社交型机器人 交互设计 – 研究 案例分析

人机交互的设计研究课题 - GUI产品原型设计与定性研究

简介

从2017年到2019年,我对社交辅助机器人的交互设计进行了探索性研究,该机器人可为患有发育障碍的人们提供支持和服务。 在探索视觉元素对机器人视觉界面和机器人社交维度的不同方面的影响时,我开发了一系列产品原型,并通过几项用户研究对其进行了测试,其中包括在温哥华专为患有发育障碍的人护理所中三名具有不同认知能力的用户。

这里展示的是有关该项目的简要摘要,显示了我的设计策略和研究方法, 这也是我进行大多数定性UX研究工作的流程。

* 由于项目的保密性,我更改并删减了大量内容,其中大部分是界面截图。因此主要在此展示我的设计流程和工作方法。

项目概况

近年来,人们开发了社交机器人来改善人们的生活质量。 在这项工作中,我评估了社交辅助机器人作为社交媒介在为有发育障碍的用户提供服务或陪伴的背景下,其作用,功能和沟通方式的效果。

我们的研究团队正在尝试开发一种新型的社交机器人- 社交辅助机器人 (SAR),其特征与传统机器人不同。 人们期望他们具有一定的社交智能,不仅具有与个人相伴和认知援助的能力,而且还可以成为环境和社区的有效组成部分。 作为该团队的HCI研究人员,我的目标是为机器人设计有效的交互功能,以提供上述功能之外的情感支持。 该项目是在DDA(加拿大发展障碍协会)和 JDQ Systems Inc.的共同努力下的成果。

我的角色

我是四人一组中唯一的UX设计师HCI研究员。 我负责Aether机器人GUI原型的设计,用户体验策略和社交交互模型。 我与其他负责工程设计和软件开发的博士后研究人员合作。 我在JDQ Systems Inc.的首席执行官和我的学术主管的监督下领导了UX设计和研究。 我制作了UX原型和准备了交付产品(包括GUI演示,游戏,视频等),进行了现场采访和可用性测试。 我直接向公司CEO汇报,并在每周例会后迭代改进我的设计。

设计与研究挑战


迄今为止,专门用于调查目标用户群(即具有渐进性认知障碍的人)的经验研究仍然非常罕见。 具体来说,这项工作旨在解决以下问题:

我们不知道如何为DD用户设计科技交互

我们正在寻找一个非常特定的用途组,它们表现出与痴呆症和阿尔茨海默氏症等疾病相同或相似的症状,并且与普通人群有着截然不同的感知和认知能力。 该用户群是我们不熟悉的,因为我们对其需求,行为模式,功能级别,日常生活等知之甚少。

我们不知道如何优化社交互动

对于社交机器人,我们可以从多个方面入手,包括口头交流,切实互动,信息可视化等。显然,我们无法深入探讨所有这些方面。 此外,我们的参与者人口统计信息可能会限制我们可以用来设计用户研究的因素。

我们不知道如何利用机器人的独有的特性来增加用户的参与度 

除了SAR的物理形式之外,机器人的移动性是使其与计算机和平板电脑之类的设备区分开来的另一个关键功能。 我们希望与用户之间的社交互动获得更多的信任和接受,我们不确定把运动带入HRI是否会带来更积极的体验。

项目目标


我们的研究目标是为辅助机器人设计有效的社交互动,以使DD用户能够获得帮助或与机器人进行有效互动。

设计GUI原型以识别用户的挑战和需求

我根据护理人员的建议和反馈设计了GUI原型,并观察了用户对我们设计的行为和反应。 我通过原型选择并测试了几种基本设计原则,然后检查了所选各个方面的效果和所需的设计。 在研究了每个视觉或互动因素的影响之后,我起草了为DD用户设计可靠的HRI的初步建议。

研究用户如何体验我们设计的科技交互

HRI (人-机器人交互)远远超出了在移动人形代理上的显示。 在服务或陪伴关系中,HRI的实质是模仿类似于人际互动的关系或互动过程。 因此,我比较了不同类型的互动的影响。 探索了HRI的社交意义,并确定了我们可以从用户和看护者的互动中学到的课程。

