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Int J Soc Robot (2010) 2: 417–429
家用機(jī)器人生態(tài)學(xué)
建立一個(gè)在家長(zhǎng)期接受機(jī)器人的初步框架
JaYoung Sung · Rebecca E. Grinter ·Henrik I. Christensen
收錄日期：2010年6月21日
發(fā)表時(shí)間：2010年7月7日施普林格科學(xué)與商業(yè)媒體BV公司2010
摘要
人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到與機(jī)器人技術(shù)的互動(dòng)中存在的長(zhǎng)期影響。盡管認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，我們?nèi)匀缓苌僦廊绾闻c家用機(jī)器人相關(guān)的時(shí)空效應(yīng)。為了彌補(bǔ)這一差距，我們進(jìn)行了長(zhǎng)期的實(shí)地研究。我們分布的倫巴吸塵機(jī)器人30戶(hù)，使用超過(guò)6個(gè)月的觀察。在這項(xiàng)研究中，橫跨超過(guò)149家訪(fǎng)，我們確定了如何通過(guò)預(yù)領(lǐng)養(yǎng)、收養(yǎng)、改編、并使用/保留的時(shí)間這四個(gè)階段，接受家用機(jī)器人成為家庭的一部分。有了這些結(jié)果，我們注意到朝著建立一個(gè)框架，家用機(jī)器人生態(tài)學(xué)（DRE）的第一步。它顯示了一個(gè)機(jī)器人在家中塑造的關(guān)系，全面的觀點(diǎn)。此外，它闡明這些關(guān)系如何隨時(shí)間而改變。我們建議，DRE可以成為一個(gè)有用的工具，以幫助向長(zhǎng)期在家里接受機(jī)器人技術(shù)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：家用機(jī)器人?長(zhǎng)期的互動(dòng)
1 引言
長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直承認(rèn)[15，17]，人們表現(xiàn)出不同的互動(dòng)模式，隨著時(shí)間的推移[16，23，31]中使用的技術(shù)中存在的長(zhǎng)期影響。盡管承認(rèn)，我們?nèi)匀恢兰矣脵C(jī)器人相關(guān)的長(zhǎng)期影響不大。較長(zhǎng)期的相互作用的研究是至關(guān)重要的，真正發(fā)生時(shí)，機(jī)器人成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，因?yàn)樗由钗覀兊囊?jiàn)解，并告知如何使產(chǎn)品超出最初的使用價(jià)值[8]。然而，很少有人探討如何促進(jìn)長(zhǎng)期在家庭空間的人類(lèi)和機(jī)器人之間的相互作用。隨著越來(lái)越多的機(jī)器人進(jìn)入家庭，作為寵物、保姆，甚至我們認(rèn)為這是一個(gè)要深入研究的現(xiàn)代學(xué)科。
為了解決這個(gè)議程，我們進(jìn)行了縱向領(lǐng)域的研究有30人從未擁有任何種類(lèi)的機(jī)器人家電的家庭。我們給我們的參與者的倫巴吸塵機(jī)器人，然后反復(fù)走訪(fǎng)了六個(gè)月內(nèi)每家每戶(hù)，以更好地了解他們不斷變化的使用模式?？偠灾?，整個(gè)研究跨越了一年多，涉及149個(gè)家訪(fǎng)。通過(guò)學(xué)習(xí)，我們的目標(biāo)是：（1）以確定戶(hù)主如何接受機(jī)器人成為家庭的一部分，（2）建立一個(gè)理論框架（簡(jiǎn)稱(chēng)為家用機(jī)器人生態(tài)學(xué)），有系統(tǒng)地闡明了長(zhǎng)期的接受成果，以幫助指導(dǎo)家用機(jī)器人的交互設(shè)計(jì)。
通過(guò)審查有關(guān)的工作，說(shuō)明我們的研究過(guò)程，我們開(kāi)始這篇文章。下一步，我們提出了一個(gè)家用機(jī)器人生態(tài)學(xué)的概述，并介紹如何與機(jī)器人長(zhǎng)期相處的經(jīng)驗(yàn)。下面，我們描述了實(shí)證數(shù)據(jù)支持我們?nèi)绾蔚贸龅目蚣?，然后再討論它如何可以幫助設(shè)計(jì)師創(chuàng)造與家用機(jī)器人長(zhǎng)期互動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)。最后，我們總結(jié)報(bào)告目前的局限性和加強(qiáng)未來(lái)的DRE設(shè)計(jì)。
2 相關(guān)工作
在本節(jié)中，我們處理兩方面的相關(guān)工作。首先，我們回顧了機(jī)器人通過(guò)長(zhǎng)期的研究探索在社交場(chǎng)合。然后，我們討論如何對(duì)家用機(jī)器人的研究探討這一議程，??并突出我們的研究如何能有助于進(jìn)一步的研究。
2.1人類(lèi)長(zhǎng)期機(jī)器人互動(dòng)的研究
在長(zhǎng)期的人類(lèi)與機(jī)器人互動(dòng)已積極研究在非住宅空間的領(lǐng)域，如辦公室[12，19]、學(xué)校[13，26]、醫(yī)院[17，18]等。它們表明，因?yàn)樗麄兺ㄟ^(guò)新奇刺激而使人們表現(xiàn)出不同的使用模式。例如，神田等放置機(jī)器人在一個(gè)教室并觀察小學(xué)生的參與情況，時(shí)間為九個(gè)星期[13]。?Robovie從事與兒童個(gè)人定制談話(huà)。起初，孩子們很興奮地想與Robovie玩耍，但隨著時(shí)間的推移，俏皮的互動(dòng)頻率下降。然而，Robovie的持續(xù)互動(dòng)，讓孩子看到它是教室的一部分，而不是一個(gè)時(shí)間的玩具機(jī)器人。在第八周的相處時(shí)間后，研究人員發(fā)現(xiàn)，孩子們決定分享他們的知識(shí)和有關(guān)Robovie的信息板，使他們能夠更好地了解其特點(diǎn)。帕羅（小海豹機(jī)器人）的研究也表明這種的長(zhǎng)期影響。馬蒂發(fā)現(xiàn)，超過(guò)三個(gè)月的使用給帕羅與智障兒童之間的社會(huì)行為帶來(lái)的變化（即其他人接觸和表達(dá)情感）[17]。此外，兒童表現(xiàn)出的情感紐帶的行為，如給帕羅的父母寫(xiě)一封信，讓他們和機(jī)器人相處持續(xù)的時(shí)間更長(zhǎng)。然而，長(zhǎng)期與機(jī)器人的互動(dòng)并不總是出現(xiàn)在積極的領(lǐng)域。其他的研究已經(jīng)證明，隨著時(shí)間的推移，人們對(duì)機(jī)器人的興趣有所下降。在他們的3個(gè)月的研究中，田中等試圖使機(jī)器人（QRIO）跳舞作為一種刺激使保持兒童和機(jī)器人之間的互動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，但他們看到了孩子們的興趣隨著時(shí)間的推移而下降[26]。同時(shí),人們也開(kāi)始忽略一個(gè)大的機(jī)器人在走道上幾天后的引導(dǎo)互動(dòng)(19),甚至忘記了機(jī)器人在一項(xiàng)為期三個(gè)月的田間小區(qū)試驗(yàn)中的一個(gè)任務(wù) [12]。
