摘 要

关 键 词.........................................................2

Abstract.........................................................2

Key Words........................................................2

1 前言 ..........................................................3

1.1 设计背景.....................................................3

1.2 设计的意义...................................................4

2 设计调研.......................................................5

2.1 儿童综合信息调查与分析.......................................5

2.2 市场机器人综合信息调查与分析.................................5

3 设计创意.......................................................7

3.1.1 头部设计...................................................7

3.1.2 主干设计...................................................8

3.1.3 四肢设计...................................................9

3.2 运动方式....................................................10

3.2 颜色设计...................................................12

3.3 针对儿童所进行的的结构设计..................................12

3.4 模型图......................................................13

3.5 尺寸图......................................................13

3.6 针对儿童进行的功能设计......................................14

3.5.1 儿童智能教育..............................................15

3.5.2 场景陪伴..................................................15

4 结论..........................................................17

内容摘要：儿童这类群体的自主学习能力还有所欠缺，所以针对该人群的设计的教育机器人就要考虑到他们的发展特点。对儿童教育机器人进行智能设计为儿童提供了更好的交流手段。文章分析了现有儿童教育机器人的基本特点，研究了儿童的情感特征和需求，从造型、色彩、交互方式等方面设计了一款教育型机器人以改善儿童的用户体验，并为儿童教育的相关产品的设计提供新的思路和参考。

关键词：教育机器人; 情感特征; 需求; 用户体验

Abstract：The ability of children's independent learning is still lacking, so the educational robot design of children should take their development characteristics into account . The intelligent design of children's educational robots provides better means of communication for children. This paper analyzes the basic characteristics of the existing children's educational robot,and studies the emotional characteristics and the needs of children from the aspects of shape, color, interaction design of a robot to improve children's user experience, and provides new ideas and references for the design of products related to the children education.

Key words：Educational robot; emotion characteristic; requirement; user experience

1 前 言

1.1 设计背景

眼下，正是一个智能机器人爆发的时代，无论是工业机器人还是家用机器人，机器人时代的到来正不断带给现代社会和现代人各种惊喜，之前难以实现的设想正在逐一被智能机器人变成现实。而对于现代社会中忙碌于工作难以全天候陪伴孩子成长的年轻父母们而言，他们为孩子提供更好陪伴的梦想也正在变得触手可及。现实社会中的家长们，因为把大量的精力都放在事业上，往往不得不将孩子交给爷爷奶奶、姥姥姥爷等年迈的长辈照顾照顾，或者把孩子送进全托机构进行教育，只有等到周末才有时间和孩子待在一起一起享受短暂的，因此“周末爸妈”渐渐成为父母只能周末陪伴自己孩子的代名词，孩子也非常无奈地成为了大家眼中的“留守儿童”。这是一种在当下普遍存在的一种社会现象。育儿专家给出的数据显示，一年十二个月，大致粗略算下来，父母一年中和孩子一起度过的时光竟然不到三分之一。

自二胎政策放开后，每年新生儿高达到2000万以上，越来越多的父母也更愿意为孩子以后的的成长和教育花钱，但是国内很难找到针对儿童的创意独特、IP感明显的儿童类益智玩具。就目前来说，市场上的教育机器人主要分为两大类。1，为学校服务而不是为学生服务的机器人。每年大部分学校都会购置教育机器人产品，这一方面是为了开拓学生的创新创造性思维，而另一方面则是为了通过该类机器人在竞赛中取得比较好的成绩来提升学校的软实力。从某种角度来说，现在市场上的教育机器人产品最终是在为竞赛服务，而每年的竞赛题目不可能变换太快，更多的是只能在具体项目下做一些细节性的微调。这样也同时可以保证学校不需要每年都耗费资金添置新的机器人设备来供学生参赛。所以学校作为现在的教育机器人消费者更关注的是购置产品后学生所能获得的竞赛成绩，这也导致了教育机器人厂商相应的把更多的产品注意力放在了竞赛上。开发上花费更多的精力去提高参加某些机器人竞赛项目的成绩，宣传上也把重点放在了本产品可以获得如何的竞赛成绩，销售后的服务也多是以赛前培训班为主，指教教师们如何获得更好的成绩，甚至把一些成熟的参赛方案直接交给用户。竞赛则大多类似——当然一个成熟的兼顾公平与潜力的竞赛方案比一个成熟的机器人更加难以产生。2，可爱造型的智能设备。市面上层出不穷的儿童教育机器人从本质上来讲仅仅是智能设备和可爱玩具造型的简单结合。我们已经开始看到各大众筹平台上开始出现了一些名为“儿童机器人”的东西，但是在产品关注度上，“儿童机器人”却远没有其它类型的消费级机器人来得引人关注。现在的儿童机器人从控制和结构的角度来讲不难，难在内容和交互以及机器人的自主学习能力，目前市面上有很多的儿童机器人都只是简单的语音交互和和用手机APP控制，语音对话根本达不到普通儿童所希望的流畅程度，连大人们大都无法接受这种情况更别说孩子。当然，如果儿童机教育器人仅仅是只有这么一个问题也好处理，不幸的是，儿童机器人面临的问题远比怎么解决产品难点这个要难得多。

