王秋惠，杜錦波

老齡服務(wù)機器人外觀形態(tài)設(shè)計的眼動評價

王秋惠ab，杜錦波a

（a.天津工業(yè)大學(xué) 機械工程學(xué)院 b.天津工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，天津 300387）

在人口老齡化進程加快，老年人智能產(chǎn)品市場發(fā)展迅速的背景下，探索老年用戶對服務(wù)機器人外觀形態(tài)的情感偏好。眼動評價是研究老年人視覺、情感認知的主要方法，以65歲為基本年齡的老年用戶為對象，選取市場上現(xiàn)有的真人型、仿動物型、擬人型、擬物型4類老齡服務(wù)機器人的正面圖片作為刺激材料，15名健康老年人作為被試者，以眼動追蹤為主、主觀問卷及心電為輔，3種測量手段相結(jié)合的方式進行實驗，深入探討被試者面對不同服務(wù)機器人外觀形態(tài)設(shè)計要素時的生理及心理特征。結(jié)合3種測量數(shù)據(jù)可知，老年用戶對服務(wù)機器人頭部形態(tài)的關(guān)注度更高，黑色更貼合老年人視覺的感官偏好，且真人型服務(wù)機器人外觀形態(tài)更受歡迎。

服務(wù)機器人；眼動評價；心率變異性；情感偏好；老齡用戶需求

隨著人口老齡化進程的不斷加快，老年人產(chǎn)品市場發(fā)展迅速，并逐漸向智能化設(shè)計方向過渡[1]。由于子女疲于工作，生活節(jié)奏較快，老年人無人陪伴，與子女缺乏交流，所以老年人容易出現(xiàn)情感空缺、生活自理能力下降等問題[2-3]。情感體驗類的智能產(chǎn)品市場發(fā)展快速，尤其是具有陪伴、服務(wù)等功能的智能機器人產(chǎn)品發(fā)展得最快[4-5]。如今，市面上的老齡服務(wù)機器人種類繁多，用戶對其功能的外延需求也隨之增大，單純的功能性服務(wù)已經(jīng)無法滿足老年人的生活需求，因此，了解老年人對服務(wù)機器人的設(shè)計期望非常重要。

1 理論基礎(chǔ)

許多國內(nèi)外研究表明，機器人外觀形態(tài)強烈地影響著用戶與機器人的互動[6]。在KWAN M L[7]等的研究中表明，機器人外觀偏好能體現(xiàn)用戶對機器人能力的具體期望；黑格爾[8]等研究發(fā)現(xiàn)，機器人越像人，用戶賦予機器人的人性品質(zhì)就越多；在KRISTIN S[9]等的一項研究中發(fā)現(xiàn)，機器人的外觀形態(tài)是影響用戶對機器人可信度的最初感知要素。外觀是表達產(chǎn)品設(shè)計思想、傳播精神和文化的重要載體[10]。在設(shè)計過程中，要充分考慮老年人對服務(wù)機器人外觀形態(tài)的期望，給老年人提供功能性服務(wù)的同時，提升用戶滿意度。為了合理地將老年人情感需求外顯化，需要有效地進行機器人外觀形態(tài)分析，并提取相關(guān)信息。

從研究內(nèi)容上看，已有的研究主要通過分析市面上現(xiàn)有服務(wù)機器人的外觀形態(tài)、功能、交互等主觀設(shè)計因素，來探索老齡服務(wù)機器人設(shè)計理念，并進行設(shè)計優(yōu)化，而以量化方式來判斷影響老年用戶的主客觀生理變化的研究則相對較少。且在研究方法上，多采用調(diào)查問卷、訪談、量表等方法來獲取老年人的主觀評價[11-12]，但運用客觀生理測量方式來獲取老年用戶對設(shè)計要素偏好的生理評價研究較少。眼動追蹤和心電測量作為人機交互過程中用戶情感的生理評價方法，可獲取老年用戶的生理評價，為老齡服務(wù)機器人外觀形態(tài)偏好的情感量化提供了新思路[13]。

