和身理需求，帮助独居老年人获得更好的产品使用体验，满足他们日常陪伴的需求，方便独居生活。

二、目标用户需求层次分析

产品目标用户人群主要定位在55岁以上、子女在外工作而疏于照顾和陪伴，可能早已退休在家的独居老年人。围绕目标人群展开调研，一个是问卷调查，分为子女和老人的问卷，另外一个是实地访谈和考察。通过调查研究后，将获得的研究结果整理归纳如下：

（一）老人子女对照顾老人的需求。通过对150份问卷调查的分析发现，73%的年轻人对年老的家人的担忧在其身体上，担心意外发生不能第一时间知道，而65%的人则表示老年人都十分喜欢聊天回忆过往，并且表示自己少的就是这部分交流沟通的时间。15%的人家庭有患阿尔茨海默症的家人（包括已去世的，通过研究表明阿尔茨海默症具有一定的遗传性），因此对老人的安全更加关注。综上，子女对老人的照顾需求主要体现在陪伴聊天、实时监控、远程报警方面。

（二）老年人生理方面的需求。老年人群体由于年龄的不断增长，带来的最直接的身体反应就是各个器官功能的退化。因此，老年人的身体上会逐步出现许多由于器官退化带来的并发症，如糖尿病，心脏病，风湿等，记忆力也会随之慢慢下降，学习能力大不如以前，老花眼、听力下降也是大部分老人会面对的问题。调查表明77%的人在50岁左右便出现了老花眼，因此针对老年人身体上发生的这些变化，生理需求主要体现在操作方便、监测健康、提醒做事等方面。

（三）老年人，心理的需求。独居老年人—方面因为缺少亲人陪伴，常常伴有很强的孤独感，且不容易被人理解。另一方面自己会因为身体的衰退变化时常产生自卑心理，觉得自己越来越差劲。85%的年轻人都表示家里长辈较为固执，而这其实和身体原因带来的自卑心理有关，会让老年人变得更加敏感和喜欢猜忌，特别喜欢关注和放大子女的一点话语。子女时常因为这个和父母产生矛盾，但比起争吵，老年人更加需要的是对他们为何会有如此心理的谅解以及陪伴关心。所以陪伴机器人需要关注老人心理深层原因，在聊天时让他们多接触新时代的观点、开导他们的抑郁情绪，培养老年人的生活热情和兴趣，渡过精彩而又幸福的晚年生活。因此在心理需求部分更关注陪伴关怀、娱乐体验、培养兴趣、开拓视野等方面。

根据以上调研分析，将目标用户的需求进行整理，并建立用户需求层次[5]，第一层为目标用户总需求层次，第二层为子女需求、用户生理需求、用户心理需求，具体如圖1。

三、目标用户需求层次权重分析

根据已经创建的用户需求层次，构建相对应的模糊判断矩阵，并依据Sesty的标度原则进行赋值，然后再进行模糊权重的计算，最后将得到的权重值进行排序，得出目标用户需求层次的优先级排序[6]。

（一）构建模糊互补判断矩阵

假设有元素al，a2，a3，a4，…，an，建立重要性关系矩阵：

En=（eii） nxm

方程式中：eii一一为元素a.和元素对ai上一级指标两两比较的重要程度值。

按照Seaty标准原则来进行赋值，满足eij=l /eji，显然重要性关系矩阵属于互补矩阵，其具体赋值标准如表1所示。根据Seaty赋值原则可建立如下4个模糊互补矩阵：

（二）重要关系矩阵的模糊权重计算

对重要关系矩阵E进行模糊权重计算，得出各元素a1，a2…，an的权重值，w1，W2，…，wn。

对矩阵E按行求和：

然后进行如下数学变换：

得到模糊一致性矩阵E=（eij）nxm，然后对其进行归一化计算，可得到每项指标对应于上级指标的权重排序向量WM=（w1，w2，¨，Wn），满足：

由此计算后得到：

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）层次总权重排序

单一元素在层次排序中的总权重值=该元素所在层次的权重×该元素在所在层次中的权重值，因此则有：

wBz= （0.0501， 0.1236， 0.0501）

wcz= （0.3518， 01426， 0.0578）

wDz= （0.1426， 0.0578， 0.0234）

得到的层次总权重排序如图2所示，通过综合权重值计算结果的排序，在设计实践中将操作方便、监控健康、陪伴关怀、实时监控作为主要的参考指标。

四、定义产品设计概念

根据上述用户需求层次权重排序，进行产品功能设计定位，从而进行产品概念设计。根据一系列的调查研究，最后将老年人陪伴机器人的新产品设计定义为：针对55岁以上的独居老人，设计一款操作简易方便的，能提供情感陪伴关怀[7]、监控健康的老年人陪伴机器人。

