基于智能云系統(tǒng)的兒童陪伴機器人設(shè)計研究

侯杰　曾軍妮　歐陽富曦

摘要：為解決現(xiàn)有兒童安全問題，記錄寶寶成長瞬間，采用智能云系統(tǒng)、智能監(jiān)控和圖像處理技術(shù)，設(shè)計基于智能云系統(tǒng)的兒童陪伴機器人。機器人具有監(jiān)控、識別、定位、報警、記錄等功能，實現(xiàn)了智能化的輔助看管。在調(diào)研中，許多潛在用戶認為兒童陪伴機器人能在一定程度上緩解照應(yīng)兒童的壓力。

關(guān)鍵詞：智能云系統(tǒng);兒童心理學(xué);產(chǎn)品設(shè)計

引言

2～12歲的兒童都是天生的冒險家，他們充滿了好奇心，經(jīng)常觸碰“禁區(qū)”，做一些“極限運動”。孩子的安全問題，成為無數(shù)家長最操心又擔心的問題。據(jù)多項研究數(shù)據(jù)表明，意外傷害已成為我國兒童的第一位死因，也是兒童致殘的首要原因。同時運動目標的視覺分析研究已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，其中包含智能監(jiān)控、模式識別、圖像處理、自動化控制等不同領(lǐng)域。因此，兒童陪伴機器人的生產(chǎn)就很有必要。同時兒童作為一個特殊的消費群體，在為兒童設(shè)計陪伴產(chǎn)品時，必須充分考慮到兒童的心理、生理的特征變化。本文通過調(diào)研分析，總結(jié)設(shè)計出了一款適合兒童的智能機器人。

一、設(shè)計背景

1.社會需求

隨著社會的發(fā)展、家庭結(jié)構(gòu)和個人需求的變化，兒童是每個家庭的瑰寶，兒童看護成為其中一個重要的問題。大多家庭有專人幫忙照看兒童，在照看兒童的過程中，看管者可能因為取物或者做其他事情需要暫時離開，使兒童不在看管者的視野范圍內(nèi);另外長期盯著兒童，看管者也容易疲勞倦怠。因這些方面的疏忽而使幼兒在家受傷或者死亡的案例屢見不鮮，所以一個實時監(jiān)測到寶寶的安全的機器人顯得尤為重要。

2.依據(jù)兒童心理及生理特征分析

著名的兒童心理學(xué)家JeanPiaget把兒童認知心理發(fā)展過程劃分為四個階段，即感知運動階段（0～2歲）、前運算階段（2～7歲）、具體運算階段（7～12歲）及形式運算階段（12～15歲），這四個階段均有其自身典型的結(jié)構(gòu)模式和行為模式。針對兒童不同時期的心理特征的不同，在進行兒童陪伴產(chǎn)品的設(shè)計時，不僅要考慮兒童的生理特點及心理變化，還要在兒童的不同階段有不同的側(cè)重點。

不同年齡段的兒童，其生理特征、心理變化、思維方式都有所不同，在人的一生發(fā)展進程中，兒童階段的生理、心理發(fā)展所占的地位極為重要。在2～12歲年齡段期間，是兒童思想最活躍的時期，兒童好奇、開朗，充滿了千奇百怪的想法，從而危險程度也愈發(fā)增加。這就需求有一個智能機器人的陪伴。

二、兒童陪伴機器人設(shè)計現(xiàn)狀

通過分析目前陪伴機器人產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)其設(shè)計方面存在以下幾點問題：

1.產(chǎn)品服務(wù)對象不明確

購買者對機器人的第一印象就是外觀了，可不可愛、使用起來方不方便、容不容易操作，是決定是否購買的第一步。然而為了使產(chǎn)品受到兒童的歡迎和家長的接納，設(shè)計師一般會運用可愛的外觀設(shè)計、花哨的色彩搭配等視覺元素來引起兒童的注意。然而多數(shù)現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計在考慮到這一.點的同時卻沒有明確它的目標用戶，它們的從形式及使用方式上來說是一款基于父母使用的產(chǎn)品，但在形態(tài)等視覺因素上又是從兒童的視角出發(fā)進行設(shè)計。所以，目前市場上的一些產(chǎn)品的機器人設(shè)計有時并不能真正地吸引兒童，符合兒童的審美需求。

