基于意象仿生的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型設(shè)計(jì)研究

候佳音 張婉玉

關(guān)鍵詞：意象仿生;醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人;造型設(shè)計(jì)

1 意象仿生概述

意象仿生不同于其他仿生通過視覺、觸覺等感知進(jìn)行模仿，而是通過人類對自然經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行“神”或“形”的研究，讓用戶產(chǎn)生一定的生理或心理的反應(yīng)，達(dá)到情感上的共鳴。從意象仿生的映射模式研究產(chǎn)品造型，高小針等人[1] 用大象作為仿生對象，通過眼動實(shí)驗(yàn)分析產(chǎn)品外觀，將產(chǎn)品外觀和大象的特征進(jìn)行融合。陳金亮等人[2] 利用語義差分法將用戶的意象進(jìn)行分析，從而獲得用戶的意象需求，結(jié)合用戶需求設(shè)計(jì)出產(chǎn)品。張阿維等人[3] 在產(chǎn)品意象評價(jià)中結(jié)合熵權(quán)法獲得產(chǎn)品要素的權(quán)重，根據(jù)權(quán)重值與生物對象進(jìn)行融合的仿生設(shè)計(jì)。綜上所述，國內(nèi)的相關(guān)研究均體現(xiàn)出意象仿生的映射關(guān)系，但未達(dá)到映射關(guān)系的完整性。意象仿生的映射關(guān)系是根據(jù)用戶意象、仿生對象和產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素三者之間相互作用，最后使仿生對象和產(chǎn)品相融合的過程[4]。本文從用戶意象中確定仿生對象，再達(dá)到仿生對象和產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素的融合，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，是對意象仿生映射關(guān)系的深化和補(bǔ)充。

2 醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人概述

服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人市場上發(fā)展持續(xù)上升的一個新興產(chǎn)業(yè)。雖然到目前為止沒有一個嚴(yán)格的定義，但是服務(wù)機(jī)器人的主要任務(wù)是服務(wù)于人，根據(jù)服務(wù)的環(huán)境、對象和特殊情況而定，服務(wù)機(jī)器人的類型可分為家用型服務(wù)機(jī)器人、專業(yè)型服務(wù)機(jī)器人和娛樂型服務(wù)機(jī)器人?，F(xiàn)市面上的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人是屬于專業(yè)型的服務(wù)機(jī)器人，主要應(yīng)用在醫(yī)療場景中，根據(jù)功能需求的不同設(shè)計(jì)出不同造型的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人。專業(yè)型的服務(wù)機(jī)器人有康復(fù)機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人、醫(yī)療輔助服務(wù)機(jī)器人等，而本文是針對專業(yè)型的醫(yī)療輔助類服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行造型設(shè)計(jì)研究，提升用戶在就診過程中的體驗(yàn)，滿足用戶的情感需求。

3 基于意象仿生的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型設(shè)計(jì)意義

現(xiàn)市面上的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人外觀造型大多給人以冰冷和嚴(yán)肅的感受。用戶在使用產(chǎn)品的過程中，不僅對功能有相應(yīng)需求，而且對產(chǎn)品外觀美感也存在一定的需求。基于意象仿生的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型設(shè)計(jì)，有利于提升醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人外觀造型，使用戶產(chǎn)生共鳴，從而滿足用戶的情感體驗(yàn)需求。從三個層面來看本文的研究意義，在理論層面上，把意象仿生的相關(guān)理論應(yīng)用于醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型設(shè)計(jì)上，為類似的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ);在方法層面上，采用用戶意象、仿生對象和產(chǎn)品屬性三者之間耦合性的意象仿生設(shè)計(jì)方法，是對意象仿生設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新;在應(yīng)用層面上，采用意象仿生設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品造型可以使用戶產(chǎn)生親切感，有利于減輕用戶在就診過程中的壓力，促進(jìn)情感上的體驗(yàn)，并直觀地傳遞其象征意義。

4 基于意象仿生的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型設(shè)計(jì)流程

4.1 明確設(shè)計(jì)目標(biāo)

醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)目的是為了產(chǎn)品造型符合用戶需求，讓用戶在意識上達(dá)到共鳴。因而采用意象仿生使產(chǎn)品造型變得柔和，并匹配用戶熟知的生物進(jìn)行仿生，增加用戶對產(chǎn)品的熟悉感和親切感，達(dá)到醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人對用戶意識產(chǎn)生積極影響的效果。

4.2 確定生物仿生對象

為了準(zhǔn)確獲得仿生對象，先建立感知詞匯資料數(shù)據(jù)庫，可以通過網(wǎng)絡(luò)和期刊等各種相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行初步搜集，從中挑選出和醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人相關(guān)的詞，去除和實(shí)驗(yàn)不相關(guān)的詞，最后篩選得出60 個詞匯。接著召集醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)師、醫(yī)護(hù)人員和就診病人對60 個詞匯進(jìn)行篩選打分。最終得出10 個得票最高的詞匯是美觀的、可愛的、協(xié)調(diào)的、有趣的、科技的、柔和的、簡單的、獨(dú)特的、親切的、直觀的。將設(shè)計(jì)師提供的具有代表性醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人做成樣本，運(yùn)用語義差分法對這8 個樣本進(jìn)行分析。用8個樣本分別對30 名用戶進(jìn)行問卷調(diào)查，得出用戶對醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的感性意象詞是可愛的、美觀的、親切的和有趣的。因此，仿生生物對象的選取可以從這些詞匯中進(jìn)行范圍確定。用網(wǎng)絡(luò)和文獻(xiàn)查找的方式尋得仿生基因數(shù)據(jù)庫[6]，根據(jù)數(shù)據(jù)庫里面找出對應(yīng)的意象詞匯得出：意象詞匯對應(yīng)的生物是企鵝。