這些研究人員不僅提供人類(lèi)和機(jī)器人之間的長(zhǎng)期相互作用如何發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，還提供了設(shè)計(jì)的影響，使這種關(guān)系成為可能。神田等人聲明?“長(zhǎng)期互動(dòng)能力的各種因素，如視覺(jué)處理，語(yǔ)音識(shí)別，能夠物理化的任務(wù)和比賽，內(nèi)存數(shù)量等等組成”[13]。馬蒂 提供了不同的觀點(diǎn)，長(zhǎng)期互動(dòng)可以成功地發(fā)生，當(dāng)人們把機(jī)器人作為有感情的社會(huì)代理，而不僅僅是物體[17]。?Goakley等人注意到環(huán)境因素也可能影響長(zhǎng)期的互動(dòng)，如人數(shù)（組與個(gè)人）和天的時(shí)間[9]。雖然這些研究提供了哪些可能有助于成功的長(zhǎng)期相互作用的見(jiàn)解，但是很少有在家庭的空間探索這個(gè)議程。
2.2家用機(jī)器人的研究
最近，越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)（例如，[6，8，15，16]）也讓人看到了希望，了解如何設(shè)計(jì)用戶(hù)交互式家用機(jī)器人。Forlizzi和迪薩爾沃的倫巴使用的精領(lǐng)域評(píng)估中發(fā)現(xiàn)，這種清洗機(jī)器人通過(guò)增加清潔機(jī)會(huì)和計(jì)劃，已經(jīng)影響了家庭清潔工作的方法。此外，他們指出，機(jī)器人的使用和幫助（即消除障礙），物理環(huán)境起到了重要作用。此外,他們報(bào)道的具有認(rèn)知和情感反應(yīng)的家用機(jī)器人中應(yīng)用的新穎性,如用倫巴找到丟失的耳環(huán) [8]。Forlizzi介紹了為什么這種結(jié)合可以創(chuàng)建家庭成員之間的社會(huì)動(dòng)態(tài)，在她比較倫巴和胡佛的工作之后，一個(gè)輕量級(jí)的直立式吸塵器 [6]。據(jù)她介紹，使用機(jī)器人作為一個(gè)清潔器去關(guān)注所有的住戶(hù)而不是一個(gè)人。更重要的是，她認(rèn)為這是一個(gè)的長(zhǎng)期有效的基礎(chǔ)，來(lái)描述為何一年之后倫巴仍然使用，而胡佛已被另一吸塵器替換。?Kim等進(jìn)行了一項(xiàng)類(lèi)似的研究，在韓國(guó)的 家庭部署五種不同的吸塵機(jī)器人以了解用戶(hù)使用機(jī)器人的趨勢(shì) [15]。從這個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的工作中他們發(fā)現(xiàn)，清理發(fā)生在較小的單位比整個(gè)房子，如從他們房間的具體點(diǎn)更容易設(shè)計(jì)出巡跡的方案。盡管有很多關(guān)于機(jī)器人在家里和人們相互影響的信息，我們?nèi)匀缓苌僦涝谝欢伍L(zhǎng)的時(shí)間里這種影響的作用。在余下的論文中，我們將通過(guò)我們的縱向領(lǐng)域的研究探索這一議程。
3 研究設(shè)計(jì)
3.1方法
我們分發(fā)了30個(gè)倫巴到30家在美國(guó)亞特蘭大地區(qū)的商店。為了了解長(zhǎng)期的影響，我們的研究超過(guò)六個(gè)月。我們選擇了研究倫巴，因?yàn)樗麄兪欠植荚诖蟊娛袌?chǎng)的第一個(gè)機(jī)器人，并因此成為與人最熟悉而更容易招募。我們參觀了每個(gè)家庭五次并追蹤他們的經(jīng)驗(yàn)。有一個(gè)家庭在第四次采訪(fǎng)后退出研究。我們一共進(jìn)行了149次家訪(fǎng)。我們補(bǔ)償我們的參與者通過(guò)允許他們?cè)谘芯恐罄^續(xù)擁有機(jī)器人。在五次家訪(fǎng)中，我們使用了多種技術(shù)，揭開(kāi)了長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)。進(jìn)行家訪(fǎng)的前后我們鼓勵(lì)參與者報(bào)告他們的經(jīng)驗(yàn)，如通過(guò)電子郵件。我們分別發(fā)表在詳細(xì)研究的過(guò)程中[24]。在這里，我們簡(jiǎn)單介紹一下我們采用的方法如下。
我們走訪(fǎng)了第一次沒(méi)有倫巴的家庭。我們想記錄整體家居空間，包括家居布置和住戶(hù)之間的社會(huì)動(dòng)態(tài)。要了解這點(diǎn)，我們與家長(zhǎng)（如父母）做了半結(jié)構(gòu)式訪(fǎng)談。除了采訪(fǎng)我們要求他們進(jìn)行家庭旅游，在這期間我們學(xué)習(xí)他們的清潔程序，包括清潔的時(shí)間、頻率和對(duì)象。我們用它作為基準(zhǔn)來(lái)比較機(jī)器人的使用。我們完成了第一次面試，要求他們制定了自己的家庭的設(shè)計(jì)圖，并強(qiáng)調(diào)他們希望運(yùn)行的機(jī)器人領(lǐng)域。我們把這個(gè)設(shè)計(jì)圖與實(shí)際使用的區(qū)域進(jìn)行經(jīng)常性比較。
大約一個(gè)星期后，我們進(jìn)行第二次訪(fǎng)問(wèn)。在這次訪(fǎng)問(wèn)中，我們帶來(lái)倫巴和觀察家庭的初步反應(yīng)。在此期間，我們要求的所有住戶(hù)包括兒童在場(chǎng)，因?yàn)橄惹暗难芯恐赋鲎畛醯膮⑴c可能會(huì)影響以后的使用[8]。我們觀察他們?nèi)绾尾鹧b并首次使用倫巴。然后，我們進(jìn)行了匯報(bào)會(huì)議，期間與會(huì)者評(píng)估李克特量表上的7點(diǎn)的第一印象。他們?cè)u(píng)價(jià)了5個(gè)，包括“易于使用'、'有用'、'感情'、'娛樂(lè)價(jià)值'、'對(duì)家庭的影響程度”等類(lèi)別的用戶(hù)體驗(yàn)。我們從個(gè)別家庭的每位成員收集這方面的經(jīng)驗(yàn)等級(jí)，因?yàn)橐酝难芯勘砻鳎瑧?hù)主可以形成不同的看法（如爸爸喜歡的機(jī)器人而媽媽決定不使用它[25]）。我們反復(fù)地從這方面的經(jīng)驗(yàn)等級(jí)進(jìn)行經(jīng)常性互訪(fǎng)。
兩個(gè)星期后我們找出自倫巴抵達(dá)后改變了什么。我們對(duì)他們的“倫巴??規(guī)律”進(jìn)行半結(jié)構(gòu)式訪(fǎng)談，例如它被使用了多久、誰(shuí)使用它、以及何時(shí)何地他們?nèi)绾吻謇怼４送?，我們?wèn)他們是否使用機(jī)器人進(jìn)行非清潔活動(dòng)，如把它展示給其他人，并介紹名字和個(gè)性。然后，我們要求我們的參與者三個(gè)活動(dòng)，以更好地評(píng)估他們的經(jīng)驗(yàn)。首先，我們要求他們重新強(qiáng)調(diào)了他們的家園的藍(lán)圖顯示，正是他們運(yùn)行并保持機(jī)器人的地方。第二，我們重新收集了經(jīng)驗(yàn)等級(jí)。第三也是最后，我們要求參加檢查活動(dòng)，讓他們把對(duì)倫巴所做的事情列成表格如出租、給倫巴命名、展示給別人以充實(shí)我們的倫巴研究體系 [6，7，24，25]。因?yàn)檫@些研究指出倫巴的活動(dòng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多個(gè)住戶(hù)之間，所以我們要求他們一起檢查。然而，我們個(gè)別跟進(jìn)了解細(xì)節(jié)，如活動(dòng)的領(lǐng)導(dǎo)者和參與者。我們?cè)谟嘞碌牟稍L(fǎng)中重復(fù)這個(gè)活動(dòng)清單,使它成為一個(gè)好的指標(biāo)：是否倫巴的用法隨時(shí)代而改變。