（一）产品控制智能化。现代的家电正在普遍智能化，因为时代进步的速度太快了，老人往往对新科技都比较陌生，而大部分符合人机工程更加省力省心的新产品都是要学习的，年轻人对此毫无压力，而老年人的学习和理解能力都不及年轻人，并且老一代所接触的智能产品与现在也有很大差别。所以就会产生老人并不能很好地使用家里的智能产品，也可能会产生误操作等。而陪伴机器人充当的不仅是心理安慰的一个机器，更多的还有生活上小细节的帮助。在使用操作上为了使用户具有易用的体验，在控制方面采用人脸识别、语音控制以及传统按键操作。

（二）健康监测交互设计。陪伴机器人的设计可以结合可穿戴设备设备，进行实时健康监控，包括心率、运动计步等基本功能，获取用户的生活习惯，给出健康运动建议。还可以建立用户医疗档案，记录用户的常规基础病，并在日常生活中给予提醒建议。

（三）情感陪伴关怀。陪伴机器人的外观造型上采用老年人更偏爱的可爱的婴儿形象，让他们有一种被需求的感觉，提升自我价值认知。另外，陪伴机器人还具有声光反馈，其中语音智能交互，随时随地陪伴聊天;灯光反馈可以根据用户的心情来显示灯光变化，调节氛围。

（四）新闻及天气等重要信息播报。在这次波及全国上下的新冠肺炎疫情中，在前期的武汉，有许多的老人并不能第一时间了解到新闻，他们接触的往往只有收音机和电视，而这些都具有一定的时效性，很容易就错过了重要的消息，而对于智能设备的使用并不够灵活。还有部分因为子女回不了家而不知道消息的老人依旧不知道佩戴口罩的重要性，而等到后面知道的时候，口罩早已经被疯抢完了。所以添加简单的新闻播报能够让老年人在第一时间了解到新闻和天气能够让他们做出更好的预防措施。

（五）提醒功能及危险提醒。老年人比较健忘，及时吃药、煮东西或者是储水等，一不小心就会因为其他事情而遗忘了要做的事，烧焦、煤气泄漏等都有一定的危险性，机器人可以通过提醒老人正在进行的任务而避免危险的产生。同时内置危险报警装置，如果老人发生摔倒，或者其他的事故时，会在第一时间拨打报警电话并通知其子女。

（六）与子女实时互动。子女可以通过机器发送自己的行程告知老人，或是将自己觉得有意思或是重要的新闻发送给机器人，再由机器人中转告知老人。这样老人也可以在第一时间知道消息，以及得到子女的分享，老人也可以让机器人记录需要子女帮忙的事项，转达给子女，如家里需要维修的东西，或是需要购买的物品等。

五、基于用户体验的老年人陪伴机器人设计实践

根据基于用户体验的老年人陪伴机器人产品设计概念定义，提出设计原则并进行老年人陪伴机器人设计实践，使用场景定义为日常桌面使用，具体效果图如图3。

（一）功能设计。针对产品设计概念定义，解决老年人功能方面的需求。产品控制智能化，基于对用户使用方式的考虑以及成本的控制，在设计中通过搭载智能语音识别系统以及蓝牙红外等技术，实现智能语音控制，并未搭载视频液晶屏幕，但是可以扩展手机、iPad等智能终端来作为显示屏幕;健康监测交互设计，仅将其作为扩展模块，可搭载智能手环等健康监测设备，进行数据采集和分析;提醒功能通过交互设计部分来进行实现;新闻等信息播报通过一键设计来实现，简单易操作，如图4。

（二）造型设计。通过研究发现，人形机器人虽然外形特征很像真人，但是仍然与真人有较大区别，过于具体的四肢反而会让人与人进行对比，这样往往会更加让人产生陌生感。针对老年人需求層次排序，再综合考虑产品功能以及成本控制，所以整体外形以儿童可爱圆润的造型为基础，提取了较为柔和的曲线进行应用。考虑到独居在家养老的老年人，居家空间有一定限制[8]，因此体形庞大的一般不适用，所以采用偏小合适的尺寸，不仅降低成本让更多家庭易于接受，同时小体形的机器人也可以满足大多数的家庭空间。

（三）色彩设计。人们的普遍印象总是会将沉稳的颜色与老人相结合起来，但实际上通过对老年人的调研，其对色彩的接受范围较大，大多数偏向于选择沉稳的颜色，但也希望能够在设计中添加一些亮点。因此机器人的配色在遵循配色原则的情况下，希望能够给予老年人一定的安全感，因此在设计实践中，未采用大面积的灰黑色调，避免使其过于压抑，而选取灰白色或是米白调等比较稳重的色彩，同时可以增添一些小面积的亮色，如蓝绿色或是橙色等暖色调，在沉稳之中有一丝新鲜感，使得新科技不那么冰冷。后续色彩系列化设计还可以参考电视或者是收音机等老年产品，让老人在不熟悉的情况下对机器人有一丝熟悉感，也更加易于接受。