1.2 设计的意义

为了解决市面上儿童教育机器人所面临的问题，我进行了这款机器人的设计。

世界上不同种类的机器人，但仿人机器人在交流方面的作用却是很显著的。为什么我们会同机器人交流？虽然现在我们身边有智能手机以及其他能识别声音的设备，但是我们不常用智能手机的声音识别功能。另一方面，对于那些养宠物的人来说，如果有一个机器人像宠物一样可以进行陪伴，他们就会对机器人说话了。至于为什么我们不常用现有的声音识别设备，是因为我们不喜欢跟这些“小盒子”讲话。但是如果一个设备看起来像人的话，那么人在情感上就能和他相通了，因此跟机器人聊天也就更加容易，更加自然。

希望通过这款儿童教育机器人的设计，儿童可以对仿人机器人有一种依恋的情感，机器人和儿童之间有一种同情和信任的关系。做儿童教育机器人不单单是强调理性，我们应该想着怎么让它去融合儿童的情感。当儿童与机器人的交谈开始变得自然，大家会将个人的信息比如生活方式委编给他们的机器人，通过处理这些信息，机器人可以提供定制的教育服务和信息，比如问你“肾六出了，你喜不喜欢”之类的。我们已经习惯使用电脑或手机去查找信息及购物，同理，这些原理也可以同样被应用到与我们更加亲近的机器人上，机器人是儿童可信任的喜爱的伙伴，机器人也可以是下一代的通信技术。人类总会喜欢人类的交流方式，这到哪都说的通。

2设计调研

2.1 儿童综合信息调查与分析

该设计定位在处于核心家庭的6-12岁儿童，该群体认知发展显著，思维具有一定弹性，能凭借具体事物或从具体事物中获得的表象进行逻辑思维和群集运算。但他们形成概念，发现问题，解决问题都必须与他们熟悉的物体或场景相连，还不能进行抽象思维。因此，对这一年龄阶段的儿童应多做事实性或技能性的训练。

现阶段儿童的家长主要是80后，以核心家庭为主。80后对下一代的教育有两个鲜明的特点，其一是婴儿童智能启蒙教育、其二是场景式陪伴，而陪护机器人正好具有这些功能。儿童机器人的门槛正是在于内容、交互方式、用户需求痛点。除陪伴儿童成长之外，内容与交互形式将成为儿童机器人的关键。

2.2 市场机器人综合信息调查与分析

随着机器人相关研究趋于成熟及市场需求的不断增加，智能机器人层出不穷，文中以3款具有代表性的机器人为例，对其造型及情感化设计进行分析。

ASIMO是日本本田公司所研究的拟人型机器人，它是截止目前所研发的最先进的拟人型步行移动机器人，如图1. 7所示。此机器人130厘米高，重54公斤，步行最高速度可达为2. 7千米/小时，跑步最快速度约为6千米/小时，手臂可承受的最大负载为0. 5公斤。ASIMO全身有26个自由度，其中腿部所需自由度数是根据人在平地及楼梯上行走时关节动作的测量结果确定的;ASIMO的身上还装有速度传感器和陀螺仪传感器，其作用与人的内耳作用相似，保持平衡和定位；研制过程中，科学家对ASIMO采用了很多仿生学原理进行设计:ASIMO在行走过程中之所以能保持平衡稳定，是因为它是在模仿人类在行走时通过身体改变重心来保持身体平衡的原理;设计师在它的脚部设计了和人类脚趾相仿的凸起，这样便能使ASIMO的脚在行走过程中与人的脚趾的运动方式相似，如图1所示。

Pepper是一款由日本软银集团和法国AldebaranRobotics公司联合研发的人形机器人，具有语音识别功能，该机器人关节灵活度高，能完成较复杂的肢体动作，同时具有表情分析和语音识别功能。Pepper的手部较为灵活和仿生，但是它没有腿部，主要是依靠底部的3个轮子完成移动，其造型主要模仿人类的身体，给儿童带来亲近感，如图2所示。

我国研发的爱乐优智能机器人是一款婴幼儿启蒙型智能机器人。该款机器人为白色，头部可进行180⁰旋转，运动过程中通过底部滚轮滑动前行，如图3所示。

上述3款产品各具特色，其共同点是具有易于儿童接近的拟人化造型和行为特点。

图1 图2 图3

3设计创意