兩個(gè)月后我們重新了解是否有任何改變，直到我們的最后一次訪(fǎng)問(wèn)。我們保持類(lèi)似一般的采訪(fǎng)形式比較用戶(hù)體驗(yàn)是如何隨時(shí)間變化的。我們進(jìn)行了關(guān)于倫巴規(guī)律的半結(jié)構(gòu)化訪(fǎng)談，在此期間我們著重于他們?nèi)绾问褂煤途S護(hù)的機(jī)器人，因?yàn)榕c會(huì)者開(kāi)始表達(dá)有關(guān)管理技術(shù)問(wèn)題的困難。然后，我們要求我們的學(xué)員完成三項(xiàng)活動(dòng)：設(shè)計(jì)圖，經(jīng)驗(yàn)等級(jí)，活動(dòng)清單。
最后一次訪(fǎng)問(wèn)是在倫巴抵達(dá)大約六個(gè)月后發(fā)生的。我們完成了采訪(fǎng)，要求參加者陳述整體經(jīng)驗(yàn)和潛在的進(jìn)步。
3.2參加者
我們采用滾雪球抽樣的方法聘請(qǐng)參加我們研究的人，要求我們的參與者介紹給其他可能會(huì)表現(xiàn)出興趣的人。我們限制參與的家庭至少有一個(gè)成年人（18歲及以上），而且在六個(gè)月內(nèi)沒(méi)有旅游計(jì)劃，因?yàn)橐郧暗难芯匡@示家居布局的影響互動(dòng)模式[7]。最后，我們有48人（22名男子和26名婦女）分別來(lái)自30個(gè)家庭。我們總結(jié)的人口統(tǒng)計(jì)信息如下：
家庭組成：我們?cè)噲D平衡家庭的組成，因?yàn)樗麄兺∨c否會(huì)影響實(shí)驗(yàn)[23]。我們有17個(gè)雙家長(zhǎng)和13個(gè)單家長(zhǎng)住戶(hù)。我們總共有48個(gè)成人，在這些家庭成為我們研究的主要采訪(fǎng)者（例如設(shè)計(jì)房子的藍(lán)圖并填寫(xiě)評(píng)價(jià)表格）。他們的年齡介于18至67歲之間（平均42歲）。大多數(shù)的雙家長(zhǎng)家庭（n = 13）和兩個(gè)單家長(zhǎng)的住戶(hù)家中有兒童。這15戶(hù)有22名兒童的房子，每個(gè)家庭有一個(gè)孩子到三個(gè)孩子不等。對(duì)兒童的平均年齡為9歲，從1個(gè)月到18歲不等。給予重點(diǎn)吸塵，我們還邀請(qǐng)有寵物的家庭（N = 16），其中13個(gè)家庭有狗和三個(gè)家庭有貓。
教育和技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)：我們收集教育和技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)的信息，我們的主要參與者（成人）參加所有五次家訪(fǎng)。他們中的大多數(shù)曾接受大專(zhuān)或以上的學(xué)歷。其中，研究生學(xué)歷24人，具有大專(zhuān)以上學(xué)歷的20人，高中學(xué)歷2人。超過(guò)一半的參與者（n = 19）自報(bào)技術(shù)，這意味著他們?cè)诩夹g(shù)相關(guān)領(lǐng)域擁有學(xué)歷教育、專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)或愛(ài)好。盡管有高水平的技術(shù)知識(shí)(一個(gè)人曾在一家機(jī)器人公司),只是兩個(gè)家庭有一個(gè)機(jī)器人玩具:歐寶和一個(gè)機(jī)器人恐龍。沒(méi)有機(jī)器人家電（即斯庫(kù)巴），因?yàn)樗俏覀兊暮Y選條件之一。我們的參與者是一個(gè)職業(yè)大陣。其中包括航空安全審核員，軟件工程師，醫(yī)生，律師，獵頭，景觀設(shè)計(jì)師，廚師等等。
家庭收入：也許是由于教育和技術(shù)知識(shí)水平，約一半的家庭（n = 14）年收入超過(guò)10萬(wàn)美元。除兩個(gè)參與者外，這些家庭有雙重收入。根據(jù)普查數(shù)據(jù)，格魯吉亞的家庭每年雙收入大約75,000美元（www.census.gov）?；谶@個(gè)數(shù)據(jù)，我們估計(jì)看似高的平均家庭收入在亞特蘭大地區(qū)不偏離太多。此外，這一數(shù)據(jù)表明我們的許多參與者能買(mǎi)得起機(jī)器人。事實(shí)上在研究過(guò)程中，三個(gè)參與者購(gòu)買(mǎi)其他的倫巴作為禮物送給他們的家庭成員。此外，這14戶(hù)中的七個(gè)定期女仆服務(wù)，讓我們與外包清洗機(jī)器人使用。我們還包括收入少的家庭，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為他們的財(cái)政狀況可能會(huì)塑造他們的家庭生活，我們尋求一個(gè)機(jī)器人試驗(yàn)的多樣性。在這項(xiàng)研究中，我們有8戶(hù)家庭年收入低于50000美元的。
家居布置：我們的參與者之間不同的房屋布局。最常見(jiàn)的是多層住宅（n = 17），由單一的房間（n = 9），閣樓（N = 2時(shí)）和公寓（N = 2時(shí)）。房屋面積為550平方英尺（一室公寓）至3900平方英尺（四間臥室，四個(gè)衛(wèi)生間的房子）。房子也各不相同，包括硬木、油氈、瓷磚、地毯（在閣樓彩色混凝土）的樓層。共享空間如客廳和用餐區(qū)往往有非地毯的地板，而臥室和樓梯往往有地毯。兩套房子沒(méi)??有地毯因家庭成員有嚴(yán)重過(guò)敏。
3.3分析：確定長(zhǎng)期的互動(dòng)
我們?cè)跀?shù)據(jù)分析中轉(zhuǎn)錄所有的采訪(fǎng)，并從用戶(hù)生成的材料，如收視率、活動(dòng)清單、圖紙、掃描和輸入數(shù)據(jù)。分析主要側(cè)重于確定機(jī)器人如何被接受，并隨著時(shí)間的推移成為家庭的一部分。因?yàn)槲覀冇幸粋€(gè)大容量的數(shù)據(jù)（例如，超過(guò)一千頁(yè)的訪(fǎng)談?dòng)涗洠?，我們決定把現(xiàn)有的文獻(xiàn)采用的相關(guān)技術(shù)（例如，[1，3，20，21，27，29]）和使用結(jié)果為指導(dǎo)來(lái)編寫(xiě)實(shí)時(shí)經(jīng)驗(yàn)?？偟膩?lái)說(shuō)，我們確定了四個(gè)時(shí)間步驟使一個(gè)機(jī)器人被戶(hù)主接受成為房子的一部分。這些步驟包括：
（1）接受前：在此過(guò)程中，人們了解的產(chǎn)品并確定其價(jià)值。此外，他們形成對(duì)對(duì)象的期望和態(tài)度[3]，這在很大程度上影響以后的用戶(hù)滿(mǎn)意度[8]。
（2）接受：它是指在購(gòu)買(mǎi)時(shí)得到的第一印象或最初的相互影響[20]。
（3）適應(yīng)：在此期間，人們嘗試了解更多的試驗(yàn)在當(dāng)前環(huán)境下的使用和兼容性的復(fù)雜性有關(guān)的文物，并進(jìn)行必要的修改，以更好地接受[20]。通過(guò)這個(gè)階段，人們決定重申或拒絕繼續(xù)使用[20]。
（4）使用及保留：期間人們開(kāi)始表現(xiàn)出技術(shù)的使用習(xí)慣。此外，通過(guò)升級(jí)或改變下一代模型人們傾向保留使用超越了當(dāng)前產(chǎn)品的生命周期{11]。
