基于游戲理論的兒童智能陪伴機器人交互設(shè)計研究

關(guān)懷

摘要：解決兒童智能陪伴機器人產(chǎn)品經(jīng)常被兒童閑置的問題。通過分析產(chǎn)生問題的原因，借助部分游戲理論去進行交互設(shè)計改良。得到改良后的交互模型。該方法可以很好地解決以娛樂功能為主的產(chǎn)品的交互問題。

關(guān)鍵詞：游戲 兒童 智能 機器人 交互設(shè)計

中圖分類號：：TB47

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069 （2020） 09-0060-03

引言

社會和科技的發(fā)展在帶給了人們生活便利的同時，也提高了社會對人們的要求。當下的80后和90后年輕人正在面臨著快節(jié)奏的社會帶來的更大的學(xué)習壓力和工作壓力。這些年輕人一部分已成家生子，卻缺乏時間和精力陪伴自己的孩子。近些年，兒童智能陪伴機器人在市場上流行，便是找準了當下年輕父母的切實需求。然而根據(jù)實際調(diào)查，現(xiàn)有的兒童智能陪伴機器人的實際使用效果卻并不理想。兒童在使用智能陪伴機器人時，只是一時新鮮，更多時間兒童智能陪伴機器人被兒童閑置，最后僅僅成為了年輕父母們降低無法陪伴孩子的愧疚感的精神安慰。針對這種情況，我們不應(yīng)過早的否定此類產(chǎn)品的實用價值，而是要分析問題并嘗試解決問題。本文通過對當前兒童智能陪伴機器人的交互設(shè)計分析研究，借助游戲理論嘗試解決其交互設(shè)計的問題，使產(chǎn)品真正可以實現(xiàn)陪伴和教育功能。

一、游戲與交互設(shè)計

（一）交互設(shè)計：交互設(shè)計的概念最早起源于計算機的網(wǎng)站和圖形設(shè)計領(lǐng)域，由比爾莫格里奇所提出。在交互設(shè)計概念提出以前，人類其實早就進行著交互設(shè)計行為。廣義的交互設(shè)計行為可追溯到人類學(xué)會工具的使用時期?？此坪喡氖髟谠O(shè)計和制作的過程中，實際人類已經(jīng)對使用石器的具體方法和情景做了大概的預(yù)想。這個預(yù)想便是交互設(shè)計的體現(xiàn)，即人與石器的交互設(shè)計。交互設(shè)計一直到上世紀90年代其概念才被人們所提出并重視，最主要的原因是計算機技術(shù)的發(fā)展。計算機相較其他產(chǎn)品可實現(xiàn)與人更復(fù)雜的交互行為，擁有更強大的交互能力。因此在設(shè)計計算機產(chǎn)品時，人們常常對其使用方法和場景不能做出正確全面的預(yù)想，導(dǎo)致設(shè)計出的軟件產(chǎn)品在用戶使用時產(chǎn)生很多交互問題。人們意識到修改這些問題的金錢成本和技術(shù)成本都很高，應(yīng)該盡量在設(shè)計階段避免產(chǎn)生這些問題。因此交互設(shè)計才被人們放到重要的位置，作為一門獨立的科學(xué)去研究。此時期的交互設(shè)計因為主要研究計算機交互，所以更多停留在界面的交互研究。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展與進步，計算機與人交互的能力變得更強。這種交互能力的強大主要體現(xiàn)在交互的時間，交互的頻率，交互語言的識別和表現(xiàn)，交互的路徑邏輯等。受到計算機強大交互能力的影響，其他產(chǎn)品也開始借助計算機的力量，提高自己的交互能力，這便是產(chǎn)品智能化時代到來的原因。產(chǎn)品的智能化也徹底把交互設(shè)計從計算機圖形界面交互中拉到更廣闊的領(lǐng)域。語音交互和手勢交互的發(fā)展，使人們開始認識到交互設(shè)計的本質(zhì)。交互設(shè)計是兩個或多個事物之間的相互交流對話的設(shè)計。人與人會產(chǎn)生交互，例如一堂課的教學(xué)設(shè)計，其本質(zhì)是教師和學(xué)生的交互設(shè)計。物與物也會產(chǎn)生交互，例如物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中就存在著物與物之間的交互設(shè)計。然而我們所熟悉的交互更多的是指人與物的交互，或者說是人與機器或人與系統(tǒng)的交互。產(chǎn)品交互設(shè)計的研究，便是研究人與物之間的交互設(shè)計方法，注重的是交互中的用戶體驗和易用性。

