家用服务机器人人格研究与交互设计表达

摘要

《美国机器人发展路线图—从互联网到机器人》曾预言机器人技术将是一项对人类未来产生革命性影响的技术，可能将像计算机的发展一样在几十年里遍布世界的每个角落。技术的发展使得机器人的自主性或半自主性运动得以实现，由于人的心理自然的会将动态的物体看作“有生气的(Animacy)”也因此自发的将人格特征映射到动态的机器人上。这种现象的出现使得人格的概念被引入到HRI设计中。　　正如人格对人的作用一样，机器人人格为机器人的行动和对指令的反馈提供一致性的阐释。因人格具有相对稳定性，有助于形成人与机器人之间合宜相处方式。机器人人格体现得当将有助于提高人对机器人的接受度，体现在增强人机交互意图、人机交互过程的用户参与投入度、正性情感激发等。反之，不合适的机器人人格则会破坏人机关系带来负面感受。机器人并非有生命体，因此研究和设定适宜的机器人人格与对机器人人格的精准表达则需要设计研究人员的参与。　　此次机器人人格研究的主体限定为功能形态-工具类-近距离交互家用服务机器人。本文首先通过实验法和模拟法控制交互目的、实验场景、机器人反馈不变选择不同HRI方式作为实验样本进行家用服务机器人人格情感化交互设计的必要性研究，确定了在HRI中进行情感设定可显著性增强用户体验，确定了该课题的合理性和必要性。　　随后人格研究的过程中主要分为人格设定研究和人格表达研究两个部分。人格设定研究阶段，通过交叉学科研究法与文献研究法对机器人人格研究现状进行深入了解并选择人格理论中的大五人格理论作为理论基础制作《机器人人格问卷》。进而通过问卷调查、入户观察和入户访谈的方式定性和定量收集85名用户数据进行分析和解读。大五人格特征结果分别外向性(3.270)、宜人性(3.693)、严谨性(4.360)、神经质(2.070)、开放性(3.425)，严谨性人格与其所涵盖的计划条理性，胜任感，审慎性等获得高用户倾向。　　人格表达研究过程阶段采用文献研究法与商业设计个案分析法相结合的研究方法。商业设计个案选取人格领域相关有代表性且较为成功公司和产品，产品类型为移动虚拟助手、智能音箱、车载虚拟助手。依据研究结果构建人格设计体系包含形象设计、功能设计、全域设计三个部分并且绘制可复用的家用服务机器人人格表达交互设计画板。研究产出还包括提炼设计原则与构建设计评估体系。　　最后依据人格设定研究数据结果与人格表达设计体系进行家用服务机器人的人格形象设计包含设计机器人的听觉形象和操控界面的视觉形象设计，并进行设计验证，有效提高HRI水平和用户满意度。　　本文对功能形态-工具类-近距离交互家用服务机器人的人格研究的全流程提供了理论支持和设计案例验证。确定了此类机器人人格情感化设计的必要性、构建了基于大五人格理论的人格设定研究方法、构建了人格设计表达体系并设计评估的原则和指标，为家用服务机器人的人格情感化交互设计提供了全流程的指导方法。

目录

声明

第 1 章 绪 论

1.1研究背景

1.2选题意义

1.3文献综述

1.3.1家用服务机器人

1.3.2人格理论

1.3.3情感化设计

1.4研究现状

1.4.1人机交互现状

1.4.2家用服务机器人人格研究现状

1.5研究主要内容与结构

第 2 章 机器人人格情感化设计必要性研究

2.1研究目的

2.2实验理论

2.3实验设计

2.3.1实验目标

2.3.2实验方法

2.3.3实验样本制作

2.3.4 实验参与者

2.4 实验实施

2.4.1实验过程

2.4.2 ??%?

2.4.3实验结论

2.5本章小结

第 3 章 家用服务机器人人格设定研究

3.1机器人人格设定研究现状

3.2人格设定研究方法构建

3.3 服务机器人人格设定实验

3.3.1实验目标

3.3.2实验前准备

3.3.3实验实施

3.3.4 数据分析

3.3.5 实验结论

3.4本章小结

第 4 章 人格表达交互设计体系构建研究

4.1人格表达交互设计研究流程

4.2人格表达设计体系构建

4.2.1人格表达设计途径分析

4.2.2人格表达设计要素分析

4.3家用服务机器人人格设计体系构建

4.4家用服务机器人人格设计原则分析

4.5家用服务机器人人格设计评价指标构建

4.6本章小结

第 5 章 基于人格研究的 HRI 设计实践

5.1项目背景

5.2设计实践流程

5.3用户分析场景梳理与人格导入

5.3.1用户画像与用户体验地图

5.3.2场景梳理与人格导入

5.4人格设计参数量化与设计呈现

5.4.1人格数据解读

5.4.2听觉形象设计参数量化

5.4.3视觉形象设计参数量化

5.4.4听觉视觉形象设计呈现

5.5设计评估

5.6本章小结

结 论

参考文献

附录 A 攻读学位期间发表和录用的论文目录

附录 B 研究用问卷集

B.1家用服务机器人人格设定研究系列问卷

B.2家用服务机器人人格设定研究实验脚本

B.3家用服务机器人设计评估问卷

致 谢