下肢外骨骼機(jī)器人開發(fā)者端交互設(shè)計(jì)研究

李銘鼎 高娃

摘 要：目的：面向下肢外骨骼機(jī)器人開發(fā)者進(jìn)行相關(guān)的移動(dòng)應(yīng)用界面設(shè)計(jì)，使開發(fā)者有更加方便的輔助工具。方法：調(diào)研下肢外骨骼機(jī)器人開發(fā)者的需求以及相似的應(yīng)用，建立用戶特征并設(shè)計(jì)應(yīng)用功能，在此基礎(chǔ)上，完善設(shè)計(jì)，下肢外骨骼機(jī)器人交互原型最終通過相關(guān)人員的設(shè)計(jì)評(píng)估。結(jié)果：設(shè)計(jì)出一套可以為開發(fā)者提供便利的移動(dòng)界面。結(jié)論：對(duì)下肢外骨骼機(jī)器人進(jìn)行合理的移動(dòng)客戶端交互設(shè)計(jì)，能夠提高相關(guān)研究者的開發(fā)效率。

關(guān)鍵詞：下肢外骨骼機(jī)器人;交互界面;開發(fā)者

0 引言

外骨骼機(jī)器人作為一個(gè)新型的設(shè)備，可以大大提高人們的工作效率，無論是在軍事領(lǐng)域還是在民用領(lǐng)域，都有著廣泛的應(yīng)用。[1]機(jī)器人的研究需要大量數(shù)據(jù)的反饋，面向下肢外骨骼機(jī)器人開發(fā)者進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，能夠方便開發(fā)者完成隨時(shí)查詢下肢外骨骼機(jī)器人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息、展示外骨骼機(jī)器人性能等操作，從而提高對(duì)外骨骼機(jī)器人的研究開發(fā)效率。因此，對(duì)于外骨骼機(jī)器人的交互設(shè)計(jì)研究具有重要意義。

1 機(jī)器人人機(jī)交互界面調(diào)研

針對(duì)機(jī)器人開發(fā)者所設(shè)計(jì)的人機(jī)交互界面進(jìn)行調(diào)研，可以了解機(jī)器人人機(jī)交互界面現(xiàn)狀，以指導(dǎo)下一步設(shè)計(jì)。

在機(jī)器人的反饋界面里，界面需要呈現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)，但所在調(diào)研中呈現(xiàn)方式大都比較雜亂，圖1a為健康設(shè)備的手機(jī)端數(shù)據(jù)反饋界面，可以看到大量數(shù)據(jù)只是單純地陳列而沒有合理的排布設(shè)計(jì)。[2]此外，機(jī)器人的交互界面還有利于控制界面，在這類界面中，需要清晰、簡(jiǎn)潔地為用戶提供對(duì)設(shè)備的操控交互按鈕，圖1b為護(hù)理床的調(diào)整姿態(tài)的界面，在簡(jiǎn)潔圖標(biāo)的提示下，用戶可以清晰便捷地使用界面來操控設(shè)備。[3]同理，數(shù)據(jù)反饋界面也可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，圖1c為康復(fù)機(jī)器人的數(shù)據(jù)反饋界面，數(shù)據(jù)的可視化可以更加直觀地體現(xiàn)數(shù)據(jù)的變化，還可以對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)潔的整合。[4]

綜上分析，大部分開發(fā)者所開發(fā)的App都存在以下問題：

第一，界面數(shù)據(jù)的布局大都比較混亂，輸出控制的布局比較分明。

第二，界面設(shè)計(jì)大都比較簡(jiǎn)陋，只是單純地滿足用戶所需的功能，沒有經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)。

除了以上問題，對(duì)于專門化的開發(fā)類App，為了其專業(yè)性，要對(duì)專門領(lǐng)域的所需參數(shù)進(jìn)行調(diào)研。因此，對(duì)于下肢外骨骼機(jī)器人的交互設(shè)計(jì)，可以在App里為用戶展示許多專門的參數(shù)（如人機(jī)尺寸、步態(tài)特征等等），以滿足App用戶的專業(yè)性需求。

2 功能設(shè)計(jì)