（二）游戲：游戲的起源有很多種學(xué)說解釋，包括剩余能量說、本能說、練習說以及宣泄理論。這些學(xué)說理論的共性指出游戲活動是一種本能的行為。游戲是一種哺乳類動物緩解無聊和舒緩壓力的一種行為活動。游戲由“游”和“戲”兩字構(gòu)成，前者“游”強調(diào)的是互動參與性，后者“戲”強調(diào)的是戲劇性和故事性，其字面含義是一種互動參與的戲劇。早期游戲活動中“游”和“戲”是完全分開的。例如早期人類的丟石子活動，其本質(zhì)是一種直接參與式娛樂活動，更接近“游”的含義。而人類早期的觀看和閱讀行為，其本質(zhì)是—種間接參與式娛樂活動，更接近“戲”的含義。無論是“游”和“戲”活動，其作用都可以帶給人愉悅感?！坝巍钡幕顒訌淖钤绲膩G石子、追逐或打獵，為增加趣味性加入了競技和合作元素，例如射箭比賽和蹴鞠比賽。“戲”的活動從看熱鬧，逐漸增加了觀賞內(nèi)容的故事性，例如看京劇和讀小說。間接參與式娛樂活動，是一種用大腦參與的智力活動，通過觀看或閱讀促使大腦活動。直接式參與娛樂活動，既可以身體參與，也可以大腦參與，因此既可以是智力活動，也可以是身體活動。而兩者的結(jié)合使人類的娛樂活動變得更有趣，例如象棋就是在競技性智力直接參與式娛樂活動中融合了間接參與式娛樂活動中的故事性元素，把擺放棋子的智力活動融合在楚漢戰(zhàn)爭的故事里。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，游戲的道具和場景開始從實體轉(zhuǎn)向虛擬。虛擬游戲的最直接優(yōu)點就是節(jié)省成本，相較在現(xiàn)實中制作復(fù)雜的游戲道具和場景，在計算機中僅需圖形、聲音和程序等元素就可以實現(xiàn)游戲。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計算機游戲從早期的單機游戲逐漸向網(wǎng)絡(luò)游戲轉(zhuǎn)變，使游戲擁有更多的同時參與人數(shù)。游戲機游戲，掌機游戲和手機游戲其本質(zhì)都是一種計算機游戲，區(qū)別僅僅是計算機外在形式。無論何種形式的計算機，其游戲都因為受限于交互方式，多為智力游戲。因為人們很難通過點擊、觸摸、按壓、搖動等小幅度的動作實現(xiàn)足夠的身體運動。隨著交互技術(shù)的發(fā)展，虛擬游戲中實現(xiàn)身體運動也成為可能，例如體感游戲和VR游戲。近些年大制作和大投入的實景游戲開始流行，人們愿意付出更多的成本把虛擬游戲重新搬到現(xiàn)實中來，例如智勇大沖關(guān)，鬼屋等。在多種娛樂活動中，游戲的娛樂性最高。游戲構(gòu)成的基本元素包括目標，障礙，規(guī)則和參與者。一個完整的游戲流程是參與者遵循某種規(guī)則通過障礙達到目標的過程。游戲設(shè)計中的一個重要部分便是游戲流程中參與者與游戲系統(tǒng)的交互行為。游戲交互設(shè)計注重的是參與者在交互中的樂趣體驗和交互的卷入度。