探索动作和社交距离如何影响HRI中的信任和接受

我们对机器人的空间和物理表示如何影响用户体验感到好奇。 我们了解到信任是HRI中的关键因素。 但是,接受和信任的发展是一个漫长的过程,超出了我们的研究范围,因此我们旨在探讨在近邻情境下参与HRI的动力和威慑力。

用户

发育障碍 (DD)是一系列严重的永久性残疾障碍,其状况在发育期间出现,影响患者的日常功能,尤其是在身体,学习,语言或行为方面,并可能持续存在于个人的一生。


机器人

社交机器人是一种具有一定程度自主权的智能媒介。 开发它们是为了模仿社交行为,以便为用户提供服务,帮助或陪伴。 社交辅助机器人是一种更具体的社交机器人,其主要目的是为用户提供帮助。


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Procedure

研究计划


我们的研究目标之一是需要我们了解不同程度的发育障碍者的沟通方式。 为了实现这些目标,我们需要在开始设计过程之前通过采访或文献回顾收集数据。

然后,我们起草了几种GUI设计,并进行了测试或在与护理人员的更多访谈中询问了它们。 我们不仅测试了视觉设计,还测试了声音,接近度和整体用户体验(UX)等方面。 我们在一年中进行了三项用户研究,探索了交互设计的上述方面。

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设计工作流程


对于参与式设计,我们需要了解用户的体验和参与者的反馈。 通过迭代过程,我们根据用户研究的结果修改或重新创建了设计。 我在识别上述内容的过程中获得的概念和原理对于社交辅助机器人的交互设计至关重要。

在下一节中,我将说明通过用户研究将这些发现和思想应用于设计的过程。

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我的设计与研究过程


在本节中,我将介绍用户体验研究和设计方法的核心步骤。

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01

焦点小组和访谈

我们的研究始于对护理人员如何与其用户沟通的调查。 焦点小组被用作这项研究的主要研究方法之一。 通过这一过程,我们分析了双方的互动模式。 从此预测试研究中获得的结果有助于我们进行研究和设计。 我们深入了解了用户的需求,并与护理人员合作,为用户和护理人员每天都面临的挑战找到切实可行的解决方案。

我们还进行了不限成员名额的访谈,总共包括5名受访者,包括三名护理人员,一名护理员主管以及该项目的外部主任和顾问。 采访是半结构化的。 虽然使用了访谈问题的总体提纲,但在访谈过程中会自发产生其他一些问题,并且也会对其进行记录。 采访持续了大约50分钟。 在面试中,我记下了笔记并强调了我从面试中得到的要点。

02

创建用户画像

我们根据文献综述和现场访谈起草了一个用户画像。 发育障碍出现在所有种族和族裔群体中,包括智力障碍,视力障碍听力丧失,学习障碍,脑瘫,自闭症谱系障碍(ASD)和注意力缺陷/多动障碍(ADHD)。

据估计,2005年美国有7到800万人,即人口的3%(Ward,Nichols & Freedman,2010)。 截至2017年,加拿大15岁及15岁以上的人口中有1.1%患有发育障碍(S.Morris et al,2018)。

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03

场景确定

对于能够胜任功能并吸引用户的机器人,有四个必不可少的先决条件:自我意识,自我依赖,沟通和适应能力。机器人需要能够识别不同的场景,并在遇到某些特定情况时有退路局限性。

04

设计构想与试点研究

我们为A / B测试起草了一些简单的GUI原型,以了解用户对关键设计注意事项的偏好。 我们进行了初步研究,并评估了他们对GUI上显示的某些任务的记忆。 这种方法的灵感来自两个已建立的测试:非语言医学症状有效性测试(NV-MSVT)和故事回忆测试(Green,2008)。 NV-MSVT在屏幕上没有任何文本信息,仅包含图像,需要5分钟才能运行。

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05

设计迭代

护理人员在访谈中指出,具有较高认知能力的用户更容易被动画图形元素所吸引,并且他们仍然可以理解视觉信息。 相比之下,护理人员担心认知能力有限的人可能会发现元素的运动或过渡令人不安和困惑。 对于他们来说,读取静态图像已经是一个挑战。 因此,我们需要根据用户的功能级别将用户再次分为两组,就像对符号所做的那样。

