老年人护理服务机器人设计研究

孙楷强 臧嘉帅 张明芳

摘要：本文通过分析国内外应用现状以及相关理论研究，阐述了老年人的护理需求及护理机器人的相应功能，分析了护理服务机器人在设计中的诸多要素，为健康护理机器人下步的研发提供参考。为丰富和发展老年人护理服务机器人的护理方式和产品功能设计及技术研究奠定了基础，对推动护理机器人的产业化进程具有重要意义。

关键词：老年人;护理;服务机器人设计

中国分类号：TB472 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2020）01-0055-02

1 服务机器人概述

根据国际标准化组织（ISO）最新资料，机器人的定义如下：具有一定程度的自主能力，可在其环境内运动以执行预期任务的可编程执行机构。目前，国际上一般把机器人分为工业机器人和服务机器人。按照国际机器人联盟（IFR）按照应用领域划分的分类，将服务机器人分为个人/家用机器人（Personal/DomesticRobots）和专业服务机器人（Professional Service Robots）两大类。服务机器入主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等应用领域。其中，个人/家用机器入主要包括：家庭作业机器人、娱乐休闲机器人、残障辅助机器人、住宅安全和监视机器人等;专业服务机器入主要包括：场地机器人（ Fieldrobotics）、专业清洁机器人、医用机器人、物流用途机器人、检查和维护保养机器人、建筑机器人、水下机器人，以及国防、营救和安全应用机器人等。

2 老年人护理设施现状

根据功能的不同，可以将老年人基础护理设施分为起居饮食设施、助行器械、洗浴如厕设施及紧急呼叫系统设施等几大类。据调查显示，大部分老年人都是在以床为中心的范围内进行主体活动的，然而当前大多数的老年人基础护理设施都与床之间缺乏必要的联系，护理人员每次都要花费力气将老年人转移到这些设施之上，这既给护理人员带来了不小的麻烦，也让老年人备受折腾，因此导致双方都情绪低落，缺乏行动的积极性。再者，护理人员在转移老年人的过程中极易出现意外，这无疑增加了老年人的安全风险，不利于保障老年人的生活安全。另外，很多家庭雖然都安装有老年人紧急呼叫系统设施，但这些设施一般都是固定在某一个位置上的，当老年人离该位置较远或身体出现瘫痪时，往往无法触及这些设施，导致设施失去了效用。

3 老年人服务机器人设计的意义

在未来的设计发展中，老年人护理服务机器人可以应用于医院、养老院等公共场所中，对相关医护人员提供必要的帮助，减轻医护人员的体力负担;同时也可以走入家庭，为居家老人提供生活上的帮助，协助家庭中的其他成员能够更加轻松高效地完成对老年人群的护理服务工作。所以设计一款老年人服务机器人对于医院的护理人员、家庭成员、老年人自身都具有重要的意义。

4 老年人护理服务机器人设计实例分析

丰田公司201 7年首次推出了它的第一个自动助手——人类护理机器人（HSR），已在美国家庭展开服务，该机器人用于帮助残疾人自行完成日常任务，比如开门、从食品柜中取食物或水等，如图1所示，也用于日本的医院，帮助照顾国内的老龄化人群。HSR机器人高度约为1米，身体可以伸缩、手臂可以折叠，手掌也非常灵活，虽然没有腿，但轮式底座可以在平坦的地面上移动。此外，由于在机器人身上安装搭载了系统性传感器，可对家中物品进行扫描识别，从而自动创建出一个合理的操作范围。比如，用户可通过嘴来点击平板电脑输入命令，HSR机器人就会做出相应反应，当然它也能接受普通的语音命令。

5 老年人护理服务机器人设计思路

5.1 界面设计

就目前而言，虽然不当的机器人设计方案与机器人功能的发挥之间并不是绝对的因果关系，但是相关用户数据表明，用户在使用机器人时缺乏全面、有效地培训，导致使用机器人的过程中出现了诸多的问题，这一类原因产生的使用问题占服务机器人用户反映问题的70%到90%，占有相当大的比例。用户操作不当可能对老年病人造成更严重的危害，其中导致操作不当的一个问题就是操作难度较高，而操作界面的不清晰、不明确就导致了操作难度的增大。

