王文勇1庞雪娇2
1武汉学院信息工程学院
摘要：课题依据老年人行为能力等级界定目标用户，从其生理心理特征及隐藏的伦理道德危机角度结合马斯洛需求层次理论充分探知老人人文需求，建立健康视阈下的社区-居家式长期照护需求模式，并提出适用于老年智能产品的设计原则。运用FAST分析法实现用户需求向机器收起一机器人的出现，是人类科技发展与生活进步的象征。通过最简单的语音指令，即可完成对现有家居产品的控制，长大程度地解放用户，使用户在不更换现有产品的基础上轻松实现“智能生活”。
关键词：马斯洛需求；FAST分析法；运动学和动力学分析；
依托武汉学院大学生创新训练项目，指导老师龚鸣敏项目基金号：2019GA066新工科背景下高校新生工程认知及创新能力培养研究。
1引言
随着当今生活水平的提高，现在所需的服务需求越来越高，特别是适用于家庭的服务行业，可以提供全天后的服务。并且，现在代的老龄化问题日趋显著，年轻的子女为家庭日夜奔波，无法照顾家庭，缺少交流，导致老人的情感缺失，这样的后果会加大老龄人患上老年痴呆风险的几率。
对于现在智能科技的发展，许多智能化产品科技，对于老龄化的人群来说，使用现在带智能产品是非常困难，需要有人教导之后才能使用，但是过一段时间之后就会忘记使用的方法。所以针对现在的市场急需一种能够简单操作，并且能够互动的机器人。
2国内外研究
根据日本经济产业省估计，日本的护理机器人市场预计在 2020 年到 2025 年间将增长 20 倍。事实上，政府将其三分之一的预算用于发展护理机器人。陪护机器人，日本在发展机器人方面一直走在世界前列,素有“机器人王国”之称。在运用机器人应对老龄化方面,日本一直在加紧研究应用。日本护理机器人Robear 、丰田公司开发了一款名为HSR、Mimamori Eye 是为智能手机定位应用程序，为老人建立了一个安全网络社区。 看护者在应用中注册老人的身体描述和图片; 如果老人走失，应用程序会向 20 公里范围内的所有用户发送警报。 护理机器人的缺点虽然智能传感器缺乏机器人令人印象深刻的功能，但对于许多消费者而言，它们可能是目前最好的选择。 一些机器人和智能传感器，可能会为日本的老年人的生活提供便利。现在，医院比以往任何时候都承受着更大的压力，在这种全球大流行病中，承受最大风险的人是患者护理第一线的护士和临床医生。在过去的几年中，Diligent Robotics一直在德克萨斯州的医院对其机器人Moxi进行测试。Diligent不是唯一一家从事医院机器人工作的公司，但Moxi的独特之处在于它具有强大的自主导航能力，不会影响医院中其他医务工作者的工作，可以从储物柜中取出耗材并将其完全自动地运送到病房。2020年美国华盛顿州埃弗雷特的普罗维登斯地区医疗中心,来自InTouch Health的名为Vici的远程医疗机器人被用于护理美国首例COVID-19感染患者。本文详细介绍了日本的几种护理机器人。我国哈尔滨工业大学机器人研究所研制的新型多功能服务机器人，辅助老年人生活。具有服务、安全监护、人机交互以及多媒体娱乐四大功能。
3研究内容
鉴于目前机器人存在的上述不足，设计一种智能家庭语音互动机器人，可以实现用户与机器人之间的互动。因此本课题的研究具有重要意义，主要研究内容如下:
（1）课题依据老年人行为能力等级界定目标用户，从其生理心理特征及隐藏的伦理道德危机角度结合马斯洛需求层次理论充分探知老人人文需求，建立健康视阈下的社区-居家式长期照护需求模式，并提出适用于老年智能产品的设计原则。
（2）课题以智能家居环境为平台搭建"用户，环境，产品"的机器人服务系统补充萨斯-霍伦德理论将目标用户拓展为共同参与型，并利用定性定量的调查方式对目标用户进行真实调查，总结出五种用户需求，在马斯洛需求理论和Kano需求理论指导下获取用户需求优先级顺序，以此作为产品设计方向。