2.1 場(chǎng)景描述

針對(duì)用戶的特征，可對(duì)此應(yīng)用的使用場(chǎng)景區(qū)分為實(shí)驗(yàn)室、外出、日常生活場(chǎng)景，以明確用戶的目標(biāo)。用戶使用情況如下：

第一，用戶處于實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景時(shí)，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試并得到信息反饋。如果是用戶第一次連接新的設(shè)備，還需用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行連接調(diào)試。因此，下肢外骨骼機(jī)器人App可以快速對(duì)反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化并反饋給用戶，同時(shí)快速連接設(shè)備，以便開發(fā)者的開發(fā)作業(yè)。

第二，用戶在外出場(chǎng)景時(shí)，想了解實(shí)驗(yàn)室正在調(diào)試的情況。因此，下肢外骨骼機(jī)器人App通過遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)接收，可以快速反饋給開發(fā)者實(shí)時(shí)的情況，以減少開發(fā)者在外時(shí)的不便。

第三，用戶在日常生活中，會(huì)時(shí)常關(guān)心與自身相關(guān)的其他開發(fā)者的一些情況。[5]因此，下肢外骨骼機(jī)器人App可建立一個(gè)小的社交新聞圈，以滿足開發(fā)者們之間的聯(lián)系，并讓用戶能夠接收到其他開發(fā)者的新鮮資訊，從而增強(qiáng)用戶對(duì)此App的黏性。

2.2 功能確立

在明確用戶目標(biāo)之后，進(jìn)行功能樹的列舉，并確定功能以及區(qū)分功能的優(yōu)先級(jí)。功能優(yōu)先級(jí)根據(jù)功能在本次設(shè)計(jì)應(yīng)用中的重要程度以及用戶使用次數(shù)排布。優(yōu)先級(jí)為一級(jí)的為“數(shù)據(jù)反饋”，因?yàn)槭占瘮?shù)據(jù)并可視化反饋為本次設(shè)計(jì)中App的核心功能;二級(jí)有“設(shè)備管理”“大數(shù)據(jù)”以及“人員信息”管理功能，皆設(shè)計(jì)為常用功能;三級(jí)的功能有“推文”“幫助”“聯(lián)系人”以及“日志”等輔助性的次要功能。

對(duì)于核心功能“數(shù)據(jù)反饋”，又可分為對(duì)調(diào)試人員生理數(shù)據(jù)的反饋和對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。在調(diào)試人員的數(shù)據(jù)上，從前期調(diào)研結(jié)果可以了解到實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的比較重要的數(shù)據(jù)是關(guān)節(jié)角度、步態(tài)特征等生理數(shù)據(jù)，可以設(shè)計(jì)可視化反饋此類數(shù)據(jù)的功能，而調(diào)試人員基本的生理數(shù)據(jù)如腰圍、腿長(zhǎng)等是較為固定的數(shù)據(jù)，可以通過直接導(dǎo)入并建立調(diào)試人員的個(gè)人生理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，從而延伸出信息導(dǎo)入和基本信息功能。[6]

“大數(shù)據(jù)”功能的設(shè)計(jì)考慮的是將所有用戶的調(diào)試信息作一個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并呈現(xiàn)給用戶，這既是一個(gè)有“弱社交性質(zhì)”的功能，但同時(shí)又與開發(fā)者相關(guān)。[7]以此功能作為一個(gè)切入點(diǎn)，建立一個(gè)開發(fā)者之間的小社交圈，為此應(yīng)用的交互增加一些趣味性，從而建立用戶之間的聯(lián)系以及增強(qiáng)用戶對(duì)App的黏性。

3 交互界面設(shè)計(jì)

在功能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)App的低保真原型圖進(jìn)行繪制。對(duì)于信息反饋的App來說，最為重要的功能是數(shù)據(jù)反饋功能，因此將用戶最為關(guān)心的數(shù)據(jù)反饋放在首頁的視覺中心，在最下方放入熱點(diǎn)新聞的推送，讓用戶可以第一時(shí)間得到新聞信息，提升應(yīng)用的活躍性。然后設(shè)置可以轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和設(shè)備管理兩個(gè)重要模塊的按鈕。

