公共医疗服务类机器人的人性化设计研究

张泽 李明

摘要：本文阐述了公共医疗服务类机器人的产品特性，论述了人性化设计理念在公共医疗服务类机器人形态设计中的重要性，通过人性化设计理念对公共医疗服务类机器人形态设计进行分析，旨在为公共医疗服务类机器人形态设计提供可借鉴的设计方法。

关键词：公共医疗服务类机器人;形态设计;人性化设计

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2019）03-0141-02

随着人工智能技术和机器人深度学习技术的不断发展，智能服务型机器人将成为未来机器人发展的重要领域[1]。目前，我国进入老龄化社会的速度加快，医疗、护理和康复的需求增加，公共基础设施和医护工作队伍的建设满足不了日益增长的社会需求，同时人们对于生活品质的追求也在不断提高。因此，公共医疗服务类机器人的应用将会在一定程度上缓解医疗服务行业的压力，并且可以解决人们日常生活中的特定需求。在机器人技术快速发展的同时，公共医疗服务类机器人产品形态设计却开始呈现同质化趋势，在满足人们猎奇心态之后，如何将冰冷的机械结构更好的融入到服务之中，这就要对公共医疗服务类机器人形态设计提出进一步的要求。在公共医疗服务类机器人产品开发过程中，人性化设计理念可以帮助设计师满足用户需求，增强产品的可用性和用户体验。通过将用户需求细分以此来约束设计过程，以符合大众审美诉求并保证产品的可用性。

公共医疗服务类机器人是诸多学科融合的研究领域，具有重要的研究价值[2]。公共医疗服务类机器人是服务于非结构环境或结构化环境下，为广大用户提供医疗、辅助医疗及健康服务等方面的服务类机器人，大致可分为医疗辅助机器人、手术机器人系统平台和健康管理服务型机器人。本文将着重探讨关于公共医疗服务类机器人的人性化设计。

1 人性化设计

人性化设计是在设计发展过程中以“产品”为中心转向以“用户”为中心，在产品和用户的关系中寻求一种平衡的状态，体现“以人为本”的设计核心[3]。在设计过程中要着重考虑用户的需求以及产品与环境相和谐的状态。公共医疗服务类机器人产品是服务于广大用户的产品，在设计尺度方面必须要考虑设计的通用性和易用性。在智慧医疗的大环境下，用户的需求变化也越来越快，如何能满足当前用户的本质需求，就是公共医疗服务类机器人产品设计的出发点，也是设计的最终目标。在满足需求基础之上，公共医疗服务类机器人形态设计不能只关注造型的科技感和前沿感，更要考虑的是产品和医院环境是否能处于一种平衡状态，让产品体现出设计的人文关怀。

2 公共医疗服务类机器人的人性化设计表现

2.1 功能的人性化设计

产品的功能定位是在用户需求基础之上确定的，公共医疗服务类机器人需要满足就医用户、医护人员和医院管理人员的使用需求，并以此来体现产品的人性化设计。通过对现有产品的归纳和分析，公共医疗服务类机器人根据其功能的不同，其形态设计可分为：（1）仿人形机器人：外观形态多以拟人化或减少人的特定结构为主，其主要功能是处理一般的医院事务（导诊咨询、运送病人等），如导诊机器人、康复机器人等。（2）手术系统平台机器人：服务于结构化环境下的机器人系统平台，一般由三部分组成：控制台、机械臂系统、成像系统。主要功能是负责实施复杂的外科手术，其形态设计多以结构化外观体现。如达芬奇手术机器人、Remebot医疗机器人等。（3）医用辅助设备机器人：一种以设备为载体的医用辅助机器人，形态设计呈现方式多以智能化设备为主体。如医用配送机器人、体检辅助机器人等。不同功能的公共医疗服务类机器人其形态设计有很大的差异，设计师应了解产品的定位和用户的需求，以人的尺度为设计标准使产品符合相应的尺寸、形状。还要根据用户的操作习惯，考虑用户的四肢活动范围、操作方式等，使用户可以无障碍的操作产品。

2.2 形态的人性化设计

产品最先被用户所感知的是其外观形态，过度暴露的机械结构会违背人性化设计的初心。因此，在形态设计中要考虑到用户对于产品的感性需求即满足大众的审美需求。不同类型的公共医疗服务类机器人在形态表现上有很大差异，以仿人形机器人为例，对市场上现有产品进行归纳分析得出：其形态设计要素大致由四部分构成，分别是头部形态、手臂形态、躯干形态和移动形态。

头部形态设计可分为仿人形头部形态和屏幕式头部形态。仿人形头部形态是根据人体头部形态设计要素进行物化，一般通过眼部动态和语音输出与用户进行交互。屏幕式头部形态是将屏幕式的交互界面做为机器人的头部形态，其形态大致有圆形、方形等。公共医疗服务类机器人中仿人形头部形态多用于导诊机器人、康复机器人等，其形态设计一般将头部处理为饱满的椭圆体，给人以亲和、圆润的感觉。通过线条的几何切割分离出机器人的五官形态，主要突出眼部的形态。其眼部形态的处理可分为分离式和集合式，分离式是将机器人双眼形态单独区分出来。集合式是将机器人眼部通过线条划分出单独的区域并放置交互屏幕。仿人形头部形态设计难点在于机器人情感的表达，为了满足广大用户的审美习惯，因此不能带有强烈的感情色彩。与仿人形头部形态相比较，屏幕式头部形态弱化了机器人的拟人化，通过屏幕的电子表情来传达机器人的感情色彩，在外觀上来看更具有智能化的特点。