（三）交互設(shè)計與游戲：交互設(shè)計和游戲雖然從兩個不同的起點獨立發(fā)展而來，但最終所研究的對象本質(zhì)完全相同，都是研究人與系統(tǒng)之間的交互設(shè)計，而產(chǎn)品交互理論和游戲交互理論卻存在著部分差別。產(chǎn)品交互設(shè)計關(guān)注更多的是交互過程中的用戶體驗和產(chǎn)品的易用性。游戲交互設(shè)計關(guān)注更多的是交互的卷入度。產(chǎn)生這種差別的原因主要在于產(chǎn)品功能屬性的不同。傳統(tǒng)意義的游戲若看成產(chǎn)品，其不具備實用功能，只有娛樂功能。這類產(chǎn)品在交互設(shè)計時必須著重考慮產(chǎn)品的卷入度，因為人們沒有必須使用產(chǎn)品的理由。只有產(chǎn)品具有吸引力且可以吸引人持續(xù)使用，其娛樂功能才能體現(xiàn)出來。例如騰訊的王者榮耀游戲，應(yīng)用了很多心理學(xué)理論來增加游戲的卷入度，使玩家在游戲的停留時間更長。傳統(tǒng)意義的產(chǎn)品交互設(shè)計中的產(chǎn)品，多只具備實用功能，因此只需要考慮產(chǎn)品交互過程中的用戶體驗和易用性。例如電飯煲，其實用功能決定人在做飯時必須使用，完全不需要考慮卷入度，只需要考慮其使用的易用性和用戶體驗即可。然而今天的產(chǎn)品和游戲已經(jīng)無法完全劃分界限。嚴肅游戲也在游戲中加入了實用功能。產(chǎn)品為了增加趣味性也增加了娛樂功能。對于同時具備實用功能和娛樂功能的產(chǎn)品，其交互設(shè)計理論也應(yīng)該把游戲交互理論運用進來，幫助更好地完成交互設(shè)計。需要注意的是實用功能和娛樂功能只是便于理解的簡單劃分，是否把游戲交互理論的卷入理論應(yīng)用在產(chǎn)品上，主要取決于產(chǎn)品的功能是否為必要強制使用的功能。例如學(xué)習功能，在必須使用的情況下，可能偏向?qū)嵱霉δ?。如在疫情期間老師要求學(xué)生必須使用網(wǎng)課學(xué)習產(chǎn)品學(xué)習，兒童因為某種外在原因必須使用產(chǎn)品時，它就更接近于實用功能屬性。若學(xué)習功能不是必須使用，僅僅是課外輔導(dǎo)學(xué)習軟件，則要考慮如何可以讓兒童卷入到交互中，這更接近娛樂功能。

二、兒童智能陪伴機器人的交互設(shè)計分析

（一）兒童智能陪伴機器人：兒童智能陪伴機器人是一種目標群體主要定位在從出生到初中階段的嬰幼兒和學(xué)齡兒童的智能機器人。目前兒童智能陪伴機器人產(chǎn)品功能主要包括兒童教育輔導(dǎo)，兒童機器人玩具以及基于云技術(shù)的家長監(jiān)控和通訊功能。近幾年，兒童智能陪伴機器人真正在市場中的獲得了發(fā)展，其原因得益于人臉識別技術(shù)、圖像識別技術(shù)、視頻交互及大數(shù)據(jù)分析等Al技術(shù)的不斷成熟，這些技術(shù)與家庭機器入主要應(yīng)用場景可以做到高度耦合，為用戶提供良好的使用體驗。同時，技術(shù)的進步使得機器人的生產(chǎn)成本不斷降低，為規(guī)?；峁┝丝赡苄?。另外，相較于工業(yè)機器人領(lǐng)域的高技術(shù)要求，兒童智能陪伴機器人對Al技術(shù)的應(yīng)用比較初級簡單，容易落地生產(chǎn)。

（二）兒童智能陪伴機器人的功能屬性：兒童智能陪伴機器人便是具備雙重功能的交互產(chǎn)品。目前市場上兒童智能陪伴機器人的功能定位主要是圍繞陪伴、教育和監(jiān)護三大方向，其具體的功能包括視頻通話、同步課題、中英互譯、行走跳舞、語音控制、APP擴展下載等。其中視頻通話屬于典型的實用功能，其實用體現(xiàn)在可以提供兒童和父母之間的聯(lián)系溝通功能。這類實用功能的交互設(shè)計著重考慮用戶體驗和易用性。如果在機器人上的交互易用性和用戶體驗不如同功能產(chǎn)品，那人們就會放棄使用此產(chǎn)品。其中的行走跳舞屬于典型的娛樂功能，娛樂功能若沒有卷入度，用戶會很快失去興趣而離開產(chǎn)品。其中同步課題和中英互譯雖然并非娛樂功能，但是因為屬于非強制使用功能，其對交互卷入度的依賴，更接近娛樂功能。由此可見，兒童智能陪伴機器人的教育和陪伴功能大部分屬于非強制使用的功能。