王震亞[14]等基于眼動追蹤技術(shù)，從用戶角度出發(fā)對汽車造型特征提取進行了分析；蘇建寧[15]等通過眼動追蹤對產(chǎn)品造型設(shè)計要素進行重新排序，并建立評價模型；閆龍華[16]等基于眼動信息生理測量對苗族服飾紋樣進行分析，以獲取美感等因素；張樹成[17]等運用心率檢測對微表情識別提出了新的算法；ZANCHETTIN A M[18]通過心率等生理信號分析機器人外觀及操作，使機器人能夠像人類一樣移動和運動，以提高社會接受度。

研究借助眼動、心電測量結(jié)合問卷調(diào)查、訪談等方法，對市面上現(xiàn)有的4類老齡服務(wù)機器人（真人型、仿動物型、擬人型、擬物型）外觀形態(tài)進行分析，主要用于探索老年人對不同種類服務(wù)機器人外觀形態(tài)的情感偏好、對服務(wù)機器人不同部位的認知偏好和對同一款服務(wù)機器人不同顏色的視覺偏好，并以此為基礎(chǔ)得到以老年人為中心的形態(tài)偏好與未來設(shè)計方向。

2 研究方法

2.1 被試者與測試人員

本實驗招募以65歲為基準(zhǔn)的老年人，年齡為61～75歲，6名男性，9名女性，共15人。被試者身體狀況良好，語言表達能力清晰，無視力問題。被試者在測試人員的指導(dǎo)下，認真了解本次實驗的要求，均自愿簽署知情同意書。實驗人員4名（均為本課題研究人員），1人負責(zé)說明實驗及實驗前色盲檢測，1人負責(zé)指引與穿戴設(shè)備，1人負責(zé)相關(guān)軟件操作，1人負責(zé)實驗后問卷調(diào)查及簡單訪談。

2.2 實驗設(shè)備

1）眼動追蹤系統(tǒng)。實驗使用北京津發(fā)科技股份有限公司的眼動傳感器Gaze采集被試眼動數(shù)據(jù)。采樣率為120 Hz，采用五點校準(zhǔn)法。此傳感器可應(yīng)用到各類研究場合，確保無干擾地進行數(shù)據(jù)采集。

2）脈搏傳感器。心率數(shù)據(jù)采集使用北京津發(fā)科技股份有限公司的脈搏傳感器PPG。此次實驗采集數(shù)據(jù)樣本為心率變異率，PPG可同時采集到8種時域、5種頻域的數(shù)據(jù)，研究將對收集到的數(shù)據(jù)進行篩查，并選擇部分數(shù)據(jù)進行分析。

3）數(shù)據(jù)分析軟件。數(shù)據(jù)分析使用北京津發(fā)科技股份有限公司的BioLAB軟件進行實驗測試和數(shù)據(jù)處理。BioLAB可記錄各生理、心理（腦電、肌電、心電、皮電、呼吸等）與行為指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)。采集眼動（如Tobii，F(xiàn)aceLAB等）、EEG/ERP腦電事件相關(guān)電位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。并且結(jié)合作業(yè)人員的行為視頻數(shù)據(jù)（動作、姿勢、運動、位置、力量、角度等）進行客觀地觀察和分析，了解所測數(shù)據(jù)內(nèi)外變化之間的因果關(guān)系，整理得到實驗需要的眼動信息。

4）主觀評價量表。采用Likert 7級量表，對上述8款老齡服務(wù)機器人外觀形態(tài)的喜好程度進行評分。由–3～3劃分為7個等級，–3分代表極不喜歡、–2分代表較為不喜歡、–1分代表不喜歡、0分代表中性感覺、1分代表喜歡、2分代表較為喜歡、3分代表特別喜歡。這7個等級的劃分反應(yīng)了被試者對8款刺激材料認知的心理變化，為分析老齡服務(wù)機器人外觀形態(tài)設(shè)計偏好提供了主觀數(shù)據(jù)。

2.3 實驗準(zhǔn)備

1）刺激材料。為探究老年用戶對不同機器人外觀形態(tài)的情感偏好，實驗搜集市場上現(xiàn)有的老齡服務(wù)機器人產(chǎn)品，分別為真人型、仿動物型、擬人型和擬物型4類，每一類隨機選取2個世界知名品牌服務(wù)機器人的正面圖片（DPI:300）。利用Photoshop 2018去掉其顏色，統(tǒng)一圖片尺寸、背景顏色及坐標(biāo)軸，形成8張刺激材料，見圖1。將8張圖片徹底打亂順序重新排列（8*8水平處理），生成8組刺激材料。把8張

