学龄前儿童智能机器人玩具的自然交互方式设计研究

摘要

随着时代的进步、科技的发展，人工智能元年的到来给人们的社会生活带来了诸多改变，人与机器的交互方式也伴随着硬件和技术的提升趋向自然化。学龄前期是人类发育的黄金时期，这一阶段是儿童成长的开端，他们尝试与外界进行交流沟通，玩具则成为开启他们认识世界、了解世界的第一把钥匙。一个好的玩具能引导、陪伴儿童，兼备益智与娱乐性。由于学龄前的儿童存在着一定身心、认知和感官发育方面的特点，这就使得学龄前儿童在与智能玩具进行互动时需要使用更适合他们的交互方式。本文的研究目的就是希望自然交互方式下的智能机器人玩具能够让学龄前儿童在与玩具互动的时候可以使用更加自然的、符合学龄前儿童特性的交互方式与玩具交流，让智能玩具学会理解儿童的意图，变得更智能化，从而提升学龄前儿童的使用体验。 本文以自然交互理论作为基础，对自然交互技术的发展现状进行研究，结合时代发展特征和自然交互设计原则对学龄前智能机器人玩具的交互方式设计进行探讨。从智能玩具产品的角度出发，梳理了市场上出现的智能玩具机器人的特点并进行分类。分析得出具有智能语音识别功能的情感陪伴机器人将是智能玩具发展的重点趋势。通过研究分析学龄前儿童的身心以及认知发展上对玩具的需求，结合用户调研对智能玩具的设计需求进行分析。 在此基础上，本文结合了自然交互设计原则中以学龄前儿童为中心、多模态交互、智能感知的设计理念构建了智能机器人玩具的自然交互方式模型，并对案例设计实践进行指导。在案例实践中笔者设计了一款适用于学龄前儿童，主要采用语音交互方式的智能机器人玩具，并对智能玩具的交互流程设计进行说明。最后，笔者对本次智能机器人玩具设计中的创新点进行了归纳总结，并对本次研究的不足与展望进行了阐述。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.1.1智能玩具的兴起

1.1.2智能玩具机器人与自然交互方式

1.2 国内外研究现状

1.2.1智能玩具发展现状

1.2.2自然交互研究现状

1.3研究目的与意义

1.4研究方法

1.5研究框架

第2章 用户群——学龄前儿童用户特征研究

2.1学龄前儿童年龄范围界定

2.2学龄前儿童身心认知与智能机器人玩具设计

2.2.1身心发育

2.2.2认知发育

2.3学龄前儿童的感官通道

2.3.1学龄前儿童的视觉通道

2.3.2学龄前儿童的听觉通道

2.3.3学龄前儿童的触觉通道

第3章 学龄前儿童智能机器人玩具探究

3.1人工智能与机器人玩具

3.1.1人工智能背景

3.1.2智能机器人玩具概念

3.2智能机器人玩具类型

（1）拼装编程类机器人玩具

（2）智能 宠物类 玩具

（3）个人陪伴类玩具

3.3智能机器人玩具交互方式

3.3.1智能机器人玩具产品

3.3.2智能机器人玩具的交互方式

3.3.3小结

第4章 智能机器人玩具的自然交互方式与原则

4.1自然交互概念

4.2自然交互发展

4.3自然交互技术在智能玩具的应用

4.3.1语音交互

4.3.2手势交互与体势交互

4.3.3穿戴交互

4.3.4情感交互

4.4 智能机器人玩具自然交互方式设计原则

4.4.1以用户为中心

4.4.2多模态交互

4.4.3智能感知

第5章 基于自然交互的智能机器人玩具设计方法

5.1用户调研

5.2智能机器人玩具设计需求

5.3智能机器人玩具产品设计要点

5.4智能机器人玩具的自然交互方式模型构建

第6章 设计实践

6.1用户定位与使用情景

6.2自然交互方式与关键技术实现

6.3 玩具形象定义

6.4玩具的功能与交互

6.4.1功能定义

6.4.2交互方式设计——以智能机器人玩具的语音交互为例

6.4.3表情设计

6.5智能机器人玩具设计上的创新点

第7章 结论与展望

7.1 论文研究总结

7.2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的科研成果目录

学术论文

科研奖项