公共场合服务机器人的设计框架与思路
这些年，谈论人工智能的人很多，谈论机器人也很多。特别是疫情之下，对服务机器人的需求猛增，行业迎来了快速的应用和发展。文章从用户视角出发，对服务机器人的设计要点和设计框架展开了梳理分析，与大家分享。
机器人是人类古老的梦想，自诞生之日起便承载着人类智慧和对未来生活的设想。近年来，随着各类传感器、语音交互、机器识别、SLAM等技术的快速发展，机器人开始从科幻作品中走出，走进人们的日常生活。
2020年初，受新冠肺炎疫情（COVID-19）的影响，“无人”服务逐渐成为刚需，为减少人与人之间的接触，服务机器人（机器人家族中的一个年轻成员，区别于工业机器人与特种机器人，服务机器人主要在特定环境下为人类提供必要的服务）开始迎来快速的应用和发展。
在车站、酒店、餐饮、医院等诸多聚集性场景下，服务机器人正在代替人承担着服务、巡检、测温、消毒、配送等工作，从而尽量减少人们交叉感染的风险，例如百度阿波罗与新石器联手的无人车配送为海淀医院送餐（图左），以及百度携手东软在多个公共场景落地的机器人战“疫”解决方案（图右）等。
无人配送车（左）/测温防控机器人（右）
现在越来越多公共场景中配备了服务机器人，他们被期望能在不同的公共场合承担起相应的角色，例如商场中的咨询指引，医院中的咨询导诊，机场中的咨询值机等。然而，目前多数公共场合服务机器人的作用与交互体验仍有局限性。
一方面，复杂的公共环境对技术能力提出了更高的要求；另一方面，业界没有成型的人-机器人交互体验标准可以参考。针对上述局限，我们将如何打造公共场合人-服务机器人的交互体验作为研究课题，并实际开展了一系列研究。
本文从普通用户视角出发，先后介绍了我们开展的三个专题研究，初步探讨了公共场合服务机器人的交互设计要点，具体的研究框架与研究内容如图所示：
研究框架与研究内容
导读
专题一：公共场合人-服务机器人交互现状研究
公共场合人-服务机器人的交互方式与现状，有哪些交互特征？
专题二：公共场合服务机器人外观要素研究
作为信息输出环节的重要媒介，公共场合服务机器人的屏幕该如何设计？
专题三：公共场合服务机器人人设研究
从交互到交流，公共场合服务机器人的拟人化设计，以及用户对服务机器人人设的期待
一、公共场合人-服务机器人交互现状研究
1.1 研究目的与方法
服务机器人是一个“新物种”，了解人们对“新物种”的态度和行为对服务机器人交互设计至关重要。一方面，虽然服务机器人已经越来越多的出现在公共场合中，但是很少有研究系统的描述了人们会如何与公共服务机器人交互。另一方面，公共场合的人和机器人交互与传统的人机交互存在很大差异，公共场合更复杂的空间关系以及更加开放的交互环境，均可能对人们的交互行为产生影响。
在研究中，我们采用自然观察的方法，即在完全不干预的情况下对多个公共场合的人-机器人交互行为进行观察和记录。由于在公共环境进行观察，需要考虑对用户隐私的保护，我们不能借助录像录音设备，因此提前制定了需要记录的指标信息，包括交互的人数、交互者站位、姿势、交互方式、多人时是否存在交互的轮换、围观者行为等，如表所示。
表 观察记录指标
1.2 数据与研究结果
以北京某商场的观察结果为例，我们对商场内顾客与服务机器人的交互行为进行了较为全面的（工作日+周末）约5小时的连续观察，共采集190组有效的交互数据，如表所示。
表 样本数据
观察数据结果的分析主要围绕互动人群、空间关系、交互方式等3个方面展开，即尝试回答哪些人会与服务机器人互动，人与服务机器人的空间关系是怎样的，以及人们会通过什么方式与服务机器人进行交互，以下是我们的部分发现：
研究的主要发现
1）互动人群：在商场内，成年人主动与服务机器人交互的比例更高，81%左右互动没有儿童参与。在没有儿童时，大多数互动人数在三人及以下，其中二人情况占比最大。
商场场景中的互动人群
2）空间关系：交互过程中，人和机器人的距离一般处在30-60cm内，对应到Hall的人际空间距离理论中，处在亲密距离和个人距离之间，这较之以往的人-机器人交互距离研究会更近些，这可能受到文化因素及交互方式因素的影响。
商场场景中，二人同行的交互站位
3）交互方式：虽然服务机器人一般具备语音交互的能力，但研究发现触屏交互仍是目前人与服务机器人交互的主要手段，并且交互时呈现出不同的姿势，如直立/低头、明显弯腰、明显下蹲等。研究同时发现，人们与服务机器人的交互与人们和普通机器的交互仍有区别，例如有用户会在机器人身后叫它，或者在使用完后，会和机器人说“谢谢”或“再见”。
商场场景中，人与服务机器人的交互姿势
4）其它研究发现：公共场合服务机器人的设计需要对儿童额外考虑，一方面，儿童可能对机器人表现的过度亲密，发生直接拥抱和拦拽的行为，机器人在注意不要伤害儿童的同时也要“自我保护”，另一方面，儿童也可能会影响他人交互或长时间占用交互时间。
