意象仿生下的醫(yī)療服務機器人造型設計

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摘要：為了滿足用戶需求，提升醫(yī)療服務機器人造型的美觀性、和諧性和創(chuàng)新性。本文以醫(yī)療服務機器人造型設計為研究目標，使用戶意象、仿生對象和產品造型要素達到高度融合。從意象仿生設計流程入手，用語義差分法確定仿生對象，提取生物外形特征，運用熵權法確定仿生對象外形結構各部分的權重，在產品造型各要素主次的基礎上，將仿生生物外形特征與產品外形進行融合，最終得出產品造型設計方案。通過本文的研究，希望設計出能夠滿足用戶意象需求的產品造型，提升醫(yī)療服務機器人造型形象，為類似的產品提供參考和依據。

關鍵詞：意象仿生；醫(yī)療服務機器人；造型設計

1意象仿生概述

意象仿生不同于其他仿生通過視覺、觸覺等感知進行模仿，而是通過人類對自然經驗進行“神”或“形”的研究，讓用戶產生一定的生理或心理的反應，達到情感上的共鳴。從意象仿生的映射模式研究產品造型，高小針等人[1]用大象作為仿生對象，通過眼動實驗分析產品外觀，將產品外觀和大象的特征進行融合。陳金亮等人[2]利用語義差分法將用戶的意象進行分析，從而獲得用戶的意象需求，結合用戶需求設計出產品。張阿維等人[3]在產品意象評價中結合熵權法獲得產品要素的權重，根據權重值與生物對象進行融合的仿生設計。綜上所述，國內的相關研究均體現出意象仿生的映射關系，但未達到映射關系的完整性。意象仿生的映射關系是根據用戶意象、仿生對象和產品設計要素三者之間相互作用，最后使仿生對象和產品相融合的過程[4]。本文從用戶意象中確定仿生對象，再達到仿生對象和產品設計要素的融合，最終實現設計目標，是對意象仿生映射關系的深化和補充。

2醫(yī)療服務機器人概述

服務機器人是機器人市場上發(fā)展持續(xù)上升的一個新興產業(yè)。雖然到目前為止沒有一個嚴格的定義，但是服務機器人的主要任務是服務于人，根據服務的環(huán)境、對象和特殊情況而定，服務機器人的類型可分為家用型服務機器人、專業(yè)型服務機器人和娛樂型服務機器人。現市面上的醫(yī)療服務機器人是屬于專業(yè)型的服務機器人，主要應用在醫(yī)療場景中，根據功能需求的不同設計出不同造型的醫(yī)療服務機器人。專業(yè)型的服務機器人有康復機器人、手術機器人、醫(yī)療輔助服務機器人等，而本文是針對專業(yè)型的醫(yī)療輔助類服務機器人進行造型設計研究，提升用戶在就診過程中的體驗，滿足用戶的情感需求。

3基于意象仿生的醫(yī)療服務機器人造型設計意義

現市面上的醫(yī)療服務機器人外觀造型大多給人以冰冷和嚴肅的感受。用戶在使用產品的過程中，不僅對功能有相應需求，而且對產品外觀美感也存在一定的需求?；谝庀蠓律尼t(yī)療服務機器人造型設計，有利于提升醫(yī)療服務機器人外觀造型，使用戶產生共鳴，從而滿足用戶的情感體驗需求。從三個層面來看本文的研究意義，在理論層面上，把意象仿生的相關理論應用于醫(yī)療服務機器人造型設計上，為類似的產品設計提供理論基礎；在方法層面上，采用用戶意象、仿生對象和產品屬性三者之間耦合性的意象仿生設計方法，是對意象仿生設計方法的創(chuàng)新；在應用層面上，采用意象仿生設計出來的產品造型可以使用戶產生親切感，有利于減輕用戶在就診過程中的壓力，促進情感上的體驗，并直觀地傳遞其象征意義。

4基于意象仿生的醫(yī)療服務機器人造型設計流程

4.1明確設計目標

醫(yī)療服務機器人設計目的是為了產品造型符合用戶需求，讓用戶在意識上達到共鳴。因而采用意象仿生使產品造型變得柔和，并匹配用戶熟知的生物進行仿生，增加用戶對產品的熟悉感和親切感，達到醫(yī)療服務機器人對用戶意識產生積極影響的效果。

4.2確定生物仿生對象

為了準確獲得仿生對象，先建立感知詞匯資料數據庫，可以通過網絡和期刊等各種相關文獻進行初步搜集，從中挑選出和醫(yī)療服務機器人相關的詞，去除和實驗不相關的詞，最后篩選得出60個詞匯。接著召集醫(yī)療服務機器人設計師、醫(yī)護人員和就診病人對60個詞匯進行篩選打分。最終得出10個得票最高的詞匯是美觀的、可愛的、協調的、有趣的、科技的、柔和的、簡單的、獨特的親切的直觀的將設計師提供的具有代表性醫(yī)療服務機器人做成樣本，運用語義差分法對這8個樣本進行分析。用8個樣本分別對30名用戶進行問卷調查，得出用戶對醫(yī)療服務機器人的感性意象詞是可愛的、美觀的、親切的和有趣的。因此仿生生物對象的選取可以從這些詞匯中進行范圍確定。用網絡和文獻查找的方式尋得仿生基因數據庫[6]，根據數據庫里面找出對應的意象詞匯得出：意象詞匯對應的生物是企鵝。