我們根據(jù)這四個(gè)步驟重新組織的面試采訪(fǎng)錄，然后用扎根理論[22]（ 一個(gè)新興的定性分析方法）確定每個(gè)時(shí)間階段的互動(dòng)模式。我們?cè)噲D在所有四個(gè)階段保持一致，以便更容易地比較和對(duì)比的相互影響的效果。例如，我們標(biāo)記的機(jī)器人類(lèi)型，在互動(dòng)中扮演如下三種形式之一的角色：完成任務(wù)的工具，環(huán)境變化的承擔(dān)者和一個(gè)演員引起的社會(huì)反應(yīng)（[7]啟發(fā)）。作為扎根理論的結(jié)果，我們制作了一個(gè)初步框架，假設(shè)解釋機(jī)器人與家庭環(huán)境一個(gè)長(zhǎng)期的相互作用的關(guān)系，我們稱(chēng)之為家用機(jī)器人生態(tài)。在下一節(jié)中，我們描述了這個(gè)框架的基本概念。
4 家用機(jī)器人生態(tài)學(xué)（DRE）：構(gòu)造長(zhǎng)期的互動(dòng)
ＤＲＥ是一個(gè)初步的框架，闡明了機(jī)器人產(chǎn)品與周?chē)h(huán)境形成動(dòng)態(tài)的關(guān)系（直觀地描繪在圖1）。我們特別選擇了這個(gè)詞“生態(tài)”（[7]的啟發(fā)），強(qiáng)調(diào)的是，我們的框架整體上顯示了機(jī)器人產(chǎn)品跨越上述所有四個(gè)階段的互動(dòng)經(jīng)驗(yàn)。
圖1上：家用機(jī)器人生態(tài)學(xué)（DRE），長(zhǎng)期與機(jī)器人互動(dòng)的整體觀。下：DRE顯示互動(dòng)格局的變化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延長(zhǎng)期內(nèi)（預(yù)收養(yǎng)，收養(yǎng)，學(xué)習(xí)/適應(yīng)，
并使用/保留）。
總的來(lái)說(shuō)，這個(gè)框架顯示的三個(gè)關(guān)鍵屬性在很大程度上影響所有時(shí)間階段的
互動(dòng)經(jīng)驗(yàn)。他們包括物理和社會(huì)空間，社會(huì)行為者，和預(yù)期的任務(wù)。我們?cè)敿?xì)解釋與每個(gè)因素。
A.1 物理和社會(huì)的空間相互作用發(fā)生提供了一個(gè)平臺(tái)。文卡塔斯等人形容今
天的家庭包括物理、社會(huì)和技??術(shù)的空間[30]。物理空間是指室內(nèi)環(huán)境，如樓層、房間和內(nèi)部家具。社會(huì)空間是指家庭的生活方式和活動(dòng)，構(gòu)成了 家庭生活的重要組成部分。我們以前的研究表明,機(jī)器人可以作用于這種社會(huì)空間的人們分享故事、照片和視頻的機(jī)器人經(jīng)驗(yàn)[25]。技術(shù)空間表明總的配置和在家庭中的技術(shù)組織，如其放置的位置。我們主認(rèn)為機(jī)器人的技術(shù)空間幾乎與整個(gè)物理和社會(huì)空間重疊。與基于屏幕的計(jì)算技術(shù)不同，由于在房子的各部分自主移動(dòng)機(jī)器人擁有無(wú)處不在的空間存在 [16，31]。這就是說(shuō)，機(jī)器人引起的影響存在于更廣闊的物理空間。此外，機(jī)器人可以智能地回應(yīng)人類(lèi)并建立自己的連接，因此可以增加獲得參與社會(huì)活動(dòng)的機(jī)會(huì)[14]。因此，我們建議，家用機(jī)器人技術(shù)的空間應(yīng)完全理解為物理和社會(huì)空間。
A.2 社會(huì)行動(dòng)者是在家里生活的成員，如住戶(hù)、客人、寵物。現(xiàn)有研究家庭技術(shù)用戶(hù)分為兩類(lèi)：內(nèi)部成員（例如家庭）和外部成員（如游客和朋友）[10，30]。然而，有研究表明，家用技術(shù)特別是家電的使用內(nèi)部成員之間是不平等的（最顯著的研究是[2]）。它使我們思考，社會(huì)行為者的定義不是居住在房子里面而是積極使用和未使用目標(biāo)技術(shù)的人。這就是說(shuō)，我們把社會(huì)行動(dòng)者分成兩組：“用戶(hù)”定期與機(jī)器人完成交互任務(wù)的人，“非用戶(hù)”不經(jīng)常使用但在社會(huì)活動(dòng)中從事這項(xiàng)技術(shù)的人。
我們注意到，寵物也作為社會(huì)行為者的一部分在列。類(lèi)似地，兒童的參與增加了數(shù)字技術(shù)的采用[28]，寵物熱烈的響應(yīng)和與機(jī)器人積極的互動(dòng)為戶(hù)主接受機(jī)器人發(fā)揮了重要作用。以前的的倫巴研究表明，寵物跟隨機(jī)器人左右移動(dòng)，甚至學(xué)會(huì)了乘坐他們，從而增加人們的積極反應(yīng)[23，25]。
A.3 任務(wù)是指機(jī)器人設(shè)計(jì)的服務(wù)活動(dòng)。家用任務(wù)是密切相關(guān)且界限不清[5]，因此使用機(jī)器人自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)可能會(huì)帶來(lái)連接任務(wù)的實(shí)質(zhì)性的變化。此外，機(jī)器人產(chǎn)品的使用可能會(huì)出現(xiàn)和以往不同的新類(lèi)型的家庭任務(wù)。以使用倫巴為一個(gè)例子，房子的持有人創(chuàng)造休閑活動(dòng)，如創(chuàng)建一個(gè)與鄰居的倫巴的跑道比賽 [23]。
由于機(jī)器人長(zhǎng)期的互動(dòng)屬性形成了五種典型的關(guān)系。機(jī)器人形成的關(guān)系如下：
R.1 執(zhí)行任務(wù)的工具：
作為功利工具服務(wù)，取代手工勞動(dòng)，提高生活質(zhì)量的機(jī)器人。
R.2 直接影響到周?chē)h(huán)境的代理人：
機(jī)器人誘發(fā)物質(zhì)的影響，如去除在地板上的寵物毛發(fā)，在導(dǎo)航中移動(dòng)較小的物體。
R.3 使環(huán)境的變化的中介因素的激勵(lì)人：
機(jī)器人有時(shí)會(huì)引起負(fù)面影響，如打破了一面鏡子和拖線(xiàn)。有限的兼容性與現(xiàn)有的環(huán)境調(diào)和促使人們進(jìn)行必要的調(diào)整以更好地接受機(jī)器人。
R.4 提高家庭成員之間的社會(huì)關(guān)系的調(diào)解員：
在我們的研究發(fā)現(xiàn)，兒童和男子在清洗機(jī)器人被接納后承擔(dān)了更多的責(zé)任。此外，機(jī)器人往往成為一個(gè)社會(huì)活動(dòng)的新手段。例如，人們把機(jī)器人展現(xiàn)給游客，甚至在他們的旅程中給周?chē)娜苏故尽?
R.5 從事社會(huì)活動(dòng)的代理人：
人類(lèi)賦予機(jī)器人栩栩如生的素質(zhì)，直接從事社會(huì)活動(dòng)，如提供姓名、性別和個(gè)性。
總體而言，上圖1中的DRE整體闡明了互動(dòng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的長(zhǎng)期與機(jī)器人互動(dòng)的模式。我們?cè)诒容^和對(duì)比預(yù)領(lǐng)養(yǎng)、收養(yǎng)、改編和使用/保留時(shí)間的四個(gè)階段發(fā)展的互動(dòng)模式之后，建立了一個(gè)具有共同點(diǎn)的整體觀念。我們?cè)趫D?1（下）用粗線(xiàn)條突出地直觀地描繪每人每個(gè)階段最突出的互動(dòng)模式。
