公共場合服務機器人的設計框架與思路

這些年，談論人工智慧的人很多，談論機器人也很多。特別是疫情之下，對服務機器人的需求猛增，行業迎來了快速的應用和發展。文章從使用者視角出發，對服務機器人的設計要點和設計框架展開了梳理分析，與大家分享。

機器人是人類古老的夢想，自誕生之日起便承載著人類智慧和對未來生活的設想。近年來，隨著各類感測器、語音互動、機器識別、SLAM等技術的快速發展，機器人開始從科幻作品中走出，走進人們的日常生活。

2020年初，受新冠肺炎疫情（COVID-19）的影響，“無人”服務逐漸成為剛需，為減少人與人之間的接觸，服務機器人（機器人家族中的一個年輕成員，區別於工業機器人與特種機器人，服務機器人主要在特定環境下為人類提供必要的服務）開始迎來快速的應用和發展。

在車站、酒店、餐飲、醫院等諸多聚集性場景下，服務機器人正在代替人承擔著服務、巡檢、測溫、消毒、配送等工作，從而儘量減少人們交叉感染的風險，例如百度阿波羅與新石器聯手的無人車配送為海淀醫院送餐（圖左），以及百度攜手東軟在多個公共場景落地的機器人戰“疫”解決方案（圖右）等。

無人配送車（左）/測溫防控機器人（右）

現在越來越多公共場景中配備了服務機器人，他們被期望能在不同的公共場合承擔起相應的角色，例如商場中的諮詢指引，醫院中的諮詢導診，機場中的諮詢值機等。然而，目前多數公共場合服務機器人的作用與互動體驗仍有侷限性。

一方面，複雜的公共環境對技術能力提出了更高的要求；另一方面，業界沒有成型的人-機器人互動體驗標準可以參考。針對上述侷限，我們將如何打造公共場合人-服務機器人的互動體驗作為研究課題，並實際開展了一系列研究。

本文從普通使用者視角出發，先後介紹了我們開展的三個專題研究，初步探討了公共場合服務機器人的互動設計要點，具體的研究框架與研究內容如圖所示：

研究框架與研究內容

專題一：公共場合人-服務機器人互動現狀研究

公共場合人-服務機器人的互動方式與現狀，有哪些互動特徵？

專題二：公共場合服務機器人外觀要素研究

作為資訊輸出環節的重要媒介，公共場合服務機器人的螢幕該如何設計？

專題三：公共場合服務機器人人設研究

從互動到交流，公共場合服務機器人的擬人化設計，以及使用者對服務機器人人設的期待

服務機器人是一個“新物種”，瞭解人們對“新物種”的態度和行為對服務機器人互動設計至關重要。一方面，雖然服務機器人已經越來越多的出現在公共場合中，但是很少有研究系統的描述了人們會如何與公共服務機器人互動。另一方面，公共場合的人和機器人互動與傳統的人機互動存在很大差異，公共場合更復雜的空間關係以及更加開放的互動環境，均可能對人們的互動行為產生影響。

在研究中，我們採用自然觀察的方法，即在完全不干預的情況下對多個公共場合的人-機器人互動行為進行觀察和記錄。由於在公共環境進行觀察，需要考慮對使用者隱私的保護，我們不能借助錄影錄音裝置，因此提前制定了需要記錄的指標資訊，包括互動的人數、互動者站位、姿勢、互動方式、多人時是否存在互動的輪換、圍觀者行為等，如表所示。

表 觀察記錄指標

以北京某商場的觀察結果為例，我們對商場內顧客與服務機器人的互動行為進行了較為全面的（工作日 週末）約5小時的連續觀察，共採集190組有效的互動資料，如表所示。

表 樣本資料

觀察資料結果的分析主要圍繞互動人群、空間關係、互動方式等3個方面展開，即嘗試回答哪些人會與服務機器人互動，人與服務機器人的空間關係是怎樣的，以及人們會透過什麼方式與服務機器人進行互動，以下是我們的部分發現：

研究的主要發現

1）互動人群：在商場內，成年人主動與服務機器人互動的比例更高，81%左右互動沒有兒童參與。在沒有兒童時，大多數互動人數在三人及以下，其中二人情況佔比最大。

商場場景中的互動人群

2）空間關係：互動過程中，人和機器人的距離一般處在30-60cm內，對應到Hall的人際空間距離理論中，處在親密距離和個人距離之間，這較之以往的人-機器人互動距離研究會更近些，這可能受到文化因素及互動方式因素的影響。

商場場景中，二人同行的互動站位

3）互動方式：雖然服務機器人一般具備語音互動的能力，但研究發現觸屏互動仍是目前人與服務機器人互動的主要手段，並且互動時呈現出不同的姿勢，如直立/低頭、明顯彎腰、明顯下蹲等。研究同時發現，人們與服務機器人的互動與人們和普通機器的互動仍有區別，例如有使用者會在機器人身後叫它，或者在使用完後，會和機器人說“謝謝”或“再見”。

商場場景中，人與服務機器人的互動姿勢

4）其它研究發現：公共場合服務機器人的設計需要對兒童額外考慮，一方面，兒童可能對機器人表現的過度親密，發生直接擁抱和攔拽的行為，機器人在注意不要傷害兒童的同時也要“自我保護”，另一方面，兒童也可能會影響他人互動或長時間佔用互動時間。