2.產(chǎn)品交互方式欠佳

（1）產(chǎn)品溝通方式

現(xiàn)有的機器人百分之五十都需要按住錄音鍵才能接收語音指令?？梢?，兒童智能機器人在人際溝通方式上還存在很大的改進空間。所以該產(chǎn)品實現(xiàn)隔空接收指令的創(chuàng)新是很有必要的。

（2）語音識別準確度

語音識別準確度對智能機器人來說，是一項很重要的指標，這是人機交流的第一步，如果識別度差，那就說明智能程度不夠。同樣識別速度也很關(guān)鍵?，F(xiàn)有的機器人給出準確回復(fù)要花上個十多秒，使用體驗十分糟糕，特別是對于思維發(fā)散的兒童來說更是不不耐煩。同時每個孩子的說話方式都不盡相同，也許說的話不完全一樣，卻有一個同樣的目的，所以兒童智能機器人語音識別的應(yīng)變能力能不能應(yīng)付得了不同的問法，這也是檢驗它智能程度的一大要素。然而現(xiàn)有的機器人在這些方面都有所欠缺，這就是該產(chǎn)品設(shè)計的需求。

（3）喇叭音量

一般來說，40～60分貝屬于尋常的攀話聲響，60分貝以上就屬于喧囂范疇了。而現(xiàn)有產(chǎn)品在最大音量狀態(tài)下，顯然都會對兒童的聽力造成不利影響。其中調(diào)研中音量最高的魯奇亞居然達到了82.5分貝，兒童如果長時間暴露在這種環(huán)境下，聽覺神經(jīng)會受到一定的損傷。小孩子喜歡把玩各種玩具，如果家里有陪伴機器人，很容易誤觸機身各種按鍵，特別是音量鍵。兒童的耳膜比較脆弱，機器人的音量較大，會對聽力造成損傷。

3.智能應(yīng)用期

機器人發(fā)展在這一階段，伴隨著感知、計算、控制等技術(shù)的迭代升級和圖像識別、自然語音處理、深度認知學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)在機器人領(lǐng)域的深入應(yīng)用，機器人領(lǐng)域的服務(wù)化趨勢日益明顯，逐漸滲透到社會生產(chǎn)生活的每一個角落。該設(shè)計為兒童陪伴的智能監(jiān)控機器人，該系統(tǒng)將采集的視頻進行預(yù)處理去除噪聲，提取背景和目標后，根據(jù)幼兒的特點，實現(xiàn)自動跟蹤，結(jié)合其行為特征以及安全閾值，當其行為或者所處區(qū)域存在潛在危險時將發(fā)出警報。

三、兒童陪伴機器人的設(shè)計原則

1.適用原則

兒童成長就意味著兒童生理心理的同時變化，只有滿足不同年齡階段兒童不同的生理心理特征的產(chǎn)品，才可以稱得上是從兒童發(fā)展心理學(xué)角度出發(fā)的可成長性兒童產(chǎn)品。不同年齡段的兒童，其生理特征、心理變化、思維方式都有所不同，這也就導(dǎo)致了兒童對產(chǎn)品的心理需求也存在較大的區(qū)別，因此產(chǎn)品的設(shè)計應(yīng)考慮到不同階段、不同類型的兒童群體。

2.安全性原則

孩子是每個家庭的寶貝，父母們在選購兒童陪伴機器人時，產(chǎn)品的安全屬性是父母們對產(chǎn)品的首要考慮因素之一，只有達到極高的安全性，才能得到父母們的青睞。父母們會通過產(chǎn)品的材質(zhì)和形態(tài)來判斷該產(chǎn)品的安全屬性。孩子的天性就是對事物的好奇，他們對事物的了解是通過眼口手，這就需要產(chǎn)品的材質(zhì)是食品級材料。而在設(shè)計上，兒童陪伴機器人的整體設(shè)計要充分考慮到人體工程學(xué)原理，產(chǎn)品的邊緣處需多采用圓角的處理方式，防止兒童受到傷害。