（三）兒童智能陪伴機器人的交互設(shè)計問題：通過對現(xiàn)有兒童智能陪伴機器人的功能定位分析，可以總結(jié)出產(chǎn)品的大部分功能都是接近娛樂功能的非強制使用功能。而其中唯一接近實用功能的視頻通話功能，也很難在易用性和用戶體驗上超過手機或其他擁有同功能的產(chǎn)品。這就是為什么大部分兒童智能陪伴機器人在實際使用中被閑置的原因。在交互設(shè)計中，對交互設(shè)計的評價有三個時間維度包括初體驗，使用過程中和使用后評價。兒童智能陪伴機器人只用新奇的功能和可愛的造型，實現(xiàn)了吸引用戶初次嘗試體驗。而在使用過程中，由于用戶沒有必須使用的理由，也沒有持續(xù)使用的興趣，產(chǎn)品和用戶之間的距離變得越來越遠，最終產(chǎn)品與人的交互徹底中斷。而產(chǎn)品預(yù)想的功能定位是長期的陪伴兒童，實際交互生命卻無法達到這種預(yù)想。

三、基于游戲理論的兒童智能陪伴機器人的交互設(shè)計改良

（一）游戲交互設(shè)計的理論

1.成就感需求、即時反饋和心流效應(yīng)：游戲作為一種娛樂活動，是人類在大腦或身體長期處于休息時的一種不舒適狀態(tài)的本能調(diào)整方式。人們雖然可以有多種活動選擇來改變這種狀態(tài)，例如打掃房間或讀書學(xué)習，但是人們常常會選擇娛樂活動中的游戲來改變這種不舒適狀態(tài)，其原因在于游戲可以給人更多的成就感。成就感是指一個人做完一件事情或者做一件事情時，為自己所做的事情感到愉快或成功的感覺，即愿望與現(xiàn)實達到平衡產(chǎn)生的一種心理感受。成就感有高有低，完成一件事的難度越大，完成后的成就感越高，反之越低。游戲設(shè)計為了給玩家?guī)磔^高的成就感，通常會設(shè)計無數(shù)的障礙，阻擋玩家通過最后關(guān)卡。玩家在克服所有困難后通過最終關(guān)卡時會獲得更高的成就感。游戲中的成就感屬于一種交互設(shè)計中的良性的用戶體驗。用戶希望再—次獲得這種愉悅的體驗，就會自愿再—次參加后續(xù)活動。然而讓人感到成功是需要客觀反饋的，因此游戲中經(jīng)常會有勝利的動畫或獎勵。人們很難憑借自己主觀判定是否成功，例如，人在學(xué)習時很難斷定自己一天的學(xué)習是否是有收獲的，這需要考試分數(shù)反饋來驗證。反饋得不夠及時，人就會因為長時間沒有獲得成就感，而逐漸失去繼續(xù)進行該活動的本能動機。即時反饋可以給用戶帶來不斷的成就感體驗，這就是吸引用戶不斷自愿參加活動的主要原因。在游戲設(shè)計中應(yīng)用的一個重要的理論是心流效應(yīng)理論，如圖1。從圖中可以得出，人完成一件任務(wù)后技能會得到提升，再次完成相同任務(wù)，成就感就會降低。因此，讓用戶持續(xù)獲得較高的成就感，就要跟隨用戶能力不斷提高，設(shè)置更高難度的任務(wù)，使用戶一直處于心流狀態(tài)。

2.社交需求：社交需求是游戲吸引人持續(xù)參與活動的另一個關(guān)鍵要素。人獲得成功若沒有人分享喜悅，這種愉悅感便失去一半。人也渴望在生活中認識更多的人并與之交朋友，分享成功的喜悅。網(wǎng)絡(luò)游戲為了滿足用戶的社交需求，會提供好友功能，聊天功能和成就展示功能，如圖2，為王者榮耀游戲好友段位排名展示功能。用戶渴望將自己的成功分享展示給其他人，因此為了達成目的，會主動參與活動。同時，為了保持好友關(guān)系，會經(jīng)常和好友共同參與活動。

（二）應(yīng)用游戲理論的兒童智能陪伴機器人交互設(shè)計改良：根據(jù)游戲交互設(shè)計中的增強卷入度的方法，將用戶的成就感需求和社交需求在交互設(shè)計中加以考慮，對兒童智能陪伴機器人的交互流程進行改良設(shè)計。

1.增加親密度交互系統(tǒng)。兒童每日第一次完成使用機器人對話或使用其他功能，會積累1點親密度，親密度上限為100。親密度在每天凌晨O時會扣除1點。如圖3，為親密度系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。親密度交互系統(tǒng)是一種交互的擬人化，和機器人外觀造型擬人化有相同的作用，可以增加產(chǎn)品的親近感。兒童在和機器人交互的過程中，通過機器人不同親密度的外在動畫表現(xiàn)，會產(chǎn)生和朋友相處交流的感覺，滿足兒童建立友誼的需求，使兒童獲得良性的感性體驗。親密度交互系統(tǒng)在兒童每天第—次使用機器人功能時，會及時地給予親密度增加的反饋，可以給兒童帶來成就感激勵。親密度交互系統(tǒng)中親密度每日扣除，促使兒童為了維持和機器人的親密度會每日定時使用機器人功能，幫助兒童形成使用習慣。兒童只有每天第—次使用某種功能才可以增加親密度，既可以保證親密度增加和扣除的平衡性，也可以防止兒童使用單—功能突擊提高親密度，有助于兒童建立對機器人全部功能的使用習慣。