在公共場合人-機器人互動觀察中我們發現，憑藉在資訊展現和互動上的優勢，螢幕仍是人-機互動依賴的主要媒介，也幾乎是目前服務機器人的標配，是服務機器人外觀的重要組成部分。但以往的研究中關於機器人的外觀多集中於整體造型、身體形狀、頭部與面部設計、擬人化等方面，對機器人螢幕設計的研究涉獵較少。

在研究前期，我們收集和總結了目前最常見的三種螢幕設計形式，即雙屏、一體屏、頭部單屏，並透過Rhino 建模製作了三種不同螢幕形態相應的機器人：第一款有明顯的“頭部”設計，且頭部和身體上均具有顯示屏；第二款為一體屏設計；第三款也有明顯“頭部”，但僅在頭部具有顯示屏。如下圖所示。

三種螢幕示意圖：分別為雙屏，一體屏，頭部單屏

我們採用對偶實驗的方法，在實驗中區分了螢幕預設顯示資訊和螢幕預設不顯示資訊的兩種情況，並要求被試分別對兩種情況下的螢幕設計方案進行兩兩對比。在實驗中，我們將螢幕設計方案等比投屏到螢幕上，被試在對比和體驗後，分別對各方案進行評價，實驗的主要自變數和因變數如表所示。

表 實驗變數

對偶實驗研究結果發現，使用者在對比和選擇螢幕設計方案時，會主要從“擬人度”和“資訊展現效率”兩個維度進行考量，擬人度體現在是否具有顯性的頭部及表情，擬人度越高，感官體驗越友好，使用者互動意願越強。資訊展現效率與螢幕大小高相關，在公共場景下，大多數使用者認為獲取資訊是主要需求之一。

此外，3種螢幕設計方案的比較結果如下：

1）擬人性是多數使用者心目中的機器人的關鍵特質，表現在無資訊和有資訊情景的對偶比較中，雙屏機器人設計的絕對優勢。

無資訊展現（左）和有資訊展現時的選擇（右）

2）當放大場景中具體的任務因素時，使用者考量的是服務機器人是作為“工具”的效率性，表現在有資訊呈現時，對一體屏設計的偏好的顯著升高。

無資訊展現（左）和有資訊展現時的選擇模式（右）

結合在公共場合人-機器人互動觀察的研究發現，人們在和機器人互動時表現出明顯不同於普通產品人-機互動的特徵，會代入人-人互動時的一些社會規範，例如會打招呼和說“謝謝”。而且在公共服務機器人外觀設計研究中我們也發現，使用者對機器人有擬人化的期待。這些發現與以往的研究是一致的，人們會不自覺的把機器人擬人化，賦予Ta類人的屬性，例如性別、年齡等，而這些屬性會進一步的影響人們對機器人的互動意願和對其能力的預期。

我們從現階段人們對公共服務機器人的感知和使用現狀入手，探究人們是否會對公共服務機器人有人設（性別，年齡，性格等）的感知，如圖所示，以及對服務機器人人設的期待是怎樣的。需要說明的是，由於人設的感知和期待可能會受到所處公共場景因素的影響，因此我們把場景作為一個影響變數進行研究，在研究中覆蓋了包括商場、銀行、機場/車站、醫院、展廳、政務大廳等六個公共場景。

人設的維度

在研究方法上，我們首先開展了“對公共服務機器人的使用經驗和期待”的焦點小組座談會，定性瞭解人們使用服務機器人的現狀、使用/不使用原因、對服務機器人人設的態度與感知。然後，對結論進行了定量問卷驗證。

研究分析主要圍繞人們對公共服務機器人的認知現狀和對公共服務機器人的期待等兩個方面展開，部分研究發現如下：

1）公共服務機器人認知現狀：人們對服務機器人處於一個“人”和“工具”的矛盾認知狀態。機器人的形體/聲音等類人特徵，影視/小說等作品的教育讓使用者對於機器人是“類人體”的期待明顯，但同時現實中機器人不智慧、功能簡單、單一等體驗和感知讓使用者覺得機器人就是一個裹著外殼的機器終端。

2）對公共服務機器人人設的期待：人們對公共服務機器人有人設期待，且受到場景因素的影響，例如與商場的服務機器人相比，銀行的服務機器人具有嚴謹負責的特質特別重要，在設計時可以透過外表，話術等進行強調。

對商場和銀行的公共服務機器人的性格特質期待

3）其它人設設計建議：使用者對服務機器人的期待，可能反映的是其在該場景中深層的訴求，但也可能僅僅出自對角色的刻板印象。前者需要進行分析與滿足，而後者則需要有意識的避免，以免進一步加深這種不公平的刻板印象。

2020年新冠肺炎疫情激活了人們對於服務機器人的需求，讓服務機器人加速走進人們的日常生活。從此，人與服務機器人的互動、人與服務機器人的關係必將受到越來越多的關注，我們先後透過3個專題研究，對人與服務機器人互動的相關問題進行了初步的討論和探索，未來我們還將繼續關注這個設計領域，並不斷輸出我們的研究成果和觀點。

作者：技術中臺UER小分隊

本文由 @百度人工智慧互動設計院 原創釋出於人人都是產品經理，未經許可，禁止轉載

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