在每個(gè)時(shí)間階段的互動(dòng)模式的可視化描述隨著時(shí)間的推移用戶(hù)和機(jī)器人體
驗(yàn)的類(lèi)型顯示出鮮明的對(duì)比。簡(jiǎn)要說(shuō)明（詳見(jiàn)下一節(jié)），人們通過(guò)之前的經(jīng)驗(yàn)所設(shè)想的機(jī)器人是圍繞中心任務(wù)。簡(jiǎn)單地期望機(jī)器人作為一個(gè)功利的工具，很大程度上是人們第一次在自己的家庭與機(jī)器人互動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的想法。機(jī)器人引起強(qiáng)烈的社會(huì)反響，如吸引兒童參與清潔活動(dòng)，立即在家庭引起變化。初步接納機(jī)器人后，人們繼續(xù)花時(shí)間和精力來(lái)了解機(jī)器人并做出必要的調(diào)整。文卡塔斯把這個(gè)階段作為一個(gè)共同發(fā)展的過(guò)程，一個(gè)使家庭接受新技術(shù)的重要組成部分[28]。在此期間，我們看到了物理環(huán)境和社會(huì)關(guān)系中最積極和活躍的變化。在同一時(shí)間，人們?cè)u(píng)估倫巴作為一個(gè)有用的清潔工具的作用，這在很大程度上影響他們決定是否繼續(xù)調(diào)整、停止工作或拒絕進(jìn)一步使用。通過(guò)此期間，戶(hù)主發(fā)現(xiàn)機(jī)器人適應(yīng)他們的家庭生活的規(guī)律，并因此在物理和社會(huì)空間的變化上減少了努力。相反，他們開(kāi)始從越來(lái)越多的戰(zhàn)略和復(fù)雜的任務(wù)角度把機(jī)器人作為一個(gè)專(zhuān)門(mén)的工具來(lái)管理清洗。
因此，我們推出了家用機(jī)器人生態(tài)學(xué)，闡明機(jī)器人在家中塑造的長(zhǎng)期相互作用的框架。更具體地說(shuō)，我們?cè)诖丝蚣軆?nèi)提出了兩種類(lèi)型的意見(jiàn)。首先，我們展示一個(gè)整體視圖（圖1：上），捕捉整體互動(dòng)機(jī)器人所有時(shí)間階段創(chuàng)造的經(jīng)驗(yàn)。第二，我們展示了時(shí)間視圖（圖1：下），突出了隨著時(shí)間的推移分別出現(xiàn)的關(guān)鍵互動(dòng)模式。在下面的章節(jié)中，我們將討論這四個(gè)來(lái)自我們長(zhǎng)期研究領(lǐng)域的具有典型時(shí)間觀念的經(jīng)驗(yàn)。
5 解析長(zhǎng)期接受
6個(gè)月的觀察，揭示了長(zhǎng)期使用家庭機(jī)器人的模式。在堅(jiān)持和積極接受倫巴的家庭，長(zhǎng)期互動(dòng)效果顯示的清潔狀態(tài)如圖?2。在這里，我們解釋了長(zhǎng)期模式中存在的四個(gè)時(shí)間階段的實(shí)證例子：接受前、接受、適應(yīng)并使用/保留。
圖2 P15描述的長(zhǎng)期使用機(jī)器人的影響：這位母親使用該機(jī)器人的動(dòng)機(jī)是給整個(gè)房子進(jìn)行大清洗。機(jī)器人保持地板的清潔和有序，她想保持其余的房子達(dá)到相同的標(biāo)準(zhǔn)。
5.1接受前：形成期望
也許由于只有一點(diǎn)機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)，我們的參與者設(shè)想一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的關(guān)系。人們大多是把機(jī)器人作為一個(gè)工具以改善家里的清潔，并最終形成他們目前的生活風(fēng)格。他們希望最少的人為干預(yù)的清潔，并計(jì)劃增加吸塵頻率從每周一次（平均）到每天一次。此外，他們希望機(jī)器人管理整個(gè)室內(nèi)的地板清潔工作。當(dāng)我們要求我們的參與者設(shè)計(jì)他們的家園的藍(lán)圖，并突出他們會(huì)運(yùn)行的倫巴的地區(qū)，他們都標(biāo)志著整個(gè)室內(nèi)區(qū)域。例如， 圖3（上）中的P25強(qiáng)調(diào)所有三個(gè)樓層需要倫巴運(yùn)行，除了車(chē)庫(kù)他們沒(méi)有考慮作為室內(nèi)面積的一部分。
圖3 上：P25：突出預(yù)期的整個(gè)家庭使用倫巴的區(qū)域。下：P25 ：6個(gè)月后本地化的清潔以紅色突出顯示的區(qū)域
雖然人們預(yù)期的機(jī)器人在家里的整潔帶來(lái)明顯的影響，我們了解到，用戶(hù)通過(guò)使用機(jī)器人的配置文件，如技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)和為清潔援助的需要，可以帶領(lǐng)他們到不同的層次。高層次的技術(shù)知識(shí)，包括一個(gè)人擁有一個(gè)機(jī)器人公司的參與者，知道目前的機(jī)器人產(chǎn)品的限制并沒(méi)有希望超越手動(dòng)真空清洗的質(zhì)量。六位參與者在技術(shù)上天真，之前不知道吸塵機(jī)器人的存在，知識(shí)過(guò)于依賴(lài)電影和小說(shuō)，因此期望先進(jìn)的服務(wù)，如能夠探測(cè)到遠(yuǎn)處的污垢。此外，家庭構(gòu)成也影響倫巴作為一種實(shí)用工具的期望。例如，擁有寵物的人希望機(jī)器人能減少目前的家里的寵物毛發(fā)數(shù)量，而那些身體殘疾的期望更加獨(dú)立的生活因?yàn)樗麄儧](méi)有別人可以依靠去清潔地板。
因此，人們預(yù)料的機(jī)器人成為一個(gè)主要的獨(dú)立的工具來(lái)管理家庭事務(wù)。它導(dǎo)致人們形成兩個(gè)特別的焦點(diǎn)，我們確定了影響實(shí)際使用過(guò)程中的滿(mǎn)意度的因素。首先，參與者討論了機(jī)器人如何學(xué)會(huì)互動(dòng)地與當(dāng)前環(huán)境的操作系統(tǒng)兼容，如在不同的地板類(lèi)型（例如瓷磚的浴室和書(shū)房糙米木地板）航行、通過(guò)小物件（例如兒童玩具）。人們期望機(jī)器人可以處理這些挑戰(zhàn)。一個(gè)男性參與者（P22的）指出，他寧愿不使用機(jī)器人，如果他將不得不很努力地幫助它在房子里定位，如清理掉了一地的電線(xiàn)。事實(shí)上，在實(shí)際使用中，經(jīng)過(guò)幾次試驗(yàn)后他停止運(yùn)行倫巴，因?yàn)樗看螌?shí)驗(yàn)前都要撿起一些雜物。最后，我們的戶(hù)主強(qiáng)調(diào)耐用和可靠的機(jī)械性能，特別是因?yàn)閭惏瓦M(jìn)入家庭空間以取代現(xiàn)有的清潔工具，通常持續(xù)多年。事實(shí)上，我們的一些參與者使用地板真空清潔器十多年了。他們補(bǔ)充說(shuō)，潛在的機(jī)器人產(chǎn)品成本高導(dǎo)致他們期望其性能更加可靠。事實(shí)上，一個(gè)家庭（P9）五個(gè)月后放棄了使用它，由于技術(shù)故障頻繁，盡管報(bào)告中倫巴的清洗質(zhì)量讓人滿(mǎn)意。
5.2接受：獲取的第一印象
參與者后首次使用機(jī)器人會(huì)更積極地反映使用經(jīng)驗(yàn)。在我們問(wèn)過(guò)他們的初步經(jīng)驗(yàn)之后，參與者在所有類(lèi)別的用戶(hù)體驗(yàn)中表現(xiàn)出更高的滿(mǎn)意度（見(jiàn)表1）。
表1比較用戶(hù)在前和后初次使用倫巴的評(píng)分（1 =最積極的差異，7 =最正）