圖1 刺激材料

圖片逐一利用photoshop 2018將其顏色修改成冷色、暖色、白色及黑色，每個機器人圖片都被徹底打亂色彩進行排序，形成32組刺激材料。提取8張圖片的冷暖色，生成16組刺激材料。實驗刺激材料共生成56張。

2）設(shè)備調(diào)試。準(zhǔn)備一臺Windows7系統(tǒng)的筆記本電腦，把眼動傳感器Gaze粘貼在電腦屏幕下方，打開ErgoLAB軟件，連接眼動傳感器，并根據(jù)指令校準(zhǔn)眼動傳感器，方便眼動數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集。將刺激材料導(dǎo)入ErgoLAB軟件中，設(shè)置實驗需要的內(nèi)容。由實驗人員進行檢驗測試。根據(jù)測試人員的反饋，完成全部56組刺激材料的測試。為避免時間過長而導(dǎo)致被試者注意力分散、身體與視力呈現(xiàn)疲勞狀態(tài)，因此減少重復(fù)、多余的刺激材料，最終保留4張8*8水平處理的刺激材料、8張色彩排序刺激材料、16張刺激材料，共28張。測試人員對保留的刺激材料，設(shè)定單張播放時長分別為5 s、7 s、10 s，再次進行測試。通過多次對比，最終，實驗選擇每張刺激材料播放時長為7 s。

3）問卷訪談。通過問卷調(diào)查與訪談問題，研究老年人對4類服務(wù)機器人的主觀評價，主要涉及類型、具體機器人、色彩、部位等幾大部分的偏好與期望。問題一，老年用戶最喜歡哪個機器人；問題二，老年用戶最喜歡機器人哪個部位；問題三，老年用戶更喜歡機器人的哪種配色。

2.4 實驗過程

首先，向被試者介紹實驗流程及注意事項，其自愿簽署知情同意書。由測試人員幫助被試者佩戴心率測量儀器（摘除老年女性耳飾，確保心率穩(wěn)定采集）。其次，提示被試者坐于刺激圖像顯示屏前60 cm，保持坐姿挺拔，眼睛水平直視屏幕的基準(zhǔn)線，在測試人員的引導(dǎo)下通過5點法對被試者視線進行追蹤校準(zhǔn)，在校準(zhǔn)完成之后，在設(shè)備上記錄被試者的基本信息。如校準(zhǔn)不精確，可再次進行校對。前期準(zhǔn)備工作結(jié)束，開始正式實驗。實驗過程中，首先播放指導(dǎo)語，隨后依次隨機播放篩選出的28張刺激材料，每張圖片刺激時長為7 s，每位被試者完成測試的平均時間為6 min。每一位被試者完成實驗后，由測試人員對其進行簡短的訪談，以完成調(diào)查問卷的填寫。

2.5 數(shù)據(jù)采集與處理

實驗獲取15名被試的實時眼動、心電記錄數(shù)據(jù)，以及每名被試對老齡服務(wù)機器人外觀形態(tài)設(shè)計偏好主觀評分表。啟動BioLAB軟件，手動剔除眼動與心電數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定樣本，從ErgoLAB軟件導(dǎo)出需要的生理數(shù)據(jù)。眼動數(shù)據(jù)總體包括了第1次注視時長、總注視時長、總注視次數(shù)、平均注視時長、第2次注視時長等眼動指標(biāo)。為了篩選出能充分反應(yīng)老年用戶認知過程中的指標(biāo)，對所得數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果顯示，平均注視時間與用戶偏好存在顯著相關(guān)性。

心電數(shù)據(jù)可獲取心率變異性（Heart Rate Wariabil-ity, HRV）的R-R間期的均值（MEAN）、R-R間期的標(biāo)準(zhǔn)差（SDNN）、相鄰R-R間期差值的均方根（rMSSD）、相鄰R-R間期差值的標(biāo)準(zhǔn)差（SDSD）等8種時域數(shù)據(jù)，以及低頻段功率（LF）、高頻段功率（HF）、低頻高頻均衡比（LF/HF）等5種頻域數(shù)據(jù)。實驗選取HRV時域指標(biāo)與頻域指標(biāo)，對測試過程中老年人心電信號的變化進行分析。

