商用服务机器人的特性及舒适度分析

　　目前在很多的大型商场和银行都会看到商用机器人的身影，由此可见机器人技术已经在不断发展，并且得到了快速的进步，商用服务机器人的市场也在不断拓宽。下面文章就会商用服务机器人从造型、结构尺寸展开详细分析，评估设计的合理性，希望为机器人设计提供更好的理论依据，使其给人带来更好的用户体验。

　　关键词：商用服务机器人,人机分析,用户体验

　　1 商用服务机器人

　　1.1 商用服务机器人的特性

　　商用服务机器人主要运用于商用服务领域，根据不同行业的具体需求，可分为：银行、餐厅、商场、医院的服务机器人[1]。随着我国对于人工智能和机器人领域的战略部署，2020年，我国服务机器人年销售收入将超过300亿元[2]。

　　1.2 ANDY简介

　　ANDY是广州今甲智能科技有限公司的最新一款商用服务机器人产品，于2017年开始陆续在广州的不同商店投入使用。硬件结构主要包括交互装置、行进装置、感知装置、执行装置、控制装置、通讯装置等。本文的人机分析研究使用的就是该机器人的数字模型。

　　2 人机分析

　　2.1 SAMMIE简介

　　SAMMIE是英国拉夫堡大学开发的一款计算机辅助设计软件，主要用于设计和评估产品及人类作业场所的设计。SAMMIE能够产生任何简单的设备模型和数字人体模型来表达整个现实中高度复杂的工作场所。

　　2.2 人体模型构建

　　人体模型构建统一采用《中国成年人人体尺寸GB/T10000-1988》和《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则GB/T12985-91》为标准，选取女性P5、P50和男性P50、P95[3]，建立四个人体模型(F1、F2、M1、M2)来进行分析。

　　将F1、F2、M1、M2对应的身高、肩宽、坐肩高、膝高、坐高、手长、臂长、臀膝距等数据依次输入SAMMIE中，分别得到以下四个人体模型。

　　2.3 行为划分

　　本机器人主要功能为咨询讲解、礼仪迎宾、推广展示和交流互动，就会存在如下几种场景：

　　(1)促销机器人摆放在店铺门口迎宾，路人经过时便可注意到，此种场景下，人的目光会聚焦于机器人头部。

　　(2)促销机器人放在银行、售楼处、商场作为咨询讲解和展示交流，此种场景下，人的目光会聚焦在显示屏、机器人眼睛呈现的表情，同时会伴随着手部动作产生，比如操控显示屏内容，触碰机器人可爱的头部。

　　因此从上述场景归纳出下面4种机器人-人互动行为。

　　人与人的交际距离分为亲密距离(150-440mm)、个人距离、社交距离、公众距离[4]，而本机器人在其相应应用场景下与人保持较多的互动，用户对机器人会有近距离的触碰和观看，因而在模拟场景下可保持人与机器人的距离为150mm-440mm。

　　2.4 可触及范围及舒适度分析

　　将促销服务机器人模型导入SAMMIE中，使用已创建的人体模型来模拟上述4中场景，在这个过程中主要对可触及范围、人体关节角度、尺寸的合适性这三个方面来进行人机分析。

　　机器人底盘半径为300mm，定义人体模型与机器人中心距离300mm时，二者距离为0，调节人体模型与机器人的距离在150mm-440mm范围内，根据相关修正系数，对调节F1、F2距离水平面为10mm，M1、M2距离水平面为15mm。

　　对这四个人体模型F1、F2、M1、M2的操作分析，如下图所示：

　　(1)行为1：

　　对比F1、F2、M1、M2的操作过程分析可看出，处于亲密距离时，机器人眼睛均处于F1、F2、M1、M2视野范围内，不同的是，自然直立状态下，机器人眼睛处于F1视野聚焦中心，却处于F2、M1、M2的视野边缘，F2、F3、F4略微弯曲背部或颈部便可聚焦到机器人眼睛，随着身高增加，F2、M1、M2背部或颈部弯曲的幅度也越大，但都处于正常值，没出现疲劳状态。

　　(2)行为2

　　直立状态下F1、F2、M1、M2均较难将视野聚焦到整个显示屏，显示屏上方一部分才处于视野范围内;不断增加人体模型与机器人的距离，视野角度也随着增大，当从亲密距离到个人距离后，视野便可囊括整个显示屏。

　　(3)行为3

　　F1、F2、M1、M2均可较轻松地触碰机器人头部，而对于F1，只可触碰到机器人头部下方一部分区域。

　　(4)行为4

　　当F1、F2、M1、M2的手部与显示屏保持接触时，均需要弯曲背部和颈部，F1弯曲幅度最小，F4弯曲幅度最大。F1、F2、M1、M2与屏幕的接触范围限于屏幕上方一小部分区域。试图增大接触范围时，便会出现疲劳状态。

　　由此，可得出以下结论：

　　a.从上述分析可发现，在亲密距离时，本机器人眼睛处于不同身高的男女视野内，由于机器人眼睛可产生丰富的表情来吸引互动着，眼睛就需要容易被看到，因而机器人眼睛高度设计上比较合理。

　　b.显示屏只有上方一部分区域处于视野范围内，但值得注意的是，我们不需要整个显示屏处于视野范围内，因为人与机器人互动时，机器人眼睛产生的表情更能吸引我们的注意力;同时，在显示屏上方区域放置界面操控按钮也是较为合理的。

　　c.现实世界里，我们喜欢用手触摸和拍打可爱的人或动物头部;上述分析可看出，人需对背部和颈部弯曲弯曲一定角度才能触及头部，这样就可避免机器人头部被持续触碰而导致损坏。

　　d.人的手部的触及范围不能包括整个显示屏，只在显示屏上方一部分小区域;因为该机器人有语音交互功能，不需要太多点击操作，把界面主要按钮放置在按钮显示屏上方区域便可满足要求。

　　3 结束语

　　通过人机分析软件SAMMIE，对商用服务机器人产品作相应的人机尺寸分析，得出合理的人机参数，为整个产品研发过程提供了理论依据，这样设计出来的产品才更加符合用户使用体验。

　　参考文献：

　　[1]陆蔚华.商业服务机器人产品设计研究[D].南京航空航天大学，2007.

　　[2]杜壮.服务机器人仍是蓝海核心构件投资可关注[J].中国战略新兴产业，2016(27)：57-59.

　　[3]张力，廖可兵.安全人机工程[M].中国劳动社会保障出版社，2007.

　　[4]张文婷.浅析人机交往中的距离问题[J].黑龙江科技信息，2012(20)：215-215.

　　推荐期刊：《机器人技术与应用》是什么性质的期刊?

　　期刊是由863机器人技术主题专家组，北方科技信息研究所主办的期刊，期刊不是核心刊物，属于普刊范畴，投稿这本期刊需正确掌握论文的基木要求及规范化，并注意选择对口的专业期刊投稿，且遵循所投刊物的格式要求，再加上导师能对论文严格把好质量关能够顺利发表。