4.3仿生對象生物外形與產品造型要素融合

1)分析生物外形特征。通過網絡和動物期刊等方式，選取26張企鵝動態(tài)照片作為研究樣本。并構建語義量化表，把26張企鵝動態(tài)樣本與得出的4個意象詞相結合。共發(fā)放45份調查問卷，實際得到38份調查問卷，其中醫(yī)療服務機器人設計的專業(yè)人員有20份，非醫(yī)療服務機器人設計的專業(yè)人員18份，歸納出企鵝外形結構及類目，如表1。用熵權法來計算出企鵝外形各部分的權重將26個樣本和4個意象詞對于38份調查問卷結果進行統計處理，構建出數據標準化，因此得出26個樣本的信息熵值和權重值。并根據樣本的信息熵值和權重值得出4個感知意象詞權重值。把26張研究樣本基于4個感知意象詞匯的綜合評價值，以及企鵝外形各部分類目轉化為適于數量化一類理論處理的數據，以及根據各項指標的加權值得出生物外形各部分和類目之間的對應關系數據。并根據對應關系數據可得知生物外形各部分的優(yōu)先順序是身體、頭部、腳部、翅膀和啄部。2)確定產品造型要素的主次。運用眼動實驗確定用戶對目前市場已有的產品各部分注意時長情況。采用眼動儀進行測試，眼動儀型號為TobiiT20，采樣頻率是120Hz。眼動儀可記錄人眼注視的位置及眼睛運動軌跡，這樣可以直觀了解到被試者對研究目標不同部位的關注程度。實驗素材是根據網絡和現有市場上各品牌的醫(yī)療服務機器人，通過專業(yè)人員對各品牌產品分析與討論，挑選出有代表性的樣本。實驗對象均無近視、色盲與色弱等特殊情況。依據得出的數據和訪談結果進行整合，使用SPSS軟件處理得到眼動實驗參數。因此，醫(yī)療服務機器人造型設計認知重要性從主次順序依次為屏幕、機身部分、監(jiān)測裝置、行走部分、調節(jié)裝置和麥克風裝置。3)根據仿生對象生物外形特征的分析和醫(yī)療服務機器人造型要素的主次，將兩者的各部分進行融合，得出的結果如表2。從用戶意象里確定仿生對象，是意象仿生設計的第一次映射。將醫(yī)療服務機器人的造型要素和企鵝的外形特征進行融合，得出新的產品造型，是意象仿生設計的第二次映射。意象仿生不是完全照搬生物原型，而是模仿生物的形態(tài)特征或行為情態(tài)，用生物的抽象形態(tài)激起用戶的共鳴。利用對醫(yī)療服務機器人的外觀設計，喚起用戶對企鵝的聯想，從產品的外觀相似神態(tài)中就可產生親切感和熟悉感，拉近用戶與產品之間的距離。

4.4設計方案

從生物的形態(tài)特征上進行大概身形的勾勒，通過對原生物體型的變形和轉換，可以得出六種醫(yī)療服務機器人的設計草圖，選擇其中三種方案進行深入設計，初步定出其他結構，如圖1。根據三種方案草圖進行細節(jié)設計的深化，對產品色彩方案的選擇上也是關鍵環(huán)節(jié)，為此保留原生物的大體色彩黑色和白色，可以選擇以白色或者黑色為主要產品色彩。因為醫(yī)療機器人的材質設計要具有質感、現代感和科技感，所以輔色上可以搭配灰白色或藍色進行協調。經過仿生生物和產品進行融合以及色彩上的提取，得出方案一、方案二和方案三，具體方案見圖2、圖3、圖4。

5結語

本文研究了基于意象仿生的醫(yī)療服務機器人造型設計，提升了醫(yī)療服務機器人外觀造型，同時能滿足用戶在使用過程中的情感體驗。在產品造型自上而下的設計流程中，從確定產品設計目標到最后方案的形成，采用語義差分法得出用戶意象，根據用戶意象在仿生數據庫里面找出仿生對象，把生物的外形結構進行拆分，針對生物各部分和產品造型要素進行融合得出設計方案，希望為類似的產品造型設計提供參考。

參考文獻

[1]高小針，張阿維．基于眼動實驗的高壓電機意象仿生設計[J]．西安工程大學學報，2018，32（03）：330-335．

[2]陳金亮，趙鋒，李毅，等．基于感性工學的產品設計方法研究[J]．包裝工程，2019，40（12）：162-167．

[3]張阿維，高小針，陳彥蒿，等．基于認知耦合的產品造型仿生設計研究[J]．機械設計，2018，35（06）：120-124．

[4]李雄，蘇建寧，陳彥蒿，等．產品意象造型設計應用研究進展[J]．包裝工程，2019，40（8）：1-9．

[5]陸冀寧．仿生設計中生物形態(tài)特征提取淺析[J]．裝飾，2009，52（01）：136-138．

[6]袁雪青，陳登凱，楊延璞，等．意象關聯產品形態(tài)仿生設計方法[J]．計算機工程與應用，2014，50（08）：178-182．

作者：候佳音 張婉玉 單位：四川師范大學