分析年轻人和老年人对智能机器人可用性与造型设计评分
分析年轻人和老年人对智能机器人可用性与造
型设计评分
摘要：细分智能机器人的用户群体并研究用户差异。设计组间重复测量实验，在虚拟现实
平台上进行人机交互，分析年轻人和老年人这两组不同人群对智能机器人可用性与造型设计评
分。年轻人的可用性与造型设计评分高于老年人，且存在显着差异。通过年轻人和老年人对家
庭智能机器人可用性与造型感知主观差异的量化分析，探究内在原因，并归纳具体差异的表现
形式。设计应尊重用户差异，根据不同用户需求设计智能机器人，以提升用户体验。
关键词：家庭智能机器人; 可用性; 造型; 年龄差异; 组间重复测量;
RESEARCH ON AGE DIFFERENCE OF USABILITY AND FORM DESIGN FOR HOME
INTELLIGENT ROBOTS
ZHU YAN
Abstract：Subpide the user group of intelligent robots and study user's differences. This study
designs the repeated measurement experiment between groups,carries on the human-computer
interaction experience on the virtual reality platform,and analyzes the usability and form design scores
of the young and the old people. It is found that the usability and form design scores of young people
are significantly higher than that of the old people,and there are significant differences. This study
quantifies the subjective differences between the young and the old people on the usability and form
perception of home intelligent robots,explores the internal causes of the differences,and summarizes
the specific forms of the differences. The design of home intelligent robots should respect user's
differences,meet the needs of different users to improve the user experience.
引言
“ ”习近平总书记指出， 中国将成为机器人的最大市场 。按照核心支持技术的演变，机器人经历
了三个发展阶段：电气时代的一代产品由既定程序控制，只做固定动作，无感应和适应能力；
数字时代的二代产品装有传感器，通过计算机控制获取服务环境和对象信息，初步具备简单智
能；人工智能时代的三代产品是基于知识的控制，使用机器视觉、自然语音处理和神经网络等
技术[1]，具备高级智能，被广泛应用到家庭生活领域。家庭智能机器人的运行主要聚焦在家庭
中的生活场景和行为，感知能力和交互能力更高。因此，对于此类产品的开发和设计而言，进
行深入的人机交互可用性以及造型研究就显得非常关键。当下，此类产品的开发流程仍然是凭
借设计师的主观经验，采用手绘、计算机三维仿真、样机制作等方法来推进。设计方案定稿之
后，通过制作样机来反复测试产品和用户的人机交互可用性以及修改整体造型设计方案，导致
开发周期很长。
一、相关研究现状述评
虚拟现实运用计算机图形、仿真和传感等技术[2]，能给用户提供非常有沉浸感的产品交互体
验。在已有的研究中，曹国忠[3]等搭建了清分扎把机产品的虚拟现实平台，让用户在其中进行
体验并提出造型修改意见；李太然[4]等将工业机器人的操作过程置入虚拟现实环境去执行人机
交互，减轻了用户操作负担；李婷婷[5]等利用虚拟和增强现实技术开发了博物馆互动展示系
统。上述研究验证了使用虚拟现实技术开展产品人机交互体验的可行性，但未对产品可用性进
行分析和测试。朱彦[6]运用主成分分析法对用户的感性意象进行量化，运用人工神经网络架构
了某一特定造型风格的家庭服务机器人造型设计要素模型；娄熙纯[7]等基于老年人的情感诉求
设计了智能陪伴机器人的人机交互方案，使用户有更好的使用体验。上述研究均没有对设计完
成的智能机器人方案进行交互体验量化研究，更没有设计恰当的多因素实验去检验不同用户在
使用同一产品时的差异性。
人工智能技术的推广，使得智能机器人将会更普遍地走进寻常百姓家庭。智能机器人是所有家
庭设备交互的中枢和智能运算的终端，其将要面对的用户不仅有年轻人，还有老年人和儿童
等。这些家庭成员在使用智能机器人时，都有自己特定的使用场景，呈现出需求多元化的发展