接受前（平均分）
接收后（平均分）
差異（T檢驗(yàn)）
智能操作
3.6/7
4.04/7
t(47)=3.07
P <0.005
清潔
4.93/7
5.19/7
t(47)=1.06
P> 0.1
易于使用
5.13/7
5.35/7
t(47)=1.24
P> 0.1
娛樂(lè)價(jià)值
4.27/7
4.75/7
t(47)=2.34
P <0.05
感情
3.92/7
4.42/7
t(47)=2.97
P <0.005
整體印象
4.58/7
5/7
t(47)=2.11
P <0.05
在運(yùn)作初期，參與者試圖評(píng)估他們之前通過(guò)的期望和關(guān)注。例如，所有的家庭運(yùn)行了約15分鐘的機(jī)器人，通過(guò)拿起垃圾桶檢查有多少灰塵和寵物毛發(fā)來(lái)證實(shí)倫巴是實(shí)用的清洗工具。在大多數(shù)的家庭，倫巴顯示了比預(yù)期更好的清洗質(zhì)量，從而獲得“有用清洗”被接受后（見(jiàn)表1）較高的評(píng)價(jià)。此外，住戶(hù)使用運(yùn)作初期來(lái)評(píng)估機(jī)器人與環(huán)境的兼容性。他們跟著機(jī)器人圍繞房子走，并開(kāi)始在必要時(shí)改變其任務(wù)，如拿起電線(xiàn)、拆除面積地毯。此外，他們嘗試讓機(jī)器人清潔他們認(rèn)為將有困難的地方，如樓梯的附近和門(mén)檻。此外，他們還進(jìn)行了以倫巴潛在的危害性實(shí)驗(yàn)來(lái)保護(hù)自己的家園，特別是如果他們有寵物和兒童。父母把他們的腳放在倫巴下面，看它是否是意外事故的原因。此外，所有有寵物的16戶(hù)家庭讓機(jī)器人在寵物的活動(dòng)區(qū)域運(yùn)行，并觀看了反應(yīng)。一個(gè)在家庭擁有化學(xué)處理的混凝土地面的參與者，仔細(xì)觀察是否倫巴會(huì)在表面刷上任何劃痕。
除了確認(rèn)倫巴作為一個(gè)有用的工具，我們看到了住戶(hù)和機(jī)器人之間形成的一種新型關(guān)系。我們的研究顯示，戶(hù)主在查看最初的互動(dòng)后把機(jī)器人作為一種社會(huì)代理。表1中的數(shù)據(jù)支持這一結(jié)論。參與者評(píng)為與非清洗相關(guān)的用戶(hù)使用體驗(yàn)，如智力和情感依戀顯著比實(shí)際使用程度高。我們的實(shí)證觀察報(bào)告類(lèi)似。在最初的互動(dòng)，人們馬上會(huì)賦予栩栩如生的素質(zhì)，如倫巴去某個(gè)地方的意圖。參與者指出，他們覺(jué)得倫巴的動(dòng)作使他們感覺(jué)到逼真的元素，即使它并沒(méi)有像任何生物。他們補(bǔ)充說(shuō)，機(jī)器人的性能超出了他們的期望，如到沙發(fā)下、返回到本身的充電底座，提高了認(rèn)知的智能水平因而它更加自動(dòng)化并替換體力勞動(dòng)。
或許擁有更豐富的社會(huì)交往，人類(lèi)會(huì)認(rèn)為機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)更有趣。在P20的男孩（3歲到6歲）一邊追逐機(jī)器人，一邊大喊“這是活著！”并試圖跳過(guò)去。一個(gè)十幾歲的男孩（P15，13歲）把他操作倫巴的視頻錄在手機(jī)里并在學(xué)校顯示給他的朋友。孩子們開(kāi)始問(wèn)他們的父母他們能否在自己的房間運(yùn)行它。在P25和P29，我們看到父母如何立即用操作倫巴來(lái)獎(jiǎng)勵(lì)完成作業(yè)的孩子。從孩子們的這種興奮，增加了家長(zhǎng)的積極經(jīng)驗(yàn)。一位母親特別告訴我們，她想讓倫巴成為女孩經(jīng)常清理并保持地面整潔的靈感。
5.3學(xué)習(xí)和適應(yīng)：學(xué)習(xí)研究和局限性
初步接受后，人們不斷探索機(jī)器人學(xué)習(xí)技術(shù)的局限性和更好的啟示，我們稱(chēng)之為“適應(yīng)”階段。例如，我們的參與者提出了試探性操作，如在門(mén)廊和一輛面包車(chē)內(nèi)的地板上運(yùn)行機(jī)器人清理面包屑。他們積極探索的結(jié)果使他們報(bào)道比他們需要保持房子的清潔更頻繁地運(yùn)行機(jī)器人。參與者指出，這一時(shí)期在接受后通常持續(xù)約一個(gè)月。
機(jī)器人不斷引發(fā)活性劑在物理環(huán)境的變化。他們?cè)诩依镒灾鞑倏v并在這個(gè)過(guò)程中清洗。經(jīng)過(guò)幾個(gè)星期的使用，人們注意到了視覺(jué)上的差異，如看到清潔地毯和寵物的毛發(fā)少、赤腳走路時(shí)感覺(jué)少屑。在環(huán)境的這些變化，保證機(jī)器人的價(jià)值作??為一個(gè)有用的工具，并促使繼續(xù)使用。然而，由于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)區(qū)域尚未被修改以適應(yīng)他們的環(huán)境，他們遇到了一些意外，如打破一個(gè)全尺寸的鏡子、吃玩具和破壞家具。在此期間發(fā)生意外戶(hù)主表現(xiàn)出更多的寬容，他們認(rèn)為這是機(jī)器人認(rèn)知環(huán)境的一部分而不是認(rèn)為其自身的智力限制。盡管如此，他們不希望這些事故再次發(fā)生，并采取行動(dòng)以防止它們（圖4）。他們需要在每個(gè)操作重復(fù)一些行動(dòng)包括因果關(guān)系和臨時(shí)變化，如折疊地毯、拿開(kāi)阻塞倫巴導(dǎo)航的日常物品（如玩具車(chē)）和雜物。其他的變化更持久：人們把一本書(shū)放在一盞燈下，這樣倫巴不會(huì)因試圖攀上而被卡??；甚至切斷地毯的流蘇，以防止它在邊緣上卡住。事實(shí)上，這些意外導(dǎo)致機(jī)器人成為引起住戶(hù)家中變化的因素。
圖4人們?nèi)绾胃淖兗揖咏蛹{機(jī)器人
機(jī)器人除了在物理環(huán)境引起變化外，還引發(fā)了住戶(hù)、寵物和客人的社會(huì)交往的變化。首先，我們的參與者繼續(xù)把機(jī)器人作為一種社會(huì)代理，并開(kāi)始為它申請(qǐng)社會(huì)規(guī)則。最值得注意的是，13戶(hù)家庭使用的前兩個(gè)星期內(nèi)給倫巴取了名字，19戶(hù)從事與它交談并提到在使用時(shí)區(qū)分男性和女性以及最后3戶(hù)購(gòu)買(mǎi)服裝。雖然這些活動(dòng)普遍發(fā)生在6個(gè)月內(nèi)，但是我們依然看到了他們最積極的適應(yīng)時(shí)期。例如，
頭兩個(gè)星期以后我們只看到了倫巴的六個(gè)新名稱(chēng)，也看到一個(gè)家庭的數(shù)量減少（12例），在六個(gè)月后才報(bào)告有與機(jī)器人的談話(huà)。
此外，倫巴發(fā)揮調(diào)解人的作用影響住戶(hù)之間的社會(huì)交往。人們用它作為一個(gè)話(huà)題和家庭娛樂(lè)的來(lái)源。例如，P2說(shuō)他們故意在他們活動(dòng)區(qū)域自發(fā)地排隊(duì)充電，因?yàn)樗怯^看的樂(lè)趣。用他們的話(huà)說(shuō)如下：
“它通常會(huì)發(fā)現(xiàn)它的基地（完成清潔程序后）。但我還是把它放在廚房里（這
里裝有充電站），并按下按鈕讓它回去，因?yàn)樗怯^看的樂(lè)趣。它可以一
點(diǎn)點(diǎn)地增加返回到充電點(diǎn)的正確率。這是我們的談話(huà)內(nèi)容。這是我最喜歡的部分?！?
