基于聯合分析法的機器人頭部形態(tài)研究

張碩

摘要：通過對現有服務機器人頭部形態(tài)的樣本收集，采用形態(tài)分解法對服務機器人的頭部形態(tài)進行形態(tài)拆解，得到多個設計要素。將諸多設計要素進行組合可形成多種機器人頭部形態(tài)組合，并采用正交設計法進行形態(tài)組合的科學刪減。將篩選后的機器人頭部形態(tài)組合采用聯合分析法進行分析，運用SPSS軟件計算各形態(tài)屬性的重要性百分比以及各設計要素水平的效用值，最終得到特定感性詞匯下的最優(yōu)形態(tài)組合并進行設計驗證，通過雷達圖分析可知研究結果具有較高的準確性，可作為設計師設計方向的借鑒。

關鍵詞：服務機器人 頭部形態(tài) 聯合分析法 設計要素

引言

隨著科技的迅猛發(fā)展，服務機器人已經慢慢地融入人們的生活之中今后服務機器人也將逐漸成為人們生活中不可或缺的一部分。而隨著人們對產品情感化需求的日益提升，越來越多的產品將設計重點著眼于符合目標用戶感性意象的需求。因此，符合消費者感性需求的服務機器人形態(tài)也將會是今后設計的重點考慮要素。聯合分析法作為感性工學分支下的一種研究方法，主要是用于預測目標用戶對產品的各個屬性的重要性以及各屬性下不同水平的效用值的方法，在產品競爭日益激烈的今天，聯合分析法也被應用于多種領域并產生了重要價值。高敏等利用聯合分析法對手機產品屬性組合進行了分析和設計，并進行了產品設計策略的分析。孫倫等應用聯合分析法對辦公椅造型進行了椅背的屬性與水平的詳細分析，對用戶的偏好程度進行了預測，并用信度驗證了研究的有效性。文章以感性工學為設計基礎，通過對服務機器人頭部形態(tài)代表樣本的收集與分析進行機器人頭部形態(tài)的拆解，形成機器人頭部各部分形態(tài)設計要素特征庫。根據特征庫可得到多種機器人頭部形態(tài)組合并通過正交設計法進行形態(tài)組合數目的合理刪減，同時將最終得到的組合通過聯合分析法分析。通過分析得到基于不同感性詞匯各個屬性下的不同設計要素的效用值，并由此可以推斷出不同感性詞匯下的最佳形態(tài)組合。

一、聯合分析法

聯合分析法是由心理學家Luce和統(tǒng)計學家Tukey在1964年首次提出，主要是將目標用戶對不同產品的感性評價值進行推演，通過得出產品不同的設計要素的效用值從而進行用戶偏好分析。聯合分析法應用于產品設計時將其劃分為兩個要素，分別是屬性和水平。產品的屬性指的是產品的主要特性，水平指的是這些特性的不同數值。以服務型機器人頭部為例，頭部的正面輪廓，側面輪廓，屏幕等屬于產品的屬性，而水平則是指頭部的屏幕屬性下可分為圓角矩形，橢圓形，圓角正方形等不同水平。使用聯合分析法分析產品時首先要提供給被測試的目標用戶不同水平組合的產品樣本，受試者對這些不同水平的樣本進行排序，通過對測試結果的分析得到產品不同屬性的重要I生百分比以及各屬性下不同水平所占有的成分效用值，最終通過計算推導出最受目標用戶喜愛的產品形態(tài)組合，并作為設計的指導方向。在應用聯合分析法計算每個水平的效用值時，最常用的是采用加法模式進行，即將產品的每個屬性下不同水平的效用值相加總和即為該產品在某特定感性詞匯下的總效用值，并由此可以推斷目標用戶對產品的偏好，該方法的計算公式如下：

二、服務機器人頭部形態(tài)設計研究

（一）產品感性語義空間和形態(tài)空間建立

通過用戶訪談，文獻查閱等方式收集目標用戶對服務機器人頭部形態(tài)的感性詞匯，通過對重復詞匯以及語義相近詞匯的剔除同時再選取20位目標用戶對這些感性詞匯進行排序，最終被選擇次數最多的前6個詞匯分別是簡潔的，科技的，人性化的，親切的，圓潤的，靈巧的。通過對市場上近年來銷量較好的服務機器人進行樣本收集，并篩選出20個代表樣本進行分析研究。

