面向娱乐跑步的社交无人机协同设计研究

《Frontiers in Robotics and AI》：Investigating social drones for recreational running through co-design

　　

摘要
引言：人机交互（HDI）是一个新兴研究领域，旨在探索如何将无人机传统上被动的角色扩展为具备自主、社交互动功能。无人机因其机动性和灵活性，为锻炼支持等应用提供了独特机遇。尽管已有研究探索了无人机在跑步情境中的配速、步态分析和无障碍支持等功能，我们认为此类应用中同样关键的是无人机的社交互动角色。方法：我们开展了一项分两阶段的研究。第一阶段，通过八次半结构化访谈开展了一项初步研究，探讨无人机对跑步者的支持，并为协同设计工作坊的设计提供依据。第二阶段，我们设计并开展了一项协同设计工作坊，邀请五位经验丰富的娱乐跑步者参与，反思使用无人机所面临的实践与伦理挑战，并构想未来场景中无人机支持和与跑步者互动的方式。所收集的材料采用反思性主题分析和注释性视觉分析进行处理。结果：研究结果呈现了五个低保真社交无人机原型，以及参与者针对每个原型的反思。此外，我们提出的分析性主题表明，有必要扩展和重新构建社交无人机的设计方法。讨论：本文做出三项关键贡献。第一，我们提供了一种社交无人机协同设计方法，重点关注激发参与者的体验，并将其具体化为具身化的设计概念。第二，我们通过一个具体应用领域验证了现有社交无人机设计空间框架，验证表明各维度可以进一步细化，且非使用者视角可能是一项关键扩展。第三，我们提出了三条建议，概括了社交无人机后续设计中应关注的要点。

面向娱乐跑步的社交无人机协同设计：研究解读

一、研究背景与问题
近年来，无人机在体育领域的应用受到越来越多关注。传统上，无人机多被用作航拍或监视工具，但人机交互（HDI）研究正在探索将其从被动工具转变为具有自主社交交互能力的智能体。跑步作为一项普及度高、门槛低的运动，为无人机应用提供了理想场景。已有研究证实无人机可用于配速、步态分析、导航和视觉反馈，但大多数工作聚焦于功能性交互，鲜少探讨无人机作为社交伙伴的潜力。另一方面，社交无人机设计空间框架虽已提出，却未在具体运动场景中得到系统验证。本研究旨在填补这一空白，通过协同设计方法探索跑步者如何构想社交无人机，并为设计空间框架提供实证基础。

二、研究内容与结论
研究人员首先开展了一项包含八位经验丰富的娱乐跑步者的半结构化访谈初步研究，了解其跑步动机、技术使用情况和对无人机的看法。访谈发现，参与者倾向于将无人机视为工具而非社交主体，但承认其动作、声音和光效可传达表情。基于初步研究的三个关键洞见——难以设想面向跑步的无人机、难以设想社交无人机、对隐私等伦理问题的担忧——研究人员设计并实施了一个两小时的协同设计工作坊，邀请五位不同跑步经验的参与者，通过熟悉化、头脑风暴、原型制作和反思四个阶段，共同构想社交无人机。工作坊产出了五个低保真原型：“顾问”“拉拉队长”“教练”“伴侣”和“搭档”，并围绕用户社会关系、非使用者、社区及环境融合等议题展开讨论。结论表明，社交无人机设计需超越单一使用者和无人机的二元关系，纳入更广泛的社会生态；研究验证并细化了设计空间框架，补充了非使用者关注维度，并提出三条设计建议。该论文发表在《Frontiers in Robotics and AI》，为社交无人机在运动场景中的设计提供了方法论和框架贡献。

三、主要关键技术方法
研究人员采用定性的协同设计方法，主要技术手段包括：半结构化访谈（八位参与者，来自瑞典哥德堡，通过Parkrun社区和查尔姆斯理工大学招募）；多阶段协同设计工作坊（五位来自丹麦奥尔堡当地跑步俱乐部的参与者，步骤包括人物角色创建、场景匹配、共享设计空间头脑风暴、使用LEGO和手工材料的低保真原型制作、伦理挑战卡反思）；注释性视觉分析（AVA）用于分析原型图像特征；反思性主题分析用于处理录音和文字材料；此外使用灵感来自PLEX卡和MeCaMInD工具箱的42张构思卡片作为设计提示工具。

四、研究结果
1. 原型设计
通过工作坊原型制作，参与者设计出五个不同定位的低保真社交无人机。其中“顾问”侧重数据测量和竞技表现，配备传感器并与手表、跑鞋联动，支持交互游戏和竞争模式，但因收集使用者及旁观者数据而被视为伦理挑战较高；“拉拉队长”面向减压娱乐，用扬声器替代螺旋桨以播放音乐和鼓励语音，不收集个人数据，伦理争议较小；“教练”为手掌大小的即插即用设备，提供提醒和训练计划，注重实用功能；“伴侣”具备人脸和扬声器，主打情感陪伴和紧急救助，因涉及高度个人信息而被认为最具伦理挑战性；“搭档”采用拟人化造型，强调愉快陪伴、同伴介绍和节奏辅助，同样因模仿人类而被认为存在较高风险。

2. 设计“社交”无人机的分析主题
主题分析显示，社交无人机的“社交性”不仅存在于使用者与无人机的二元互动中，还涉及多种社会配置。在社会关系层面，无人机可帮助使用者与朋友、家人建立协助机制，例如摔倒时发信号或让家人知晓位置，强调技术可靠性和可达性。在非使用者层面，参与者关注旁观者的数据保护、外部操纵和故障风险，例如无人机的录像可能无意中记录他人，且数据泄露可能同时暴露使用者和旁观者隐私。在社区层面，无人机可能影响使用者被社区看待的方式，其飞行位置和相对距离需根据人群密度和物理环境动态调整。此外，无人机在物理环境中的导航行为需避免干扰他人和破坏公共空间。这些结果证明需要扩展设计空间框架，补充非使用者视角、社会关系、社区动态等维度。

五、讨论与结论
讨论部分指出，现有设计空间框架兼具描述性和生成性，本研究的应用验证细化了原有维度，例如飞行维度可包含速度和加速度，拟人化程度是决定社会角色的关键因素，可解释性对于功利型设计尤为重要，控制方法需区分感知与反馈机制，形式设计需平衡可见性、美学和角色表达。研究人员提出三条设计建议：其一，通过协同设计原型暴露和筛选情境化设计关注点；其二，在拟人化特征与可解释性之间保持平衡；其三，在设计过程中强调非使用者利益相关者的视角。此外，讨论还反思了协同设计方法：人物角色和场景设置虽耗时短但对后续设计影响深远；共享设计空间和构思卡片有效激发创意，但部分卡片存在文化依赖性；伦理反思环节需更精细地权衡设计。局限性方面，研究样本仅来自瑞典和丹麦，文化背景可能限制结果推广。结论强调，本研究通过八次访谈和一次五位跑步者的协同设计工作坊，提出了三条具体设计建议，更新了面向跑步场景的社交无人机设计框架，未来应开展实地情境研究以进一步验证。