3 結(jié)果

3.1 眼動數(shù)據(jù)

對得到的28組眼動數(shù)據(jù)劃分為3組數(shù)據(jù)分別進行驗證，以此探索老年人對不同種類服務(wù)機器人外觀形態(tài)的情感偏好、對服務(wù)機器人不同部位的認知偏好，以及對同一款服務(wù)機器人不同顏色的視覺偏好，見表1。

表1 眼動注視時長數(shù)據(jù)分析

Tab.1 Data analysis of eye movement fixation duration

第1組，探索老年人對不同種類服務(wù)機器人外觀形態(tài)的情感偏好。4種老齡服務(wù)機器人的注視時長平均值及標(biāo)準(zhǔn)差如表1，配對單因素方差進行分析。結(jié)果顯示：在8*8機器人排版數(shù)據(jù)分析中，老年用戶的注視時長從大到小排序為真人型>仿動物型>擬物型>擬人型，且具備顯著性差異（=23.271，<0.05）。這表明老年人對真人型服務(wù)機器人的偏好程度高于其他種類的服務(wù)機器人。

第2組，探索老年用戶對8款服務(wù)機器人不同部位的認知偏好。配對樣本T檢驗的結(jié)果顯示：老年人在測試中，對暖色處理的機器人頭部的注視時長明顯高于對軀干的注視，且具備顯著性差異（(16)=2.425，<0.05）。對冷色處理的機器人頭部的注視時長同樣高于軀干，且同樣具備顯著性差異（(16)=2.722，<0.05）。這表明機器人配色處于暖色或者冷色的情況下，老年用戶對機器人頭部設(shè)計的認知偏好同樣重要。

第3組，探究老年用戶對同一款服務(wù)機器人不同顏色的視覺偏好。配對單因素方差分析結(jié)果顯示：老年人對8款服務(wù)機器人冷、暖、黑、白4種配色的平均注視時長中，冷色最為突出，其次為黑色、白色、暖色，具備顯著性差異（=4.994，<0.05）。這說明老年人對老齡服務(wù)機器人色彩的搭配更傾向于冷色調(diào)。

為更進一步了解老年人對服務(wù)機器人外觀形態(tài)的認知，對得到的眼動數(shù)據(jù)進行了多維度的分析，以研究具體的顏色和部位是否影響老年人對機器人外觀形態(tài)設(shè)計的偏好、老年男女（性別差異）對不同興趣區(qū)的關(guān)注度是否不同。顏色與部位眼動數(shù)據(jù)多因素方差分析見表2，不同興趣區(qū)老年男女對比分析見表3。

根據(jù)表2可以得出單獨的顏色和與部位都對老年人有顯著性的影響（<0.05），與表1得到的結(jié)果相同，然而對比多因素方差分析結(jié)果，兩者之間沒有顯著性影響。表3結(jié)果顯示，不同興趣區(qū)老年男女的對比分析顯著性不強，因此，性別差異對研究沒有影響。

表2 顏色與部位眼動數(shù)據(jù)多因素方差分析

Tab.2 Multivariate analysis of eye movement data for color and position

表3 不同興趣區(qū)老年男女對比分析

Tab.3 Comparative analysis of elderly men and women in different interest areas

3.2 心率數(shù)據(jù)

HRV是指連續(xù)竇性心跳R-R間期的微小漲落，是評價自主神經(jīng)性活動定量指標(biāo)。對得到的數(shù)據(jù)進行整理，選擇MEAN、SDNN、rMSSD三項時域指標(biāo)、LF/HF一項頻域指標(biāo)，結(jié)合老年用戶看到8種服務(wù)機器人時的心率狀態(tài)，將每位被試者各時段R-R間期數(shù)據(jù)代入公式中，計算得出MEAN、SDNN、rMSSD的平均值，得出均值曲線變化圖，LF/HF同上所述，得出均值曲線變化圖，見圖2。

根據(jù)圖2可知，老年人在觀察真人型服務(wù)機器人時，MEAN、SDNN、rMSSD、LF/HF四項指標(biāo)趨勢都呈上升趨勢，且數(shù)值較高。對得到的各項HRV指標(biāo)進行單因素方差分析，見表4。在MEAN、rMSSD、LF/HF三項指標(biāo)的均值中，真人型的數(shù)據(jù)均為最大值，具備顯著性差異（<0.05），說明老年用戶在4類服務(wù)機器人中，更對真人型服務(wù)機器人更加偏好。