2.增加等級交互系統(tǒng)。兒童每次完成使用機器人對話或使用其他功能，會積累1點等級經(jīng)驗。當兒童與機器人親密值達到60或以上時，每天可以增加5點等級經(jīng)驗。當?shù)燃壗?jīng)驗達到升級條件可以提升機器人等級。如圖4，為等級系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。等級交互系統(tǒng)在兒童每次使用機器人功能時，通過等級經(jīng)驗的增加給與兒童有效即時反饋，可以帶給兒童持續(xù)的成就感體驗。等級交互系統(tǒng)通過和親密度系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，可以增強兒童維持親密度的動機。等級交互系統(tǒng)不限制第—次使用功能，兒童可重復(fù)使用機器人功能獲得等級經(jīng)驗，是為了兒童可以通過增加使用頻率，彌補由于兒童獲得機器人時間的不同導(dǎo)致機器人之間的等級差距。等級交互系統(tǒng)的等級不設(shè)上限，隨著等級的提高導(dǎo)致升級所需經(jīng)驗的提高，升級難度逐漸增加，會使兒童產(chǎn)生一定的心流效應(yīng)。同時等級交互系統(tǒng)也可以使兒童通過相互分享等級成就，提高成就感體驗。

3.增加機器人虛擬游戲交互系統(tǒng)。機器人等級每增加一點，兒童可以為游戲中虛擬機器人增加一點技能屬性，例如速度、力量和彈跳等。兒童通過增加機器人技能屬性，通關(guān)更多游戲關(guān)卡，可獲得更多故事或音樂內(nèi)容。同時兒童也可通過游戲相互PK，比拼機器人的技能屬性。如圖5，為兒童智能陪伴機器人的交互界面。兒童可以點擊主題游戲，進行與機器人技能屬性相關(guān)聯(lián)的游戲。虛擬游戲交互系統(tǒng)可以使兒童滿足更多的社交需求，通過機器人技能PK，兒童之間可以相互比拼機器人技能。同時兒童渴望在朋友之間獲得PK勝利，也渴望在游戲中通過更多關(guān)卡獲得新的故事和音樂內(nèi)容。這就會增強兒童提升機器人等級的內(nèi)在動機，從而使兒童擁有每天使用機器人的主動意愿。

結(jié)語

通過實踐證明游戲理論在產(chǎn)品交互設(shè)計中具有一定的應(yīng)用價值，尤其對于娛樂功能為主的產(chǎn)品，和游戲交互設(shè)計有更強的相似性和相關(guān)性。兒童智能陪伴機器人是一種以娛樂功能為主的產(chǎn)品，因此將游戲理論應(yīng)用其交互設(shè)計中，可以改善產(chǎn)品對兒童長期吸引力缺乏導(dǎo)致閑置的問題。本文對涉及到的游戲和交互設(shè)計的關(guān)聯(lián)只進行了粗淺的理論闡述，針對這個方向的研究還有待繼續(xù)深入。.

參考文獻

[1]董甜甜，崔天劍.交互設(shè)計體驗中的游戲性構(gòu)建[J]包裝工程2019，40 （22）：1-6

[2]侯江嬡，胡偉峰.家庭教育類APP的游戲化設(shè)計研究[J]設(shè)計2018 （5）：149-151

[3]許小俠，王晨亮.不同類型兒童陪伴機器人的造型設(shè)計與情感化設(shè)計淺析[J]工業(yè)設(shè)計2019 （10）：58-59

[4]陳國強，姜楠，張鵬，劉雨豪.基于感性工學(xué)的兒童陪伴機器人造型設(shè)計研究[J]包裝工程2020： 1-8

[5]席銀聯(lián)，董繼先，賀雪梅.基于AHP-PUGH的兒童陪伴機器人設(shè)計評價研究[J]設(shè)計2019 （21）：54-57

[6]張芮.兒童教育類游戲卡通形象及界面設(shè)計初探[J]設(shè)計2017 （4）：137-139