GUI的布局需要进一步简化,以免对用户造成任何混乱或干扰。 即使是具有两个简单元素(字符(面部)和活动/事件符号)的基本布局,也可以为用户提供感知和处理的额外信息。 因此,理想情况下,一次只能显示一个元素。 对于具有较高认知功能水平的用户,同时包含两个元素也是可以接受的,因为字符和其他符号之间的过渡更平滑。

06

完成原型

为了进一步评估设计元素对HRI的影响,我们开发了另一个GUI原型来提供棋盘游戏说明。 我们控制机器人接近用户并与她保持约10英寸的距离。 将 Melissa&Doug 形状序列排序集弄乱并准备在用户面前的桌子上。 这个简单的益智玩具最初是为3至7岁的儿童设计的,旨在提高他们的推理和数学技能。 由于此GUI演示向游戏显示了逐步说明,因此有可能根据客观指标(例如完成结果)评估HRI的有效性。 我们还可以根据用户遇到的“障碍”调查设计的哪一部分存在缺陷。

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07

产品部署

我们在机器人上实现了GUI演示,并使用Xbox手柄控制了机器人来缓慢接近用户。 我们调整了Aether的旋转方式,以确保它会直接面对参与者。 该演示旨在在我们完成这些调整后立即开始。

User Studies

首先,我们进行了用户研究(用户研究A),以通过GUI探索HRI的视觉方面。 除了视觉交流,我还研究了用户研究B中的其他方面,例如语言和身体互动,在其中我进一步深入研究了HRI的社交维度。

这些用户研究纳入了交互设计中常见的几种定性和观察方法,包括员工访谈,用户观察和原型测试,以快速模拟机器人与用户的不同类型的交互。 我们设计并执行了用户研究A和B,以探索与用户之间基于视觉和凝视的交流,目的是确定设计要求。

我们观察了护理人员和用户之间的交流过程,然后通过远程控制计算机和机器人播放GUI演示进行了Wizard of Oz(WOZ)测试。 我们观察并记录了这两个交互过程,以评估参与者的体验。

用户研究 A
用户研究 B

数据收集与分析


在用户研究期间,我使用两台摄像机收集了数据以进行进一步的编码和分析。

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1

数据采集

我录制了研究的视频,录制了与看护者的访谈的音频。 我在NVivo中突出显示了研究视频的关键帧(例如,当用户似乎有惊恐或警觉时),并记下了我的观察结果。 然后,我开始对这两个数据源使用开放式编码。

2

数据编码与分析

所有的视频和音频记录都被汇编成一个视频文件,在一个屏幕上从两个不同的角度显示了研究的每个阶段。 然后,将已编译的数据文件导入NVivo,以处理和编码文本和多媒体数据。 视频的每个关键帧均已进行了简要说明。

然后,在对用户的反应进行分类的同时,根据通信的形式,信息的类型和交互的类型对这些突出显示的框架进行分类。 我记录了对护理人员进行的课后访谈,并将其作为第二数据来源。 我使用开放式轴向编码来反思性地检查数据,确定相关主题和主题,然后对其进行细化和关联。 这种归纳和演绎的数据分析方法帮助我建立了模式并从数据中找到了支持。

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发现

维护用户的心理功能是DDA等机构的一项重大使命。 这需要对认知和记忆进行定期和频率训练。 在集体之家,看护者使用各种抽象程度的图像来改善或维持用户对日常生活中重复事件或物体的理解和记忆。 这种培训的目的是使用户能够建立联系并能够主动参考。

视觉层次结构方面的发现

视觉层次结构是用户从用户界面感知信息的顺序。 它从真实的对象开始,然后逐步发展为更抽象的线条图和文本。 此图根据了解信息的难度级别显示了不同类型的视觉表示的顺序。 如图所示,真实对象是人们易于理解的最简单的视觉交流形式,而抽象写作则是最复杂的形式。 但是,此层次结构不适用于每个人。 有些人可能会发现照片比缩影更容易理解。


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屏幕过渡时,背景色发生了变化。 保持白色或保持一种颜色。 从视觉上来说,这不仅会分散注意力,还会影响他们专注于此的能力。 因为他们一开始就已经在努力专注于某些事物,所以一旦您开始移动这些事物,它们对我们来说真的很微妙。 有发育障碍的人往往有很多感官问题 。