圖2 心率變化分析

表4 心率變異性數(shù)據(jù)分析

Tab.4 Data analysis of heart rate variability

3.3 主觀數(shù)據(jù)

統(tǒng)計調(diào)查問卷數(shù)據(jù)，對3個問題的得分進行整合統(tǒng)計，得到平均值與標(biāo)準(zhǔn)差。結(jié)果表明：老年用戶更喜歡真人型機器人（=19.158，<0.05）；老年用戶對機器人頭部的注意力更加集中（(15)=2.104，<0.05）；老年用戶對外觀為黑色的服務(wù)機器人關(guān)注度更高（=2.809，<0.05）。

4 討論

主要從眼動追蹤指標(biāo)、心電指標(biāo)與主觀評價3個方面，分析老年用戶對老齡服務(wù)機器人外觀形態(tài)設(shè)計的偏好認知。

從眼動追蹤指標(biāo)來看，可分析得出老年用戶在面對不同類型的服務(wù)機器人外觀時，關(guān)注點主要集中于真人型服務(wù)機器人，其次是仿動物型，對擬人型和擬物型這2類外觀偏向于機械形態(tài)的服務(wù)機器人，老年用戶的關(guān)注度較低。相關(guān)研究表明，機器人中的類人外觀提高了老年用戶對機器人能力的期望，且數(shù)據(jù)表明，老年用戶更關(guān)注機器人頭部的設(shè)計，相對于軀干來說，頭部表情豐富，更容易引起老年人的視覺注意與心理共鳴。從外觀配色的數(shù)據(jù)分析來看，老年用戶對顏色的區(qū)分具有顯著性，說明配色會引起老年用戶的注意，機器人配色與頭部設(shè)計同樣重要。配合表2、3的多重對比數(shù)據(jù)來看，整體的數(shù)據(jù)走向與表1的數(shù)據(jù)成正比，這表明，老年男女用戶的性別差異，對機器人外觀形態(tài)的偏好無本質(zhì)上的區(qū)分，在設(shè)計中可忽略不計。由此可見，老年用戶對服務(wù)機器人的配色和頭部關(guān)注度相對較高，因此，在設(shè)計中，可考慮整體形態(tài)的類人設(shè)計，并注重顏色搭配和頭部細節(jié)。

從心電指標(biāo)上來看，老年用戶在觀察真人型服務(wù)機器人時，指標(biāo)在時域和頻域上有明顯的起伏。從時域數(shù)據(jù)分析來看，MEAN、SDNN、rMSSD的走勢變化基本一致。從頻域數(shù)據(jù)分析來看，LF與HF會受到交叉神經(jīng)與副交叉神經(jīng)的支配，交叉神經(jīng)興奮會引發(fā)心臟收縮、心跳加快等現(xiàn)象產(chǎn)生，LF/HF的曲線波動會根據(jù)老年用戶的興奮程度而增大，LF/HF的波動程度越大，說明老年用戶對真人型服務(wù)機器人的關(guān)注度越高。

從主觀指標(biāo)來看，李科特7級量表可以分析被試者經(jīng)視覺觀察刺激材料所得到的評分結(jié)果。老年人對真人型、具有人頭部形態(tài)、配色為黑色的機器人偏好程度較高，且與得到的眼動數(shù)據(jù)結(jié)果一致。主觀指標(biāo)與眼動指標(biāo)相關(guān)性分析結(jié)果表明，不同種類的服務(wù)機器人外觀形態(tài)的情感偏好（>0.958*，<0.05）與不同部位的認知偏好（>1.000**，<0.01）具備較強相關(guān)性，但同一款服務(wù)機器人不同顏色的視覺偏好不具備相關(guān)性。此結(jié)果表明被試者的主觀評價與眼動生理信息有關(guān)，并在一定程度上取決于老年用戶的視覺注意機制。此外，眼動指標(biāo)和心電指標(biāo)數(shù)據(jù)不具備相關(guān)性，通過結(jié)果對比不能得出心率變化與眼動數(shù)據(jù)的具體關(guān)系。綜合來看，情感偏好可通過主觀指標(biāo)量化，結(jié)合眼動平均注視時長數(shù)據(jù)分析，為老齡服務(wù)機器人外觀形態(tài)設(shè)計偏好研究提供有效的生理及心理測量方法。