（四）材料设计。对于材料的选择首先要考虑其使用的场景，作为一个心理陪伴的机器人，要给人比较柔和温暖和可信任并安全的感觉，其头部选择塑料与金属结合，其中聚乙烯（PE）采用磨砂质感加工工艺制作，让其更具有温度;外壳采用硅胶或是编织材质，给人柔和温暖的感觉，其他细节采用少量金属，对比和凸显出质感和编织的温暖，让产品有科技感的同时也不缺乏温度。

（五）人机交互设计。在研究与设计中，机器只是一个辅助工具，并不能取代人的感情或是存在。而机器只是在子女顾及不到时的一个替代品，因此陪伴机器人更像是老人的一个“大型智能玩具”，而不是完全代替子女，机器人对老人进行心理疏导与陪伴，帮助一些老人不能了解的事情，是一个自带说明书的产品，并不是一个真的人。根据中国老人的平均身高和体重来设置机器人的大小和高度[9]，通过老人的部分体征来设计其交互设计，如耳背或是老花眼来设计出音量较大或是字体较大的交互界面，通过熟悉感原则，参考90年代智能产品的按键设计，加入老年人陪伴机器人外观设计中让陪伴机器人更加适合老人的使用，根据有亲切感和熟悉感，如图5。除产品本身的交互外，还完成了子女端的交互界面设计，实现子女交互的功能需求，如图6。

（六）情感化设计。将情感融入设计中这是当今温度设计的一个趋势，可以让产品更容易让人接受，但在外观以及操作上融入情感设计也是一个难点，如何控制好这个度，需要结合用户体验等来设计。机器人对老人来说可能是一个比较陌生的产品，而老年人也可能因为不熟悉而对新科技产生一定的排斥感，如何让老人更容易接受，信赖产品，情感化的融入也有其重要作用。我通过熟悉感原则[10]，将情感化设计融入以下两个方面。

1.外观上的情感化。有趣诙谐的外观设计，采用圆滑的线条，整体设计像一个娃娃，老年人一般比较疼爱小孩子，因此设计成可爱的儿童外观会让老人内心产生冷爱。

2.操作上的情感化。新时代的设计趋向于极简，用最简单的设计表达产品的功能，因此运用熟悉原则，将老人年轻时接触的电子产品按键或是外观等改良放进设计中，能够让他们感受到记忆和念想，操作上的熟悉也会让他们乐于接受产品。

结论

针对老人的陪伴机器人其消费者与使用者不同，因而在设计时，要考虑子女和老人的用户体验需求，将两者相结合。在功能上，聊天与陪伴可能是一个平时常见但往往会被忽视的环节，而通过调查也可以发现，当前阿尔茨海默症已经成为了老年人谈之色变的一个话题，人人都十分担心这个病情的到来，当前医院研究也有表明，多与人交流，动脑与多回忆等都对阿尔茨海默症的有一定预防作用。在操作设计上，考虑老年人的审美以及操作习惯来设计，不要过于复杂或过于简洁，过于复杂不易学习，过于简单又容易误操作。选用易操作，易理解的界面设计。 关注老年人的心理问题非常重要，陪伴机器人不仅仅的是解决情绪上的孤独，还要针对他们心理上的抑郁情绪的开导以及让他们保持一个被理解的、愉悦的心情。基于用户体验的老年人陪伴机器人设计，以用户体验为中心，获取用户需求要点，并根据用户需求进行加权排序，获得产品设计功能定义，进而完成产品概念设计，最终完成老年人陪伴机器人的设计实践，为老年人服务机器人的设计提供了一定的方向和建议，具有一定的研究价值。.

項目基金：广东省普通高校青年创新人才项目（2019KQNCX217）;广东省大学生创新创业训练计划项目（201812668017）。

参考文献

[1]宋全成，崔瑞T.人口高速老龄化的理论应对 从健康老龄化到积极老龄化[J].山东社会科学，2013 （04）：36-41

[2]胡晓重新定义用户体验：文化服务价值[J].设计，2018 （2）：56-81

[3]兰玉琪，刘湃基于用户体验的交互产品情感化研究[J].包装工程，2019，40 （12）：23-28

[4][美]唐纳德A诺曼.设计心理学[M].北京：中信出版社，2010： 56-64

[5]石元伍，陈旺.基于SET与FAHP的老年人助行机器人创新设计[J].机械设计，2016，33 （12）：116-120

[6]曹恩国，张歆，邓嵘等基于SEI分析法的居家养老交互产品系统设计研究[J].机械设计，2014，31 （12）：119-122

[7] [日]原研哉设计中的设计[M].济南：山东人民出版社，2006：128-145

[8]李欣娜老年人陪护机器人之造型设计[J].河南科技，2013 （06）：92-93+241

[9]高锐涛，郭晓燕，徐宁产品设计中韵_人性因素和，人体工学[J].包装工程，2011，32 （22）：61-63

[10]王年文，苑莹老年人陪护机器人服务系统设计研究[J].包装工程，2017，38 （18）：72-76