從首頁可以直接跳轉(zhuǎn)至其他功能界面，例如數(shù)據(jù)反饋界面，用戶因?yàn)閿?shù)據(jù)比較繁多，所以先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，并放在視線最為聚焦的位置，方便用戶快速查看。而繁雜的數(shù)據(jù)就排布于下方，方便用戶查找準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。此外，交互設(shè)計(jì)采用卡片式分類來對(duì)不同數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類，可以通過滑動(dòng)來快速切換查看不同數(shù)據(jù)，以完成數(shù)據(jù)反饋任務(wù)。同樣的卡片式切換也可用于其他功能。設(shè)備管理和大數(shù)據(jù)都需要處理多個(gè)不同的展示內(nèi)容，因而也可以應(yīng)用卡片式切換，還可以讓整個(gè)App的交互形式統(tǒng)一風(fēng)格。

在低保真原型圖基礎(chǔ)上，對(duì)界面進(jìn)行視覺層面的設(shè)計(jì)。對(duì)App的圖標(biāo)、顏色細(xì)節(jié)等多方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓視覺效果更加完善，使給用戶的引導(dǎo)效果更加明確。在色彩方面，整體采用給人低調(diào)、沉穩(wěn)感覺的低飽和度色彩，加以略微漸變陰影的輔助，以表現(xiàn)這是一個(gè)比較專業(yè)的App。[8]圖標(biāo)以及數(shù)據(jù)可視化的設(shè)計(jì)，主要采用扁平化風(fēng)格，以更好適應(yīng)用戶的習(xí)慣。[9]將低保真原型的區(qū)域排布與高保真的視覺設(shè)計(jì)結(jié)合，最終得到高保真原型圖，分別為首頁、設(shè)備管理以及數(shù)據(jù)反饋的高保真原型圖。

在完成高保真原型圖的設(shè)計(jì)之后，為了進(jìn)一步了解界面的可用性，筆者邀請(qǐng)之前做過訪談的兩名專業(yè)相關(guān)的學(xué)生進(jìn)行了設(shè)計(jì)評(píng)估，利用原型在手機(jī)完成一系列任務(wù)。從完成任務(wù)的流暢性來看，兩名測(cè)試者都能較快地完成任務(wù)，但學(xué)生B認(rèn)為卡片式的交互在查看數(shù)據(jù)時(shí)的切換速度還不夠快，對(duì)于應(yīng)用架構(gòu)的評(píng)估，學(xué)生B認(rèn)為應(yīng)用架構(gòu)比較簡(jiǎn)單易懂。對(duì)于數(shù)據(jù)可視化反饋項(xiàng)目，學(xué)生B認(rèn)為目前可視化的圖還不夠清晰，數(shù)據(jù)可視化的內(nèi)容還不夠詳細(xì)。在使用App的主觀感受方面，均得到比較正面的評(píng)價(jià)。

由此，可以得出一些改進(jìn)方向：

第一，除卡片式的交互外，可以增加一些更加快速的導(dǎo)向欄，以更快速地完成任務(wù)。

第二，可視化數(shù)據(jù)的內(nèi)容可以更詳細(xì)，以便對(duì)比。

4 結(jié)語

從交互設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，更加可視化的手段便于開發(fā)者完成隨時(shí)查詢下肢外骨骼機(jī)器人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息、展示外骨骼機(jī)器人性能等操作。在此基礎(chǔ)上，借助網(wǎng)絡(luò)連接手段讓開發(fā)者之間產(chǎn)生更緊密的聯(lián)系，為開發(fā)者帶來更有趣的開發(fā)體驗(yàn)。在測(cè)試評(píng)估中，開發(fā)者結(jié)合自身提供了新的參考意見，得出更加明確以及人性化的改進(jìn)方向。當(dāng)下，希望開發(fā)者能夠擁有更好的研究環(huán)境，在創(chuàng)新的同時(shí)也能享受交互設(shè)計(jì)帶來的便利以及愉悅的體驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：李銘鼎（1996—），男，廣東湛江人，南京林業(yè)大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)本科在讀。