5 結(jié)語

以老年用戶為中心，通過眼動追蹤、心電測試及主觀問卷調(diào)查方法，分析老齡服務(wù)機器人外觀形態(tài)設(shè)計的情感偏好。結(jié)果表明，老年用戶對不同類型服務(wù)機器人的視覺認知、情感認知具有顯著性差異，黑色可作為未來老齡服務(wù)機器人的參考配色，老年用戶對服務(wù)機器人頭部的關(guān)注比較集中。研究結(jié)果具有一定的現(xiàn)實意義，為老齡服務(wù)機器人設(shè)計提供了理論和實踐依據(jù)。

[1] 申浩. 人口老齡化背景下我國城市社區(qū)養(yǎng)老服務(wù)研究[J]. 中國集體經(jīng)濟, 2018, 35(12): 3-4.

SHEN Hao. Research on Urban Community Elderly Service in China under the Background of Population Aging[J]. China Collective Economy, 2018, 35(12): 3-4.

[2] 畢翼飛, 王年文, 朱亦吳. 基于感性工學(xué)的老年陪護機器人造型設(shè)計[J]. 包裝工程, 2018, 39(02): 160-165.

BI Yi-fei, WANG Nian-wen, ZHU Yi-wu. Form Design of Accompany Robot for the Elderly Based on Kansei Engineering[J]. Packaging Engineering, 2018, 39(2): 160-165.

[3] 劉宗明, 葛碧慧. 基于QFD的老年家用陪護機器人設(shè)計[J]. 圖學(xué)學(xué)報, 2018, 39(4): 695-699.

LIU Zong-ming, GE Bi-hui. Design of Elderly Household Companion Rpbot Based on QFD[J]. Journal of Graphics, 2018, 39(4): 695-699.

[4] KHOSLA R, NGUYEN K, CHU M T. Human Robot Engagement and Acceptability in Residential Aged Care[J]. International Journal of Human-computer Interaction, 2017, 33(46): 510-522.

[5] 王年文, 王劍. 面向感性需求的家庭服務(wù)機器人造型設(shè)計研究[J]. 機械設(shè)計, 2018, 35(11): 115-120.

WANG Nian-wen, WANG Jian. Modeling Design of Family Service Robot Oriented to Perceptual Demand[J]. Journal of Machine Design, 2018, 35(11): 115-120.

[6] PHILLIPS E, ULLMAN D, DEGRAAF M M A, et al. What Does a Robot Look Like? A Multi-Site Examination of User Expectations About Robot Appearance[J]. Proceedings of the Human Factors & Ergonomics Society Annual Meeting, 2017, 61(1): 1215-1219.

[7] KWAN M L. Can a Robot Be Perceived as a Developing Creature?[J]. Human Communication Research, 2005, 31(4): 538-563.

[8] HEGEL F, S?REN K, KIRCHER T, et al. Understanding Social Robots: a User Study on Anthropomorphism[C]//Roman: 2008-The 17 th IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication. IEEE, 2008.

[9] KRISTIN S, TRACY S, RYAN Y, et al. Classification of Robot Form: Factors Predicting Perceived Trustworthiness[J]. Proceedings of the Human Factors & Ergonomics Society Annual meeting, 2012, 56(1): 1548-1552.

[10] SIAL S B, SIAL M B, AYAZ Y, et al. Interaction of Robot with Humans by Communicating Simulated Emotional States through Expressive Movements[J]. Intelligent Service Robotics, 2016, 9(3): 231-255.

[11] 王秋惠, 牛志通, 劉力蒙. 基于TRIZ-GA老齡服務(wù)機器人人因系統(tǒng)功能配置與設(shè)計優(yōu)化[J]. 包裝工程, 2020, 41(24): 62-69.

WANG Qiu-hui, NIU Zhi-tong, LIU Li-meng. Function design and optimization of Service Robot for the Elderly based on TRIZ-GA[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(24): 62-69.

[12] 郭伏, 呂偉, 王天博, 等. 基于表面肌電和心電的手工搬運作業(yè)疲勞分析[J]. 人類工效學(xué), 2018, 24(1): 1-6.

