商用服務(wù)機(jī)器人的人機(jī)分析

賈國(guó)忠

摘 要：如今，在一些商場(chǎng)、銀行會(huì)看到商用服務(wù)機(jī)器人的身影，隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，商用服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)將會(huì)更加寬廣，文章對(duì)一款商用服務(wù)機(jī)器人從造型、結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行人機(jī)分析，評(píng)估其設(shè)計(jì)的合理性，以期為設(shè)計(jì)出符合良好用戶體驗(yàn)的產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：商用服務(wù)機(jī)器人；人機(jī)分析；用戶體驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TP24 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）03-0018-02

Abstract： Nowadays， commercial service robots will be seen in some shopping malls and banks. With the development of robot technology， the market of commercial service robots will be wider. In this paper， a man-machine analysis is made about a commercial service robot in terms of its modeling， structure and size， and the rationality of its design is thus evaluated， in order to provide a theoretical basis for designing a product in line with good user experience.

Keywords： commercial service robot； man-machine analysis； user experience

1 商用服務(wù)機(jī)器人

1.1 商用服務(wù)機(jī)器人的特性

商用服務(wù)機(jī)器人主要運(yùn)用于商用服務(wù)領(lǐng)域，根據(jù)不同行業(yè)的具體需求，可分為：銀行、餐廳、商場(chǎng)、醫(yī)院的服務(wù)機(jī)器人[1]。隨著我國(guó)對(duì)于人工智能和機(jī)器人領(lǐng)域的戰(zhàn)略部署，2020年，我國(guó)服務(wù)機(jī)器人年銷售收入將超過(guò)300億元[2]。

1.2 ANDY簡(jiǎn)介

ANDY是廣州今甲智能科技有限公司的最新一款商用服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品，于2017年開始陸續(xù)在廣州的不同商店投入使用。硬件結(jié)構(gòu)主要包括交互裝置、行進(jìn)裝置、感知裝置、執(zhí)行裝置、控制裝置、通訊裝置等。本文的人機(jī)分析研究使用的就是該機(jī)器人的數(shù)字模型。

2 人機(jī)分析

2.1 SAMMIE簡(jiǎn)介

SAMMIE是英國(guó)拉夫堡大學(xué)開發(fā)的一款計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，主要用于設(shè)計(jì)和評(píng)估產(chǎn)品及人類作業(yè)場(chǎng)所的設(shè)計(jì)。SAMMIE能夠產(chǎn)生任何簡(jiǎn)單的設(shè)備模型和數(shù)字人體模型來(lái)表達(dá)整個(gè)現(xiàn)實(shí)中高度復(fù)雜的工作場(chǎng)所。

2.2 人體模型構(gòu)建

人體模型構(gòu)建統(tǒng)一采用《中國(guó)成年人人體尺寸GB/T10000-1988》和《在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用人體尺寸百分位數(shù)的通則GB/T12985-91》為標(biāo)準(zhǔn)，選取女性P5、P50和男性P50、P95[3]，建立四個(gè)人體模型（F1、F2、M1、M2）來(lái)進(jìn)行分析。

將F1、F2、M1、M2對(duì)應(yīng)的身高、肩寬、坐肩高、膝高、坐高、手長(zhǎng)、臂長(zhǎng)、臀膝距等數(shù)據(jù)依次輸入SAMMIE中，分別得到以下四個(gè)人體模型。

2.3 行為劃分

本機(jī)器人主要功能為咨詢講解、禮儀迎賓、推廣展示和交流互動(dòng)，就會(huì)存在如下幾種場(chǎng)景：

（1）促銷機(jī)器人擺放在店鋪門口迎賓，路人經(jīng)過(guò)時(shí)便可注意到，此種場(chǎng)景下，人的目光會(huì)聚焦于機(jī)器人頭部。

（2）促銷機(jī)器人放在銀行、售樓處、商場(chǎng)作為咨詢講解和展示交流，此種場(chǎng)景下，人的目光會(huì)聚焦在顯示屏、機(jī)器人眼睛呈現(xiàn)的表情，同時(shí)會(huì)伴隨著手部動(dòng)作產(chǎn)生，比如操控顯示屏內(nèi)容，觸碰機(jī)器人可愛的頭部。

因此從上述場(chǎng)景歸納出下面4種機(jī)器人-人互動(dòng)行為。

人與人的交際距離分為親密距離（150-440mm）、個(gè)人距離、社交距離、公眾距離[4]，而本機(jī)器人在其相應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)景下與人保持較多的互動(dòng)，用戶對(duì)機(jī)器人會(huì)有近距離的觸碰和觀看，因而在模擬場(chǎng)景下可保持人與機(jī)器人的距離為150mm-440mm。