更為顯著的社會(huì)變化發(fā)生在十幾歲的孩子成為主要負(fù)責(zé)清潔的家庭。倫巴吸引更多的住戶(hù)在清潔活動(dòng)中合作（在 [7]中也有研究）。在一些家庭中，孩子們承擔(dān)吸塵責(zé)任。在P11的兒童（男，11歲），P25的（男，10歲）和P29（女孩，9歲和12歲）成為主要的倫巴用戶(hù)。他們不僅運(yùn)行機(jī)器人進(jìn)行清潔還維護(hù)它，如清空垃圾桶和更換過(guò)濾器。他們自我閱讀手冊(cè)學(xué)習(xí)這個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的維修過(guò)程中，而且事實(shí)上他們知道比他們的父母更加了解整個(gè)程序。
此外，倫巴促進(jìn)用戶(hù)與家庭以外的人（朋友和鄰居）的社會(huì)交往。對(duì)于前兩個(gè)星期，大多數(shù)參與者都談到它為別人（n = 23戶(hù)），并證明它是家庭旅客及親屬（n = 18戶(hù)）。一個(gè)家庭（P13）通過(guò)攝像頭把它展示給他在危地馬拉的朋友。兩戶(hù)家庭（P8，P25），甚至帶來(lái)他們的機(jī)器人去旅行，并在住的地方運(yùn)行它以展示其性能。特別是中，P25和來(lái)訪(fǎng)的家庭運(yùn)行倫巴作為一個(gè)娛樂(lè)的來(lái)源，如臺(tái)球桌上運(yùn)行并看著它擊中球作為樂(lè)趣。因此，機(jī)器人所帶來(lái)的新奇因素刺激了人們了解和適應(yīng)使其更好地進(jìn)入家庭的技術(shù)。因此，它在環(huán)境、社會(huì)成員和機(jī)器人的動(dòng)態(tài)關(guān)系中引起了很大變化。
5.4使用和保留：日常使用和維修
適應(yīng)后，人們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)機(jī)器人在自己家中使用的規(guī)律。這使人們把機(jī)器人看成一種執(zhí)行預(yù)期任務(wù)的工具，因?yàn)樗麄冞m應(yīng)之前是這樣做的。然而，清潔活動(dòng)不再是簡(jiǎn)單的和以前一樣重復(fù)。作為適應(yīng)機(jī)器人由于技術(shù)的限制（例如無(wú)法映射房子）而做出的努力，家家戶(hù)戶(hù)都精心打造了使用策略。一個(gè)值得注意的策略是在局部領(lǐng)域運(yùn)行倫巴（即它運(yùn)行在每一個(gè)操作區(qū)），每次旋轉(zhuǎn)清洗領(lǐng)域。也就是說(shuō)，參與者運(yùn)行機(jī)器人更多地作為清潔工具。例如，只有在極易弄臟的區(qū)域，如客廳和廚房（以紅色突出顯示在圖3：下），P25運(yùn)行倫巴呈現(xiàn)出相
反的效果，因?yàn)樗ㄟ^(guò)了整個(gè)房子（圖3：上）。
倫巴使用戰(zhàn)略，包括機(jī)器人運(yùn)行的準(zhǔn)備、維護(hù)、存儲(chǔ)，而不是使用。六個(gè)月后，戶(hù)主養(yǎng)成為機(jī)器人的運(yùn)行整理房子的習(xí)慣，他們快速折疊地毯、放好電線(xiàn)。此外，參與者創(chuàng)造自己的方式來(lái)維護(hù)機(jī)器人，并把它作為一個(gè)新的家庭習(xí)慣。維護(hù)任務(wù)隨著時(shí)間的推移已成為一個(gè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，因?yàn)樗鼤?huì)遇到一些技術(shù)問(wèn)題，如未能運(yùn)作和停靠。因?yàn)檫@些錯(cuò)誤往往來(lái)自維修質(zhì)量差，住戶(hù)故意放置倫巴的清潔工具（塑料刷）在他們家的鑰匙、計(jì)算設(shè)備、廚房電器旁邊。通過(guò)這種方式，他們將很容易被提醒去護(hù)理機(jī)器人。在這項(xiàng)研究中，我們看到，如果機(jī)器人仍然被戶(hù)主視為社會(huì)代理和向它發(fā)泄情緒，他們可能將花更多的精力在維修過(guò)程中（在[25]也有報(bào)道）。最后，戶(hù)主發(fā)展存儲(chǔ)倫巴的戰(zhàn)略。從功能上，家里基地需要坐在靠近一個(gè)插座充電。然而，人們消極地認(rèn)為吸塵器是放置在一個(gè)開(kāi)放的空間而不是在衣柜里。這導(dǎo)致一些參與者把倫巴放置在一個(gè)不太顯眼的位置，如沙發(fā)背后和在未使用的房間。然后，發(fā)生了另一個(gè)問(wèn)題，機(jī)器人由于在視線(xiàn)之外而被遺忘。最終，我們的參與者要求放在不是很顯眼但足以可見(jiàn)得到的地方（圖5）。例如，P25把倫巴放在正門(mén)旁邊的桌子底
下，并把它形容為一個(gè)完美的存儲(chǔ)位置。用他們的話(huà)說(shuō)：
“這地方是完美的，因?yàn)樗皇悄敲吹拿黠@，但你可以很容易地在道路上
看到它，并被提醒打開(kāi)它。當(dāng)你回來(lái)，房子是干凈的。”
圖5存儲(chǔ)機(jī)器人的策略：巧妙地隱藏在不顯眼的地方，但仍然在可看見(jiàn)和極易弄臟區(qū)域的使用，很容易被提醒。
總結(jié)我們的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，不同的機(jī)器人互動(dòng)與周?chē)目臻g，人，任務(wù)和時(shí)間的推移。它強(qiáng)調(diào)反映在交互設(shè)計(jì)過(guò)程中的長(zhǎng)期影響，這是我們?cè)谙乱还?jié)討論的重要性。
6 長(zhǎng)期的互動(dòng)設(shè)計(jì)的啟示
作為一種方式，以反映交互設(shè)計(jì)的長(zhǎng)期影響，我們首先創(chuàng)建了一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)為家用機(jī)器人生態(tài)學(xué)（DRE）。研究人員表明使用基礎(chǔ)的框架設(shè)計(jì)可以帶來(lái)三個(gè)方面的好處。首先，它有助于闡明現(xiàn)實(shí)世界的相互作用的復(fù)雜性，從而有利于設(shè)計(jì)師更好地從多個(gè)學(xué)科之間的協(xié)作中分享上下文的共同點(diǎn)[10]。其次，該框架可以幫助設(shè)計(jì)師減少關(guān)于事情應(yīng)該是怎樣的概念的直覺(jué)和規(guī)定的設(shè)計(jì)，使研究更接近基礎(chǔ)的用戶(hù)數(shù)據(jù)[10，12]。最后，一個(gè)框架可以為征求開(kāi)發(fā)商誰(shuí)是新的設(shè)計(jì)者，提供一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)、想法和概念[10]?？紤]到家用機(jī)器人的商業(yè)應(yīng)用的歷史很短，許多設(shè)計(jì)師會(huì)感覺(jué)相對(duì)較新的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
DRE在兩種觀點(diǎn)中反映了長(zhǎng)期的互動(dòng)。首先，這個(gè)框架描繪了所有時(shí)間階段的機(jī)器人互動(dòng)的整體性和關(guān)系的觀點(diǎn)（圖1：上）。它允許設(shè)計(jì)師輕松地計(jì)劃如何選擇自己的設(shè)計(jì)會(huì)影響整體的用戶(hù)體驗(yàn)。第二，它打破了根據(jù)時(shí)間的四個(gè)階段全面的經(jīng)驗(yàn)，并提出了如何隨著時(shí)間的推移去發(fā)展互動(dòng)模式（圖1：下）。在本節(jié)中，我們創(chuàng)建了最初的概念，以幫助指導(dǎo)設(shè)計(jì)師如何從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度運(yùn)用這些到實(shí)際的交互設(shè)計(jì)中。
DRE“整體”觀：研究結(jié)果表明，機(jī)器人引起物理空間、家庭成員和預(yù)定任務(wù)的動(dòng)態(tài)的相互作用。這些關(guān)系是相互關(guān)聯(lián)和相互關(guān)系的。在設(shè)計(jì)上，它意味著，設(shè)計(jì)者應(yīng)首先闡明三個(gè)相互作用的屬性：環(huán)境背景、用戶(hù)檔案和任務(wù)特點(diǎn)。設(shè)計(jì)師也可以利用映射到這個(gè)框架及其相互作用思路的DRE整體構(gòu)想，并與我們描述的五個(gè)關(guān)系輕松地創(chuàng)建互動(dòng)的情景（4的R.1-R.5部分）。交互方案將有助于揭示在一個(gè)整體的用戶(hù)體驗(yàn)設(shè)計(jì)的長(zhǎng)處和弱點(diǎn)。