GUO Fu, LYU Wei, WANG Tian-bo, et al. Analysis of Manual Materials Handling Fatigue Based on sEMG and ECG[J]. Chinese Journal of Ergonomics, 2018, 24(1): 1-6.

[13] 郭伏, 李明明, 胡名彩, 等. 基于眼動和腦電技術(shù)的機器人情緒行為對用戶交互情感的影響研究[J]. 人類工效學(xué), 2018, 24(2): 1-7.

GUO Fu, LI Ming-ming, HU Ming-cai, et al. The Effect of Robotic Behaviors on Users' Interactive Emotions Based on Eye-tracking and EEG[J]. Chinese Journal of Ergonomics, 2018, 24(2): 1-7.

[14] 王震亞, 李海旺. 基于眼動追蹤技術(shù)的汽車造型特征提取與認知研究[J]. 包裝工程, 2016, 37(20): 54-58.

WANG Zhen-ya, LI Hai-wang. Automotive Styling Feature Extraction and Cognition Based on the Eye Tracking Technology[J]. Packaging Engineering, 2018, 39(4): 49-53.

[15] 蘇建寧, 邱凱, 張書濤, 等. 基于眼動數(shù)據(jù)的產(chǎn)品造型設(shè)計要素評價方法研究[J]. 機械設(shè)計, 2017, 34(10): 124-128.

SU Jian-ning, QIU Kai, ZAHNG Shu-tao, et al. Evaluation Method Study of Product Modeling Design Elements Based Oneye Movement Data[J]. Journal of Machine Design, 2017, 34(10): 124-128.

[16] 閆龍華, 林麗, 肖華亮, 等. 基于心理與生理測量的苗族服飾紋樣美感研究[J]. 圖學(xué)學(xué)報, 2017, 38(5): 683-688.

YAN Long-hua, LIN Li, XIAO Hua-liang, et al. Study on the Aesthetic Sense of the Miao Clothing Patterns Based on Psychological and Physiological Measurement[J]. Packaging Engineering, 2017, 38(5): 683-688.

[17] 張樹誠, 王笑梅. 基于EVM的心率檢測在微表情識別中的應(yīng)用[J]. 計算機仿真, 2019, 36(3): 453-457.

ZHANG Shu-cheng, WANG Xiao-mei. Application of Heart Rate Detection Based on EVM in Micro-Expression Recognition[J]. Computer Simulation, 2019, 36(03): 453-457.

[18] ZANCHETTIN A M, BASCETTA L, ROCCO P. Acceptability of Robotic Manipulators in Shared Working Environments through Human-Like Redundancy Resolution[J]. Applied Ergonomics, 2013, 44(6): 982-989.

Appearance Design Preference of Aging Service Robot Based on Eye Movement Technology

WANG Qiu-huiab, DU Jin-boa

(a.College of Mechanical Engineering, Tiangong University b.College of Economics and Management, Tiangong University, Tianjin 300387, China)

Under the background of the accelerating of aging population and the rapid development of intelligent product market for the elderly, this paper explores the emotional preference of elderly users for the appearance of service robots.Eye movement evaluation is the main method to study the vision and emotional cognition of the elderly. The 65 years old (the basic age) elderly users were selected as the research objects. The positive pictures of four kinds of service robots for the elderly in the market, including human, animal-like, anthropomorphic and object-shaped, were selected as stimulus materials. 15 healthy elderly people participated in the experiment with eye tracking as the main method and the subjective questionnaire and ECG as the auxiliary methods to explore their physiological and psychological characteristics when being confronted with the different service robots with different appearance design elements. Based on the three kinds of measurement data, they show that the elderly users pay more attention to the head shape of the service robot, the black color is more suitable for the elderly people's visual and sensory preferences, and the appearance shape of the human service robot is more popular. The results of this study can provide a theoretical and practical basis for the appearance design of future elderly service robots.

service robot; eye movement evaluation; heart rate variability; emotional preference; demand of elderly users

TB472

A

1001-3563(2022)06-0090-06

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.06.012

2021-11-03

教育部人文社會科學(xué)規(guī)劃基金（19YJAZH093）

王秋惠（1969—），女，博士，教授，主要研究方向為工業(yè)設(shè)計。