2.4 可觸及范圍及舒適度分析

將促銷服務(wù)機(jī)器人模型導(dǎo)入SAMMIE中，使用已創(chuàng)建的人體模型來(lái)模擬上述4中場(chǎng)景，在這個(gè)過(guò)程中主要對(duì)可觸及范圍、人體關(guān)節(jié)角度、尺寸的合適性這三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行人機(jī)分析。

機(jī)器人底盤半徑為300mm，定義人體模型與機(jī)器人中心距離300mm時(shí)，二者距離為0，調(diào)節(jié)人體模型與機(jī)器人的距離在150mm-440mm范圍內(nèi)，根據(jù)相關(guān)修正系數(shù)，對(duì)調(diào)節(jié)F1、F2距離水平面為10mm，M1、M2距離水平面為15mm。

對(duì)這四個(gè)人體模型F1、F2、M1、M2的操作分析，如下圖所示：

（1）行為1：

對(duì)比F1、F2、M1、M2的操作過(guò)程分析可看出，處于親密距離時(shí)，機(jī)器人眼睛均處于F1、F2、M1、M2視野范圍內(nèi)，不同的是，自然直立狀態(tài)下，機(jī)器人眼睛處于F1視野聚焦中心，卻處于F2、M1、M2的視野邊緣，F(xiàn)2、F3、F4略微彎曲背部或頸部便可聚焦到機(jī)器人眼睛，隨著身高增加，F(xiàn)2、M1、M2背部或頸部彎曲的幅度也越大，但都處于正常值，沒出現(xiàn)疲勞狀態(tài)。

（2）行為2

直立狀態(tài)下F1、F2、M1、M2均較難將視野聚焦到整個(gè)顯示屏，顯示屏上方一部分才處于視野范圍內(nèi)；不斷增加人體模型與機(jī)器人的距離，視野角度也隨著增大，當(dāng)從親密距離到個(gè)人距離后，視野便可囊括整個(gè)顯示屏。

（3）行為3

F1、F2、M1、M2均可較輕松地觸碰機(jī)器人頭部，而對(duì)于F1，只可觸碰到機(jī)器人頭部下方一部分區(qū)域。

（4）行為4

當(dāng)F1、F2、M1、M2的手部與顯示屏保持接觸時(shí)，均需要彎曲背部和頸部，F(xiàn)1彎曲幅度最小，F(xiàn)4彎曲幅度最大。F1、F2、M1、M2與屏幕的接觸范圍限于屏幕上方一小部分區(qū)域。試圖增大接觸范圍時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)疲勞狀態(tài)。

由此，可得出以下結(jié)論：

a.從上述分析可發(fā)現(xiàn)，在親密距離時(shí)，本機(jī)器人眼睛處于不同身高的男女視野內(nèi)，由于機(jī)器人眼睛可產(chǎn)生豐富的表情來(lái)吸引互動(dòng)著，眼睛就需要容易被看到，因而機(jī)器人眼睛高度設(shè)計(jì)上比較合理。

b.顯示屏只有上方一部分區(qū)域處于視野范圍內(nèi)，但值得注意的是，我們不需要整個(gè)顯示屏處于視野范圍內(nèi)，因?yàn)槿伺c機(jī)器人互動(dòng)時(shí)，機(jī)器人眼睛產(chǎn)生的表情更能吸引我們的注意力；同時(shí)，在顯示屏上方區(qū)域放置界面操控按鈕也是較為合理的。

c.現(xiàn)實(shí)世界里，我們喜歡用手觸摸和拍打可愛的人或動(dòng)物頭部；上述分析可看出，人需對(duì)背部和頸部彎曲彎曲一定角度才能觸及頭部，這樣就可避免機(jī)器人頭部被持續(xù)觸碰而導(dǎo)致?lián)p壞。

d.人的手部的觸及范圍不能包括整個(gè)顯示屏，只在顯示屏上方一部分小區(qū)域；因?yàn)樵摍C(jī)器人有語(yǔ)音交互功能，不需要太多點(diǎn)擊操作，把界面主要按鈕放置在按鈕顯示屏上方區(qū)域便可滿足要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)人機(jī)分析軟件SAMMIE，對(duì)商用服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品作相應(yīng)的人機(jī)尺寸分析，得出合理的人機(jī)參數(shù)，為整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程提供了理論依據(jù)，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品才更加符合用戶使用體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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