一种用于辅助机器人的现场参与式方法：方法论及其在医疗环境中的实施

《Frontiers in Robotics and AI》：An in-situ participatory approach for assistive robots: methodology and implementation in a healthcare setting

本文提出一种基于迭代实地协同设计的参与式设计方法，用于开发医疗辅助机器人，以解决传统设计方法与真实用户需求脱节的问题。该方法包含观察与启发、实地协同设计通过原型和长期评估三个阶段，并在西班牙一家中级护理中心实施，持续10个月。最终开发的自主巡逻机器人实现了2个月的连续运行，并揭示了用户采用模式的多样性，包括五个不同用户类型。研究发现，参与式设计能显著提升系统与用户需求的匹配度，同时用户的主观理解与客观认知存在差异，需通过长期迭代优化。

　　本文探讨了一种基于参与式设计的机器人开发方法，特别关注于医疗环境中的辅助机器人。传统设计方法常常无法充分捕捉真实用户需求，主要是因为用户对机器人技术的熟悉程度有限，以及设计活动与实际应用环境之间的脱节。因此，研究者提出了一种新的方法，通过在真实使用环境中进行迭代的“现场共同设计”（in-situ co-design），促进用户与研究人员之间的合作，以更好地定义和优化机器人功能。

研究团队在西班牙的一个中等护理中心“El Carme”实施了这一方法，为期10个月。在此过程中，医疗人员被邀请参与设计、原型开发和系统评估。这种方法的核心在于使用低保真度的原型，并在真实环境中进行测试和调整，从而确保设计能够更贴近实际使用场景。通过这一方法，团队不仅能够获取用户的直接反馈，还能深入了解他们在日常护理中的具体需求。

在实施过程中，团队识别出多种功能需求，包括监测患者状况、按需任务执行以及物流支持。考虑到实际应用场景的复杂性，团队选择了巡逻功能作为主要任务，因为它能够有效提升患者安全，尤其是在夜间无人值守的情况下，可以及时发现跌倒等潜在危险。巡逻功能的实现涉及一系列的系统开发与测试，包括使用不同的传感器（如热成像摄像头、RGB摄像头、RFID标签和蓝牙信标）来增强系统的感知能力，并通过自主导航技术确保机器人能够在动态环境中安全移动。

为了确保系统的易用性和与医疗人员的兼容性，团队开发了多种用户界面，包括移动应用和机器人上的显示屏。这些界面允许医疗人员配置巡逻路线、接收警报信息以及进行必要的系统管理。此外，团队还设计了交互流程，以确保用户能够清晰地理解系统的操作方式，并在必要时获得解释。通过这种方式，系统不仅能够满足基本功能需求，还能增强用户的信任和使用意愿。

研究结果表明，该系统在为期两个月的自主运行中表现良好，累计运行了327.8小时，行驶了78.2公里。尽管存在一些性能问题，如导航失败和误报，但医疗人员的反馈显示，他们对系统的整体表现持积极态度。问卷调查的结果揭示了五种不同的用户采用模式：热情的高采用者、失望的高采用者、不认同的中等采用者、满意的中等采用者以及不采用者。这些模式反映了用户对机器人技术的接受程度及其在日常护理中的实际使用情况。

此外，研究还发现，用户的主观理解与客观理解之间存在差异。这表明，虽然医疗人员在使用过程中对系统的信任逐渐增强，但他们的实际理解能力并未同步提升。因此，研究强调了在设计过程中持续反馈和迭代的重要性，以确保用户能够真正掌握系统的操作方式。同时，研究也指出，由于机器人在实际环境中运行，其性能和稳定性需要进一步优化，以减少误报和故障率。

通过这一研究，团队展示了参与式设计在医疗机器人开发中的价值。这种方法不仅能够确保系统功能与用户需求相匹配，还能促进用户与机器人之间的有效互动。研究还强调了在实际部署过程中持续改进和适应的重要性，以及如何通过用户的反馈来优化系统性能。尽管存在一些挑战，如平台选择、系统可靠性、数据收集和环境变化，但研究结果表明，这种基于现场共同设计的方法能够为未来的医疗机器人开发提供有价值的指导。

总体而言，这项研究为医疗环境中辅助机器人的开发提供了一种新的设计框架，强调了在真实环境中进行设计和评估的重要性。通过与用户的紧密合作，研究团队能够更准确地捕捉他们的需求，并在设计过程中不断调整和优化系统功能。研究结果不仅有助于提升系统的实用性和接受度，还为未来的研究和实际应用提供了重要的参考。随着技术的进步和用户对机器人接受度的提高，这种参与式设计方法有望在更广泛的医疗环境中得到应用，从而提高护理质量和效率。