二、公共场合服务机器人外观要素研究
2.1 问题的提出——屏幕设计研究
在公共场合人-机器人互动观察中我们发现，凭借在信息展现和交互上的优势，屏幕仍是人-机交互依赖的主要媒介，也几乎是目前服务机器人的标配，是服务机器人外观的重要组成部分。但以往的研究中关于机器人的外观多集中于整体造型、身体形状、头部与面部设计、拟人化等方面，对机器人屏幕设计的研究涉猎较少。
在研究前期，我们收集和总结了目前最常见的三种屏幕设计形式，即双屏、一体屏、头部单屏，并通过Rhino 建模制作了三种不同屏幕形态相应的机器人：第一款有明显的“头部”设计，且头部和身体上均具有显示屏；第二款为一体屏设计；第三款也有明显“头部”，但仅在头部具有显示屏。如下图所示。
三种屏幕示意图：分别为双屏，一体屏，头部单屏
我们采用对偶实验的方法，在实验中区分了屏幕默认显示信息和屏幕默认不显示信息的两种情况，并要求被试分别对两种情况下的屏幕设计方案进行两两对比。在实验中，我们将屏幕设计方案等比投屏到屏幕上，被试在对比和体验后，分别对各方案进行评价，实验的主要自变量和因变量如表所示。
表 实验变量
2.2 实验结果
对偶实验研究结果发现，用户在对比和选择屏幕设计方案时，会主要从“拟人度”和“信息展现效率”两个维度进行考量，拟人度体现在是否具有显性的头部及表情，拟人度越高，感官体验越友好，用户互动意愿越强。信息展现效率与屏幕大小高相关，在公共场景下，大多数用户认为获取信息是主要需求之一。
此外，3种屏幕设计方案的比较结果如下：
1）拟人性是多数用户心目中的机器人的关键特质，表现在无信息和有信息情景的对偶比较中，双屏机器人设计的绝对优势。
无信息展现（左）和有信息展现时的选择（右）
2）当放大场景中具体的任务因素时，用户考量的是服务机器人是作为“工具”的效率性，表现在有信息呈现时，对一体屏设计的偏好的显著升高。
无信息展现（左）和有信息展现时的选择模式（右）
三、公共场合服务机器人人设研究
3.1 什么是服务机器人人设
结合在公共场合人-机器人互动观察的研究发现，人们在和机器人交互时表现出明显不同于普通产品人-机交互的特征，会代入人-人交互时的一些社会规范，例如会打招呼和说“谢谢”。而且在公共服务机器人外观设计研究中我们也发现，用户对机器人有拟人化的期待。这些发现与以往的研究是一致的，人们会不自觉的把机器人拟人化，赋予Ta类人的属性，例如性别、年龄等，而这些属性会进一步的影响人们对机器人的交互意愿和对其能力的预期。
我们从现阶段人们对公共服务机器人的感知和使用现状入手，探究人们是否会对公共服务机器人有人设（性别，年龄，性格等）的感知，如图所示，以及对服务机器人人设的期待是怎样的。需要说明的是，由于人设的感知和期待可能会受到所处公共场景因素的影响，因此我们把场景作为一个影响变量进行研究，在研究中覆盖了包括商场、银行、机场/车站、医院、展厅、政务大厅等六个公共场景。
人设的维度
3.2 研究方法与结果
在研究方法上，我们首先开展了“对公共服务机器人的使用经验和期待”的焦点小组座谈会，定性了解人们使用服务机器人的现状、使用/不使用原因、对服务机器人人设的态度与感知。然后，对结论进行了定量问卷验证。
研究分析主要围绕人们对公共服务机器人的认知现状和对公共服务机器人的期待等两个方面展开，部分研究发现如下：
1）公共服务机器人认知现状：人们对服务机器人处于一个“人”和“工具”的矛盾认知状态。机器人的形体/声音等类人特征，影视/小说等作品的教育让用户对于机器人是“类人体”的期待明显，但同时现实中机器人不智能、功能简单、单一等体验和感知让用户觉得机器人就是一个裹着外壳的机器终端。
2）对公共服务机器人人设的期待：人们对公共服务机器人有人设期待，且受到场景因素的影响，例如与商场的服务机器人相比，银行的服务机器人具有严谨负责的特质特别重要，在设计时可以通过外表，话术等进行强调。
对商场和银行的公共服务机器人的性格特质期待
3）其它人设设计建议：用户对服务机器人的期待，可能反映的是其在该场景中深层的诉求，但也可能仅仅出自对角色的刻板印象。前者需要进行分析与满足，而后者则需要有意识的避免，以免进一步加深这种不公平的刻板印象。
四、小结
2020年新冠肺炎疫情激活了人们对于服务机器人的需求，让服务机器人加速走进人们的日常生活。从此，人与服务机器人的交互、人与服务机器人的关系必将受到越来越多的关注，我们先后通过3个专题研究，对人与服务机器人交互的相关问题进行了初步的讨论和探索，未来我们还将继续关注这个设计领域，并不断输出我们的研究成果和观点。
作者：技术中台UER小分队
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