趋势。只有针对家庭中的不同用户进行深入细致的研究，细分用户群体，才能推出满足用户差
异的个性化服务。本研究旨在运用家庭智能机器人的人机交互虚拟现实体验平台，进行实验设
计来测量机器人的可用性与造型设计在面对不同用户时是否存在差异。即选取家庭智能机器人
的可用性和整体造型作为研究对象，探究适合年轻人使用的产品是否也能让老年人接受并乐于
使用。
二、测量指标和数据采集
邀请两位专家对 30 个家庭智能机器人设计方案进行比较和研究，挑选出4个典型方案参加实
验评估，如图1所示。机器人的可用性评价采用 ASQ 量表（After scenario
Questionnaire,ASQ），具有客观性、复用性、量化性、经济性、普适性的特征。该量表由
James R.Lewis 编制，探测用户整体上完成任务的难易度、完成时间和对支持信息的满意度，包
括易用性、有用性和满意度三个层面。整体 ASQ 得分是各个题目所反馈得分的均值，其测量
的信度范围为0.9-0.96(Lewis,1990b,1991,1995）。ASQ 在Lewis 等（1990，分析报告
Lewis,1995）中的使用显示，ASQ 分数与场景任务的成功率之间存在显着相关[8](r(46)=-
0.4,p<0.01）。机器人的造型评价采用用户主观评分的方式，以 Likert 7 级量表完成测评。本实
验的虚拟平台系统选用HTC VIVE 设备进行交互，过程中需要实现的点选功能集中在两个操作
手柄上。运用虚拟现实技术在家庭智能机器人早期三维模型设计阶段构建用户与产品的交互场
景，用户通过虚拟平台与产品进行交互并得到体验反馈，能帮助设计者及时修改设计方案，比
制作产品实物样机进行可用性测试的成本低，同时又能完成多次快速迭代。
三、实验设计
（一）实验被试招募。
实验被试对象为年轻人和老年人，两组被试分别招募了22 人。其中，年轻人均具有本科以上
学历，年龄在 25—35 岁之间，平均年龄为 30.5 岁，标准差是 3.16；老年人均具有高中以上学
历，年龄在 60—70 岁之间，平均年龄为 65.7 岁，标准差是 2.66。为了消除性别对于实验结果
的影响，控制两组被试的性别人数比基本接近1:1。
（二）实验方案。
实验采用组间重复测量的实验设计方案，要求每位被试依次观看4个家庭智能机器人的虚拟现
实影像。在构建交互场景时，首先梳理研究用户的需求点。赵雅婷[9]等利用Kano 模型计算出
老年人对服务机器人的功能需求并进行了重要度排序，依据此方法同样可以得到年轻人的需求
点；整理后，根据每个家庭智能机器人的功能定位和造型特征，分别赋予不同的典型交互任
务，如表1所示。此外，根据测试目的的不同和设计展开的具体情况，每次实验时家庭智能机
器人的选择和交互任务的定义都可以有不同的组合情况。
被试与每个家庭智能机器人在虚拟场景中的交互时间为 1分钟。严格控制任务数量和交互时间
的目的是避免被试参加实验时间过长，可能会产生生理疲劳，影响实验结果的准确性。确定典
型任务后，利用虚拟现实开发系统进行场景设计，为了消除室内环境可能对被试产生的外在影
响，将 4个家庭智能机器人均置入同一个虚拟家居环境中，如图2所示。
（三）实验流程。
实验正式开始前，被试进入用户体验与可用性实验室，先静坐休息5分钟。主试详细讲解具体
实验内容和操作要求。然后，在主试的协助下，被试佩戴 HTC VIVE 设备，调试设备确保正常
使用。正式开始实验，用户逐一观看每个家庭智能机器人的人机交互虚拟现实影像并进行互
动。每观看完一段影像，主试均会提醒被试暂时取下实验设备，填写 ASQ 量表和 Likert 量表；
然后，主试安排被试休息5分钟后继续观看下一个家庭智能机器人影像，结束后再填写量表；
如此循环，直到实验全部结束。在整个实验期间，每位被试共观看4段家庭智能机器人影像，
填写 4次量表，约需20-30 分钟完成所有内容。为了消除实验时可能产生的顺序效应和疲劳效
应，按照拉丁方顺序排列 4个家庭智能机器人的虚拟影像让被试观看。实验从上午8点开始，
到下午5点全部结束。
摘要：
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分析年轻人和老年人对智能机器人可用性与造型设计评分 摘要：细分智能机器人的用户群体并研究用户差异。设计组间重复测量实验，在虚拟现实平台上进行人机交互，分析年轻人和老年人这两组不同人群对智能机器人可用性与造型设计评分。年轻人的可用性与造型设计评分高于老年人，且存在显着差异。通过年轻人和老年人对家庭智能机器人可用性与造型感知主观差异的量化分析，探究内在原因，并归纳具体差异的表现形式。设计应尊重用户差异，根据不同用户需求设计智能机器人，以提升用户体验。关键词：家庭智能机器人;可用性;造型;年龄差异;组间重复测量;RESEARCHONAGEDIFFERENCEOFUSABILITYANDFORMDE...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
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时间：2023-02-28