（3）课题运用FAST分析法实现用户需求向机器收起一机器人的出现，是人类科技发展与生活进步的象征。随着信息时代的到来机器人的概念、内涵也更加丰富多元了。服务机器人是要融入人们生活的消费品，较工业机器人而言；其外观造型、安全性、人机界面等都提出了更高的设计要求。工业产品设计要捕获消费者的生理心理需求，使服务机器人更人性化地服务于人类。论文通过工业产品设计的相关理论从功能、人机工学和审美规律等三个方面，研究制定了适合服务机器人产品的设计原则。论文列举了许多经典的案例从仿生设计、人性化设计、市场化设计等三个方面，研究归纳出适合服务机器人产品的设计方法。然后论文将理论研究应用于设计实践，通过项目实践市场调研分析、用户生理心理需求分析，通过设计流程中工业产品设计师的工作；验证了前期所研究产品设计原则、产品设计方法等相关理论在服务机器人产品开发设计中的应用。
4设计外观
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这种智能家庭语音互动机器人，所述机器人包括人机交互装置、电源装置、底板、控制器和壳体，所述壳体包括头部壳体、旋转壳体和底部壳体，所述人机交互装置与所述头部壳体固定连接，所述旋转壳体连接在所述底部壳体上，所述底部壳体、控制器和电源装置分别安装在所述底板上，所述旋转壳体连接有第一电机，所述头部壳体与所述第一电机相连，所述头部壳体内部设有第二电机，所述电源装置分别与所述人机交互装置、控制器、第一电机和第二电机相连，所述控制器分别与所述第一电机、人机交互装置和第二电机相连，所述控制器还包括语音信号接收器，所述语音信号接收器与所述电源装置相连。
一种智能家庭语音互动机器人中，所述底板还连接有第三电机、驱动轮和万向轮，所述驱动轮分别与所述万向轮和第三电机相连，所述第三电机分别与所述控制器和电源装置相连。人机交互装置上部与所述头部壳体下部之间设有红外感应器，所述红外感应器与所述控制器和电源装置。
头部壳体通过齿轮与所述第一电机相连，所述齿轮包括第一次齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述头部壳体相连，所述第二齿轮与所述第一电机相连，所述第一次齿轮和第二齿轮形成齿轮配。
智能家庭语音互动机器人中，所述头部壳体内部设有扬声器，所述扬声器分别与所述控制器和电源装置相连。控制器还包括有通讯装置，所述通讯装置与所述电源装置相连。控制器的通讯装置连接有监视系统。人机交互装置包括显示装置和输入装置。
智能家庭语音互动机器人中，所述红外感应器包括引脚1、引脚4和引脚2，所述引脚I与VCC模块电连接，所述引脚2与UlA模块电连接，所述引脚4与GND模块电连接，所述UlA模块分别与所述GND模块和VCC模块相连。红外感应器还包括C2模块和R2模块，所述C2模块分别与所述R2模块和UlA模块相连。
在机器人的旋转壳体连接有第一电机，头部壳体内部设有第二电机，通过在人机交互装置中输入相应的信息或者通过控制器中的语音信号接收器，接收语音信号，根据输入的信息或者语音信号接收器接收到的语音信息，再通过控制器启动第一电机和第二电机，机器人就会做出相应的动作，由于机器人的头部壳体与旋转壳体之间是通过齿轮连接的，在启动第一电机的情况下，头部壳体会做出上下点头的动作，在启动第二电机的情况下，机器人的头部壳体做出左右摆动的动作，从而实现了用户与机器人之间的互动。
在实施案例中，控制器4的通讯装置连接有监视系统，通过连接有监视系统，可以对家中的老人进行查看，防止老人在家里中出现意外的情况下，可以随时知道。人机交互装置I包括显示装置和输入装置，可以方便用户进行输入操作。
5结论
随着智能化生活的普及和人力成本的增加，生活服务机器人进人家庭将成为一种必然趋势。国际知名机器人生产商安格尔指出:“我们完全有理由想象，10年之后每个家庭都将拥有一台机器人。”而智能类人型机器人更因其强大功能和较大的开发难度成为机器人产业的分水岭。
企业与高校联合打造家庭服务型机器人，以深度挖掘用户需求、超越用户需求为设计目标，在功能设计方面实现三大愿景。通过最先进的人脸识别、语音技术及远场拾音、声源定位方案，实现与家庭成员的目光交流、交谈时的语速和音控制。当与机器人的交流内容超出功能设定时，机器人会通过在线搜索和自主学习，不断提高解决问题和家庭陪伴的能力。到老人摔倒、孩童安全以及家庭防盗等方面的监控功能，都是从用户需求出发，将切实解决用户的痛点。
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