P1,护理员,女性

交互设计方面的发现

当社交机器人尝试为用户构造上下文时,除了视觉方面外,机器人所呈现的任务还需要划分为多个婴儿步骤,这意味着每个步骤仅应引用一个动作。 在GUI设计的场景中,每个屏幕上仅应执行主要操作。 将这一原理应用到我们的设计中的真正挑战是目标用户的短时记忆,如果图形信息缺乏强大的连贯性和连续性,他们将立即感到迷失。 因此,我们需要为用户留出足够的时间来处理每个小步骤之间的信息。

项目成果


这项研究的长期目标是为患有发育障碍的弱势人群开发一种社交辅助机器人。 我们设法创建了有意义的社交互动设计,可以增强机器人在DD用户及其照顾者之间作为社交代理的作用。

通过设计和测试GUI原型确定用户的挑战和需求 

我获得了有关为用户群设计视觉语言的发现。 例如,患有DD的人对颜色非常敏感。 通过用户研究,护理人员建议在GUI中使用高对比度的视觉效果和使用颜色的一致性可帮助用户感知和理解信息。 建议将GUI的背景颜色保留为一种颜色-在整个演示过程中,它可以仅仅是白色或浅色(例如橙色)。 对于普通人群来说,颜色的平滑,渐进过渡并不是问题,但是对于我们的用户群而言,这会引起用户的困惑。

探讨了运动和社交距离如何影响HRI中的信任和接受

我对空间学的探索表明,社交机器人的运动通过调节用户的空间感知,丰富了机器人的社交行为,并增强了用户的参与度。 这一发现表明,由于许多现有的社交机器人是静态的,因此应考虑社交机器人的运动设计。 此外,我们发现信任和接受在社交互动中至关重要。 我观察了当他们的空间感知受到刺激时用户的反应,并评估了当个人空间被“侵犯”时他们的经历,还比较了当机器人保持静止不动时他们的反应(例如凝视)。

评估用户如何体验我们设计的科技交互

技术的引入为改善用户的社交生活创造了可能性,尽管它也带来了问题:由于缺乏信任而导致脱离接触。 造成此缺点的因素很多,包括物理上的体现和“松散”的沟通,用户知道在播放演示时它只是一台计算机,而演示中的信息却很笼统。与用户非常熟悉的地方,可以与用户进行个性化的交流;另一方面,由于它具有类似于人的动作(如运动)的功能,因此增加了信任度。

思考

我在用户研究中介绍了我们的迭代设计过程,这种方法帮助我实现了以用户为中心的设计。 通过三项用户研究,我获得了对这个非常特殊的人群的见解,他们与其他人口统计学群体(例如患有阿尔茨海默氏症,自闭症或仅是老年人的人群)有很多相似之处。 同时,我们发现了使我们的用户群与众不同的原因:他们的挑战,需求,期望等。我已经初步验证了我们在人机交互背景下有关交互设计的一些假设。

作为交互设计师,我们需要在调整每个部分的细节时牢记工作流程的总体目标。 此外,单个用户组可能包含许多个人差异。 举例来说,即使我们只有3个小众用户群,我们仍然可以注意到认知能力,技能,特征,偏好等方面的明显差异。我们还应该考虑同一组中所有级别或类别的用户,并为他们创建响应式设计。 例如,一些具有较高技能的人能够通过动画处理更丰富的视觉语言。 在这种情况下,使用动画是与他们交流的好方法。 对于其他用户,保持简单的视觉语言将是更好的选择。

通过进行用户研究,我感受到了社交辅助机器人在改善用户生活质量方面的潜力。 我还从他们的照顾者那里了解了更多有关用户的特殊需求和行为模式的信息。 当我们重申原型开发时,看护者的见识对于我们未来的设计至关重要。

在这项研究中,我们为发育障碍者设计了HRI。 例如,视觉语言需要简洁明了,并基于用户的真实生活经验。 对于此用户群体,由于场景引用和交叉引用的能力有限,因此提及上下文以外的任何内容都是无效的。 他们的记忆功能通常很低,由于精神障碍而导致的认知能力也很低。 因此,来自机器人的任何信息都必须非常清晰,简单和重复,以增强用户的感知和接受度。 视觉信息应基于用户从常规培训中学到的简单照片和图形。 由于对新图形元素的认知度较低,因此这是一个冒险的举动。

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