4.3 仿生對象生物外形與產(chǎn)品造型要素融合

1） 分析生物外形特征。通過網(wǎng)絡(luò)和動物期刊等方式，選取26 張企鵝動態(tài)照片作為研究樣本。并構(gòu)建語義量化表，把26 張企鵝動態(tài)樣本與得出的4 個意象詞相結(jié)合。共發(fā)放45 份調(diào)查問卷，實(shí)際得到38 份調(diào)查問卷，其中醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)的專業(yè)人員有20 份，非醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)的專業(yè)人員18 份，歸納出企鵝外形結(jié)構(gòu)及類目，如表1。

用熵權(quán)法來計(jì)算出企鵝外形各部分的權(quán)重。將26 個樣本和4 個意象詞對于38 份調(diào)查問卷結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，構(gòu)建出數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，因此得出26 個樣本的信息熵值和權(quán)重值。并根據(jù)樣本的信息熵值和權(quán)重值得出4 個感知意象詞權(quán)重值。把26 張研究樣本基于4 個感知意象詞匯的綜合評價(jià)值，以及企鵝外形各部分類目轉(zhuǎn)化為適于數(shù)量化一類理論處理的數(shù)據(jù)，以及根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)值得出生物外形各部分和類目之間的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)。并根據(jù)對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)可得知生物外形各部分的優(yōu)先順序是身體、頭部、腳部、翅膀和啄部。

2） 確定產(chǎn)品造型要素的主次。運(yùn)用眼動實(shí)驗(yàn)確定用戶對目前市場已有的產(chǎn)品各部分注意時長情況。采用眼動儀進(jìn)行測試，眼動儀型號為Tobii T20，采樣頻率是120Hz。眼動儀可記錄人眼注視的位置及眼睛運(yùn)動軌跡，這樣可以直觀了解到被試者對研究目標(biāo)不同部位的關(guān)注程度。實(shí)驗(yàn)素材是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有市場上各品牌的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人，通過專業(yè)人員對各品牌產(chǎn)品分析與討論，挑選出有代表性的樣本。實(shí)驗(yàn)對象均無近視、色盲與色弱等特殊情況。依據(jù)得出的數(shù)據(jù)和訪談結(jié)果進(jìn)行整合，使用SPSS 軟件處理得到眼動實(shí)驗(yàn)參數(shù)。因此，醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型設(shè)計(jì)認(rèn)知重要性從主次順序依次為屏幕、機(jī)身部分、監(jiān)測裝置、行走部分、調(diào)節(jié)裝置和麥克風(fēng)裝置。

3） 根據(jù)仿生對象生物外形特征的分析和醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型要素的主次，將兩者的各部分進(jìn)行融合，得出的結(jié)果如表2。

從用戶意象里確定仿生對象，是意象仿生設(shè)計(jì)的第一次映射。將醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的造型要素和企鵝的外形特征進(jìn)行融合，得出新的產(chǎn)品造型，是意象仿生設(shè)計(jì)的第二次映射。意象仿生不是完全照搬生物原型，而是模仿生物的形態(tài)特征或行為情態(tài)，用生物的抽象形態(tài)激起用戶的共鳴。利用對醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的外觀設(shè)計(jì)，喚起用戶對企鵝的聯(lián)想，從產(chǎn)品的外觀相似神態(tài)中就可產(chǎn)生親切感和熟悉感，拉近用戶與產(chǎn)品之間的距離。

4.4 設(shè)計(jì)方案

從生物的形態(tài)特征上進(jìn)行大概身形的勾勒，通過對原生物體型的變形和轉(zhuǎn)換，可以得出六種醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)草圖，選擇其中三種方案進(jìn)行深入設(shè)計(jì)，初步定出其他結(jié)構(gòu)，如圖1。根據(jù)三種方案草圖進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的深化，對產(chǎn)品色彩方案的選擇上也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為此保留原生物的大體色彩黑色和白色，可以選擇以白色或者黑色為主要產(chǎn)品色彩。因?yàn)獒t(yī)療機(jī)器人的材質(zhì)設(shè)計(jì)要具有質(zhì)感、現(xiàn)代感和科技感，所以輔色上可以搭配灰白色或藍(lán)色進(jìn)行協(xié)調(diào)。經(jīng)過仿生生物和產(chǎn)品進(jìn)行融合以及色彩上的提取，得出方案一、方案二和方案三，具體方案見圖2、圖3、圖4。

5 結(jié)語

本文研究了基于意象仿生的醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人造型設(shè)計(jì)，提升了醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人外觀造型，同時能滿足用戶在使用過程中的情感體驗(yàn)。在產(chǎn)品造型自上而下的設(shè)計(jì)流程中，從確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)到最后方案的形成，采用語義差分法得出用戶意象，根據(jù)用戶意象在仿生數(shù)據(jù)庫里面找出仿生對象，把生物的外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分，針對生物各部分和產(chǎn)品造型要素進(jìn)行融合得出設(shè)計(jì)方案，希望為類似的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)提供參考。