因为服务机器人属于高科技产品，其功能复杂，因此必须经过准确的控制台操作进行使用。控制台、按键遥控、控制显示模块组成了服务机器人的控制系统。在设计控制系统的过程中，设计师首先应当站在用户的角度进行思考：如何迅速地认清控制台，如何全面准确地辨识电源和控制按键，如何从显示装置上获得操作信息等。同时，要依靠用户自身的能力实现准确控制也是不可能的，因此控制系统中必须包括纠错报警系统，一旦用户操作失误，则应当及时发出警报并进行纠正。

同时，还要兼顾用户操作同类产品的经验及操作习惯，在设计服务机器人操作系统之时，要考虑到大多数用户的操作习惯，使得控制系统各个模块都与用户的实际操作能力相匹配。这些能力具体包括的是：用户的思维力、体力、记忆力、视力、听力等。出于这些能力因素的考虑，设计人员要将各个功能操作进行简化.按照适当的排列方式，选择适当内容和大小的图案、字体，将控制与显示之间的关系明确地凸显出来，减少用户操作系统时面临的困难。同时，要适当调整语音播报的声音强度，保证能够被用户容易地听到，且音量也不可过大，并考虑噪音环境下适当增大音量。同时，要考虑视觉信号的强度，使用户在各种灯光和黑暗环境下，以及适当的距离范围内都可以清晰地接收到视觉信号，并且要保证信号也不可过大刺激人眼。另外，还要考虑标识在显示装置上的首字母易于用户辨认，消除用户使用时的疑惑。

5.2 形态设计

对于一个产品而言，其借由形态与使用方式与用户建立使用关系。例如，门窗上装着把手，则人就通过把手打开，以此建立使用关系。门窗的推拉是由门窗的向内向外打开来决定的，如果搞错了打开方式，则就不能顺利打开。因此，在设计服务机器人时，最大的难度在于以设计让用户轻松地获得机器人的使用方法，而进行后续的使用培训则浪费成本和资源。所以，在设计服务机器人时，如果能顾符合人体学特征，则用户就能轻而易举地上手。若操作复杂，则机器人产品市场受欢迎程度会大幅降低。

設计直立的机器人形体，给人以挺拔感;设计水平形体，则具有安全感;设计曲面、曲线形体，则给人以柔美、温暖的感觉。因此，在良好地实现机器人功能的基础上，尽量采用曲面设计，则可以获得更多用户的好感。

5.3 色彩设计

产品的色彩内容及多种色彩的搭配不同，则给人的感觉就有所不同。例如，白色让人倍感轻松明快、整洁干净。而在机器人产品中，使用白的的最多。但是，由于白色过于单调，可能引起人的不满情绪;绿色代表着希望，能够营造出轻松、安静的环境，同时也可以降低眼压，缓解疲劳，在人的生理和心理上具有积极的作用。另外，颜色强度的选择、搭配颜色种类、搭配方式、图案条纹等，都应当在设计中充分考虑。（1）质朴、轻柔、简洁、自然的色彩，可以营造出安静、祥和、庄重的氛围，与老年人的心理需求和生活元素较为符合，可以作为服务机器人的基本色彩;（2）亲切、活波、开朗、带有动感的颜色可以作为服务机器人的装饰、辅助色彩，将其用于机器人的操作台、显示装置等部分，可以加强机器人的亲切感;（3）具有稳重、刚性、大方的色彩，能够给人带来明显的视觉冲击，将其作为服务机器人的辅助色，体现出热情、奔放、炽热的感觉，丰富了机器人单调的色彩;（4）具有深沉、严肃、朴实等特点的色彩，能够体现出加坚定、悠远、深刻的感觉，以此为机器人的辅助色彩，能够增加服务机器人的厚重感。

总体而言，服务机器人要达到性能良好、外观舒适、操作简便、色彩恰当，才能够提升用户的体验，从而使得服务机器人获得更多的市场空间。

6 结语

一个好的机器人设计，不在于它是否具有多么先进的技术或者是多么漂亮的外观，而在于它是否真能急用户之所急，忧用户之所忧，帮助他们克服护理过程中所遇见的各种生理或心理上的实际问题，在平衡各种矛盾，协调各种关系的过程中，将人——产品——使用环境融入到一个和谐的系统里，设计出最优化的产品。这样的产品才会为大家所接受，在市场上具有强劲的竞争力。

参考文献

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