DRE“接受前”觀：接受之前，人們認(rèn)為機(jī)器人作為一個(gè)功利的工具。他們圍繞中心任務(wù)績(jī)效（如地板清潔）設(shè)想機(jī)器人的試驗(yàn)，如它如何兼容不同類(lèi)型的物理空間（如地板類(lèi)型）和持久地良好的運(yùn)行。當(dāng)對(duì)兼容性和耐用性很高的期望沒(méi)有實(shí)現(xiàn)時(shí)，人們失去了進(jìn)一步使用機(jī)器人家電的興趣。設(shè)計(jì)蘊(yùn)涵著難以想象的重要性，詳細(xì)列出障礙會(huì)限制機(jī)器人家用電器實(shí)行獨(dú)立、自主經(jīng)營(yíng)。以倫巴為例子，設(shè)計(jì)師可以建議擁有一個(gè)大車(chē)輪作為潛在的要求，以防止機(jī)器人卡在電線(xiàn)和雜物上。
DRE“領(lǐng)養(yǎng)”觀：當(dāng)戶(hù)主首次運(yùn)行機(jī)器人時(shí)，他們對(duì)機(jī)器人表現(xiàn)出強(qiáng)烈的社會(huì)反響并從事探索活動(dòng)，如在戶(hù)外和臺(tái)球桌上運(yùn)行。他們開(kāi)始察覺(jué)到它不僅是一個(gè)工具也許還是一個(gè)栩栩如生的代理。人類(lèi)和機(jī)器人之間的社會(huì)關(guān)系的啟發(fā)，有助于在實(shí)驗(yàn)中增加情感和娛樂(lè)價(jià)值。它留下幾個(gè)交互設(shè)計(jì)的影響。首先，設(shè)計(jì)師可以實(shí)現(xiàn)在開(kāi)頭表現(xiàn)動(dòng)作來(lái)增加情感和娛樂(lè)價(jià)值。其次，設(shè)計(jì)師可以考慮讓機(jī)器人展示并理解社會(huì)行動(dòng)，如能夠問(wèn)候和揮手。最后，設(shè)計(jì)師可以提高安全系統(tǒng)以保護(hù)人對(duì)機(jī)器人進(jìn)行的隨機(jī)試驗(yàn)，如在高的地方運(yùn)行它。同時(shí)，機(jī)器人應(yīng)該能夠通過(guò)明確的錯(cuò)誤反饋來(lái)通知參與者實(shí)驗(yàn)所造成的技術(shù)問(wèn)題。
DRE“學(xué)習(xí)/適應(yīng)”觀：首次采用之后，人們持續(xù)地花費(fèi)時(shí)間和精力作出必要的調(diào)整，如改變家具布局。此外，戶(hù)主帶著機(jī)器人從事各種社會(huì)公益活動(dòng)并開(kāi)始賦予它一個(gè)唯一的身份（例如姓名、性別、個(gè)性）。進(jìn)一步說(shuō)，機(jī)器人會(huì)改變?cè)诩依锏纳鐣?huì)角色。他們引起更多家庭成員之間的合作以完成一個(gè)手工任務(wù)，這些任務(wù)在機(jī)器人使用之前曾經(jīng)屬于一個(gè)人的（例如媽媽的清潔）。這一發(fā)現(xiàn)表明，即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的功利機(jī)器人，只要它具備適應(yīng)社會(huì)規(guī)則的能力就可以成為長(zhǎng)期被接受的關(guān)鍵。為了提高其代理和獨(dú)特的特點(diǎn)，機(jī)器人應(yīng)該能夠認(rèn)識(shí)到自己被賦予的特點(diǎn)。進(jìn)一步說(shuō)，機(jī)器人需要識(shí)別家庭成員不同的反應(yīng)來(lái)提供個(gè)性化的互動(dòng)，如觸發(fā)與兒童的同伴關(guān)系。設(shè)計(jì)機(jī)器人的關(guān)鍵因素，是能夠根據(jù)家庭中社交需要去學(xué)習(xí)和發(fā)展。
DRE“使用/保留”觀：在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期，倫巴已成為專(zhuān)業(yè)的工具來(lái)保持房子的清潔。然而，為了適應(yīng)無(wú)差錯(cuò)的自主操作，戶(hù)主實(shí)施了幾個(gè)戰(zhàn)略，如局部和旋轉(zhuǎn)清潔區(qū)。默認(rèn)情況下，機(jī)器人應(yīng)該能夠繪制整個(gè)房子的局部清潔程序以減輕用戶(hù)的智力負(fù)擔(dān)，特別是那些年輕或技術(shù)上天真的人。此外，他們還應(yīng)該讓用戶(hù)選擇是否在整個(gè)房??子或家中的一個(gè)特定區(qū)域運(yùn)行機(jī)器人。除了操作策略，與會(huì)者特別強(qiáng)調(diào)在家庭的例程中納入一個(gè)全新的任務(wù)，使他們能夠保留使用和維護(hù)可靠。然而，一些參與者很容易忘了定時(shí)清洗機(jī)器，從而導(dǎo)致性能故障。為了維持良好的質(zhì)量性能，機(jī)器人應(yīng)該能夠激活自啟動(dòng)通知模式，及時(shí)提醒用戶(hù)的操作和維護(hù)。最后，我們的參與者試圖制定其他相關(guān)任務(wù)戰(zhàn)略，如精心選擇大本營(yíng)的地方。我們的參與者尋求一個(gè)不是那么顯眼但可見(jiàn)的地方，足以提醒用戶(hù)它的存在和繼續(xù)使用。它表明，機(jī)器人的外觀設(shè)計(jì)也應(yīng)精心打造，并允許用戶(hù)自定義機(jī)器人的外觀和感覺(jué)，使在他們的家中協(xié)調(diào)或者脫穎而出。
7 結(jié)論
在這篇文章中，我們?cè)噲D了解家用機(jī)器人的長(zhǎng)期相互作用。為了在互動(dòng)中研究時(shí)間的影響，我們進(jìn)行了長(zhǎng)期的實(shí)地考察，我們把30個(gè)機(jī)器人分發(fā)給30戶(hù)家庭，并觀察他們接納和使用機(jī)器人超過(guò)六個(gè)月。在這項(xiàng)研究中獲得的結(jié)果超出我們的意想，我們了解到人們?nèi)绾谓邮軝C(jī)器人作為家庭的一部分。根據(jù)研究結(jié)果，我們朝著建立一個(gè)家用機(jī)器人生態(tài)學(xué)（DRE）的框架邁出了第一步，它闡明了機(jī)器人與周?chē)募揖迎h(huán)境創(chuàng)造的整體和時(shí)空的關(guān)系。我們認(rèn)為這樣的銜接，可以幫助設(shè)計(jì)人員更容易接近長(zhǎng)期與機(jī)器人互動(dòng)的復(fù)雜性。
? 考慮到倫巴是一個(gè)只進(jìn)行吸塵的相當(dāng)基本的機(jī)器人，我們承認(rèn)我們框架理論的局限性。我們預(yù)計(jì)，至少在三個(gè)方面與先進(jìn)的家用機(jī)器人的互動(dòng)模式將變得更加生動(dòng)。首先，我們建議DRE的第六種關(guān)系：家中智能家電的交互代理關(guān)系。這種特殊的關(guān)系并未出現(xiàn)在倫巴的研究中，因?yàn)檫@種機(jī)器人并不具有與其他機(jī)器人進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)溝通的能力。然而在即將到來(lái)的未來(lái)，我們可以很容易地設(shè)想一個(gè)保安機(jī)器人在家里用無(wú)線(xiàn)攝像機(jī)和其他機(jī)器人溝通（[4]中所示）。第二，機(jī)器人將作為一種社會(huì)行為者超過(guò)作為一種工具。目前服務(wù)型機(jī)器人主要作為一種根據(jù)用戶(hù)需要執(zhí)行任務(wù)的工具。例如，當(dāng)人們要清理時(shí)才運(yùn)行倫巴。在未來(lái)，機(jī)器人將有望根據(jù)用戶(hù)行為和用戶(hù)檔案來(lái)處理復(fù)雜的任務(wù)和管理智能技術(shù)，如記憶和通知調(diào)度，并提供個(gè)性化的服務(wù)（[10]中詳細(xì)說(shuō)明）。這意味著，未來(lái)的機(jī)器人可能會(huì)作為社會(huì)行動(dòng)者，根據(jù)需要自主確定和執(zhí)行的任務(wù)而無(wú)需用戶(hù)輸入。最后，我們?cè)O(shè)想機(jī)器人將充當(dāng)中間人，引導(dǎo)人們改變現(xiàn)有的環(huán)境。隨著映射房子和跟蹤導(dǎo)航路徑的能力的增強(qiáng)，未來(lái)家用機(jī)器人會(huì)巧妙地感知和避開(kāi)障礙物。他們甚至可能會(huì)伸縮機(jī)械手臂，根據(jù)自己的需要調(diào)整環(huán)境。與其他消費(fèi)機(jī)器人更多的個(gè)案研究將有助于驗(yàn)證這些對(duì)目前DRE的預(yù)想。盡管如此，我們希望我們的初步嘗試創(chuàng)建的DRE會(huì)引起其他研究人員之間關(guān)于如何將其納入日常機(jī)器人的設(shè)計(jì)長(zhǎng)期的互動(dòng)的學(xué)術(shù)興趣。
致謝
我們感謝參與這項(xiàng)研究的所有參與者。我們也感謝捐贈(zèng)倫巴的iRobot公司。
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