（二）產品形態(tài)設計要素解構

根據收集到的服務機器人頭部形態(tài)樣本進行設計要素的提取以及分類，通過20位經驗豐富的設計師進行分析，最終利用形態(tài)拆解法將機器人頭部分為5個設計要素，分別為正輪廓，側輪廓，屏幕面板，頭頂形態(tài)，耳部形態(tài)。再根據收集的產品樣本進行設計要素類型的分析，最終得到服務機器人頭部形態(tài)的設計要素，（如表1）所示。

（三）正交法篩選形態(tài)組合

根據服務機器人頭部形態(tài)設計要素表可知，所有的形態(tài)設計要素組合可形成4×4×4×4×4=1024種機器人頭部造型。若要求受試者對1024種組合進行感性評價，將會導致受試者負擔過重以及心理上的抵觸情緒，從而導致測試結果的準確性較差。因此此處采用感性工學中的正交設計法進行形態(tài)組合數目的合理刪減，既能夠縮短測試的周期，同時也能夠保障本次實驗的準確性。此處利用SPSS軟件進行正交設計的運算，通過正交設計法將組合數目縮減至16種，這16種組合涵蓋了所有的形態(tài)要素。

（四）聯合分析法最佳形態(tài)組合

聯合分析法主要有等級順序方法和評分的方法。等級順序方法主要應用于當受試的數目低于20時相比于評分形式更易于應用。在服務機器人頭部形態(tài)設計要素經過正交設計法分析以后得出的組合數目為16，因此可以采用等級順序的方法進行測試。這里評價等級數目即為正交設計法刪減后的產品組合數目16，并要求受試者基于6組感性詞匯簡潔的，科技的，人性化的，親切的，圓潤的，靈巧的進行喜好排序。本次測試收集了50份問卷，其中有效問卷為46份，問卷主要是針對服務機器人的目標用戶進行發(fā)放。通過受試者的問卷數據整理并將數據結果輸入SPSS軟件中進行聯合分析法分析，分析內容即為正輪廓，側輪廓，屏幕面板，頭頂形態(tài)，耳部形態(tài)5個設計要素。分析后即可得到各屙眭在整體形態(tài)中所占的重要性百分比以及各形態(tài)要素的效用值。這里以“科技的”這組感性詞匯進行結果展示，（如表2）所示。

由（表2）分析可得知在“科技的”這組形容詞中，各個形態(tài)要素對服務機器人頭部形態(tài)的整體造型影響重要性百分比為：正輪廓>屏幕面板>耳部形態(tài)>側輪廓>頭頂形態(tài)。由此可得知在“科技的”感性詞匯下，正輪廓的屬性中橢圓形最為科技，其次是圓角梯形和圓角弧形，而圓角方形科技感最差。在側輪廓屬性中自由弧形最為科技，其次是菱形弧形，而正圓形和梯形弧形均不顯科技感。在屏幕面板屬性中，下切型和上切型較為科技，而圓角矩形和四邊弧形科技感略差。在頂形態(tài)中，弧線形最為科技，正圓形次之，而直線形和長弧矩形科技感最差。在耳部形態(tài)中，圓餅形和半圓弧梯形最為科技，而半圓球形和半圓弧球形科技感略差。用相同的方式可以推測最科技的造型組合即為：A1+B4+C4+D2+E1。應用相同的方法可以推導出基于其他幾組感性詞匯下的最佳形態(tài)組合。如最簡潔的造型組合為A3+B2+C4+D1+E3，最人性化的A1+B2+C4+D1+E3，最親切的A2+B1+C3+D4+E2，最圓潤的A2+B3+C3+D2+E4，最靈巧的A4+B1+C2+D4+E1。

三、設計驗證及結論

為了驗證本次應用聯合分析法的服務機器人頭部形態(tài)設計結果的有效性，采用問卷調查法對目標用戶進行了滿意度調查研究，問卷采用了4組感性詞匯分別是簡潔的，科技的，親切的和圓潤的，并請目標用戶對應用聯合分析法得到的最“科技的”，“簡潔的”2組產品造型組合進行設計評分，本次調查發(fā)放了60份調查問卷，回收了有效問卷57份，通過對調研數據進行整理和分析，將調研結果繪制成雷達圖例，（如圖1）所示。由圖可知，在產品1中“科技的”這一感性詞匯下整體滿意度比其他三組感性詞匯更高，且優(yōu)勢較為明顯，同時產品1在“科技的”這一組感性詞匯下的評分也明顯高于產品2。而產品2在“簡潔的”這一組感性詞匯下整體滿意度也略高于其他三組感性詞匯，且產品2在“簡潔的”感性詞匯下的評分明顯高于產品1。根據雷達圖可知，采用聯合分析法進行的服務機器人頭部形態(tài)設計具有較好的準確性，并可以作為參考指導設計師的設計過程。