对于手臂形态的设计，不同形态的公共服务类机器人有不同的处理方式。针对市场上同类产品和实验室阶段的机器人样本分析得出以下对于形态设计的一般规律：（1）多提取人类手臂形态曲线，突出关节部位的形态造型;（2）根据轻载手臂和重载手臂的不同，形态表现的重点也有所不同。轻载手臂多以灵动曲线为主，重载手臂多以立体形态塑造为主。机械手臂形态设计过程中时要以功能为主，用曲线和色块来凸显功能分区，还要合理的规划电机传感器的安装位置。同时还要考虑到手臂的伸展与作业环境是否产生干涉以此来保证产品的安全性。

躯干形态是公共医疗服务类机器人的过渡结构，是整体形态的关键之处。在合理安置元器件的同时还要体现出机器人整体的形态造型，在形态语义的选择上人们往往更倾向于纤细和柔美的外观语义。可采用灵动的曲线形式对机器人整体的躯干形式进行切割和分化，在整体形式上要确保稳定和可靠。

移动形态的表现方式多采用轮式结构，原因在于双足式结构尚处于实验室阶段，技术上存在较大的难点，成本颇高。而轮式结构在路径规划，避障行走已比较成熟，且成本低于双足式结构，因此在商业化过程中处于较领先的地位。仿人形机器人的移动结构在形态上多以内置轮毂结构为主，将移动结构形态融入躯干形态成为一个整体，突出“体”的概念，以圆润饱满的立体曲面为主，彰显其移动性。

2.3 色彩的人性化设计

色彩是产品传递情感的一种表现方式。色彩本身具有特定的内涵，比如绿色可以联想到自然、生命，红色可以联想到警示等。设计师在选取色彩搭配时要基于产品的形态和产品所使用的环境，更要考虑到用户的心理感受。公共医疗服务类机器人在色彩选取时要充分考虑环境对于产品色彩的影响，在现代医院中白色不再是一成不变的主体，基于色彩对于人的生理影响和心理影响，在不同科室环境下色彩的选择也有了不同的变化。如绿色可以缓解人的视觉疲劳多应用在诊断室，蓝色可缓解人的情绪有镇定作用常应用在急诊室等。虽然不同的色彩可应用在不同的环境下，但医院用色忌讳色彩过于艳丽、过于繁杂。公共医疗服务类机器人在色彩搭配上可采用高明度灰色调色彩。以白色作为主体给人以洁净感和理性感，用户在使用过程中可产生信任感和依赖感，但对于长时间注视白色所产生的视觉疲劳，可基于功能区域的划分增加冷色调色彩以求达到色彩平衡。

2.4 材质的人性化设计

材质可为用户带来视觉和触觉的直观体验，根据市场上已有产品来看公共医疗服务类机器人外观材料多采用复合材质玻璃钢、碳钎维和工程塑料等材质。这几种材质因其物理性能稳定，可设计性强成为机器人外壳的主要材料。2016年末哈佛大学研制出的octobot，是一款全部采用了软性材料的自主机器人。外观类似于章鱼，通过将自身携带的过氧化氢气体注入内部构建的微流体网络，使肢体充气膨胀从而进行移动，用程序控制微流体网络来进行移动速度和移动方向的控制。新型材料的研制加速了机器人形态材料的发展速度，我国于2017年初，哈工大研发团队研发出一种可感知外部环境的新型機器人材料，具有感知灵敏度高、感知范围大、可自我修复等特点，在感知压力大小的同时可分辨材料属性。随着新材料、新工艺的不断发展，公共医疗服务类机器人形态材料会向着轻量化、生物化的方向发展。

2.5 交互的人性化设计

交互是公共医疗服务机器人产品与用户之间的纽带，良好的交互方式可以帮助用户更快的去解决问题。机器人采用的交互方式一般通过感知、分析、反馈三部分完成。感知是机器人的第一步，一般机器人可以通过视觉感知，声音感知和其他感知来完成对于用户信息的收集。公共医疗服务类机器人是面向广大用户的，用户对于机器使用能力是各不相同的，因此在设计公共医疗服务类机器人时可采用多种感知方式来收集用户的信息，如对于残障人士和儿童可采用语音感知方式完成信息的收集，以减少与机器人交互之间的操作障碍。机器人通过对自然语言处理和深度学习完成对收集到的信息进行分析，再通过语音交互、行动交互、界面交互和情感表达等方式完成对用户的反馈。其中首要原则是可用性，可用性是用户与机器人交互过程的一种评价，也是对于产品可用度的一种指标。

3 结语

综上所述，公共医疗服务类机器人会朝着智能化、人性化、功能化的趋势去发展，逐渐成为人们日常生活中不可或缺的产品，而不只是满足人们的猎奇心态。在充分了解用户的生理和心理需求之后，通过对公共医疗服务类机器人的功能、形态、色彩、材质和交互的人性化设计以此来约束设计过程，为后续公共医疗服务类机器人形态设计提供可借鉴的设计方法。

参考文献

[1]卢月品.解读《中国机器外产业发展白皮书（2016版）》[J].机器人产业，2016（03）：26-32.

[2]黄敦华，李勇，陈容红.医疗服务机器人应用与发展研究报告[J].机电产品开发与创新，2014，27（03）：6-8+5.

[3]桂元龙.产品人性化设计的方法[J].包装工程，2008（01）：148-150.

[4]庞野营.产品情感设计的视觉形式语言研究[D].湖南工业大学，2011.

[5]于霁月.基于产品语义学的服务机器人造型设计研究与应用[D].沈阳工业大学，2017.