以用户为中心的机器人宠物伴侣设计，涉及养老院居民-机器人互动和与居民、工作人员和家庭的焦点小组:定性研究

简介

背景

世界各地的人口正经历人口结构的转变，随着预期寿命的延长，达到退休年龄或以上的人口比例越来越大[1］．这对卫生和社会护理资源造成压力[2]，因为人体功能一般会随着年龄的增长而退化[3.］．由于缺乏资源，护理院愈来愈依赖药理学[4]，这可能会产生严重的副作用，增加心血管事件的风险[5，以及死亡率[6］．Steptoe等[7的研究表明，这些挑战表明对保持幸福的研究越来越有必要。改善幸福感的一种心理社会方法是使用陪伴机器人[8］．研究最多的伴侣机器人是海豹帕罗[9-11]，据报道其益处包括减少痴呆患者的躁动和抑郁[12，13]，更能适应压力反应，减轻照护提供者负担[14]，并显著改善痴呆患者与日间护理人员之间的影响(感觉/情绪)和沟通[15］．进一步的研究表明，帕罗可能会减少精神活性药物和镇痛药物的使用[16，甚至降低血压[17］．然而，广泛实施Paro的一个特殊挑战是它的价格约为5000英镑(约6900美元)，这限制了能够受益的人数[18］．护理员在以往的工作中认为，这个价格对护理院来说太高[18]，表明该设备与使用环境不匹配。

此外，积极的结果也被质疑过于乐观[19］．一项将活跃的帕罗机器人与毛绒玩具进行比较的研究发现，帕罗机器人的好处仅限于参与[8］．罗宾逊等人[20.]发现对抑郁没有主要影响(仅在孤独方面有显著下降)。Thodberg等[21对比了活体狗狗与帕罗治疗的6周时间，发现两种方法都没有改善抑郁症。莫伊尔等人[22]也发现在一项大型随机对照试验中，对帕罗的反应存在相当大的差异。这种差异可能是由许多因素造成的，比如参与者的孤独，因此需要这些设备，以及参与者对动物的喜欢/不喜欢。然而，设计缺陷可能限制了更广泛的接受。例如，评估帕罗是否适合痴呆病房的研究表明，它可能需要适应一些环境，例如，它的发声可能令人痛苦[23］．此外，虽然机器人宠物的比较还很缺乏[9]，当提供替代设备与帕罗进行比较时，老年人表现出对熟悉的宠物(猫和狗)的显著设计偏好，这表明当提供首选设备时，老年人的接受度较低[24］．因此，Paro的设计可能不符合用户需求，此外，在现实世界采用的可负担性方面，用户上下文的匹配也很差。机器人宠物的实现和影响可能更符合以用户为中心的设计方法，以确保设备符合用户需求和使用环境。

以用户为中心的设计是让利益相关方参与产品开发的所有阶段，以创造有效、高效并满足特定用户目标的产品[25］．莫伊尔等人[2]建议让消费者参与伴侣机器人的概念化、开发和测试，因为这可能提高适当性和实用性，促进接受度，从而最终使用[26］．戴利-琼斯等[25提出了以下4个关键活动的循环:指定用户/组织的需求，理解和指定设备的使用背景，生产原型，并进行基于用户的评估。因此，本研究旨在解决这些活动中的第一个，并通过让关键利益相关者参与机器人评估和设计讨论，提供对用户需求的理解和规范。

考虑到伴侣机器人研究中对Paro的巨大选择偏差，Paro的设计和成本挑战是有问题的[9-11]，从而限制了替代设备证据基础的形成，并限制了对最终用户感知的理解。我们以往的工作[24]通过比较老年人(作为终端用户)和机器人专家(作为开发人员)对适合老年人的机器人宠物设计的看法，确定了该领域中以用户为中心的设计的重要性。我们的研究结果显示，在认知上存在明显的不匹配，老年人更喜欢熟悉的、不太复杂的设备，比如“众人的欢乐”(JfA)猫和狗，而机器人专家则更喜欢有潜力的帕罗。然而，我们有一个相对较小的老年参与者样本，他们比养老院的居民更独立，而是生活在有支持的生活环境中。因此，本研究旨在为养老院居民的用户需求提供洞察，以指导以用户为中心的伴侣机器人设计，并对未来的机器人设计具有启示意义。

先前的研究

Kachouie等人[9]进行了一项回顾，并注意到缺乏可用的伴侣机器人比较研究，这限制了将Paro与其他选择进行比较的能力，并限制了理解以用户为中心的设计需求。少数可用的比较研究包括Heerink等人的工作[27他们比较了4个机器人，并询问医护人员哪些特征最重要。此外，15名痴呆症患者与每个机器人互动1分钟，研究人员观察并计算他们的反应，如拥抱、亲吻和微笑。护理人员的调查结果显示，狗狗最重要的特征是有柔软的皮毛、看起来像真实生活中的宠物、有合适的声音等等。然而，这项研究的一个问题是，主要关注护理提供者的看法，而不是老年人自己作为设备的最终用户的意见。研究表明，一个人的利益相关者类别会影响技术接受度[28，29］．从病人到非正式照护者再到专业人员，不同利益攸关方群体对卫生保健支持的感知需求各不相同[30.]，因此，在最终用户和护理提供者的类别之间，首选的功能可能不同。该研究也没有包括帕罗进行比较。由于Paro是目前研究最充分的伴侣机器人[10，似乎任何同类机器人的比较都必须包括Paro。作为回应，我们直接比较了帕罗的备选方案。Heerink等人研究的另一个可能的局限性[27的问题是机器人表现顺序明显缺乏随机性，这可能会导致偏见，以及对观察的依赖。观测方法的缺点包括霍桑效应、观测者偏差、实时观测中遗漏的信息以及观测后验证观测事件的方法有限[31］．作为回应，我们使用记录设备，允许多个研究人员回顾和分析结果，就像之前与帕罗和老年人的研究一样[8，从而提高了效度。

Lazar等人[32同样旨在“重新思考”老年人机器人宠物的设计，并对41名独立生活的老年人进行了焦点小组讨论，讨论围绕机器人伴侣的问题，如机器动物的虚构、机器人的社会角色和互惠。参与者被介绍到6种设备。结果表明，人们对机器人作为伴侣存在一些紧张情绪，特别是在小说和缺乏人类接触的情况下。参与者更喜欢柔软、可爱和娱乐的设备。然而，这项研究的一个问题是，其中的6种设备都不是专门为老年人设计的，它们主要是色彩鲜艳的儿童玩具。在不适合机器人的环境中使用机器人可能会造成负面的刻板印象[2，这可能解释了老年人对使用这类设备的抵触。

之前的研究同样调查了机器人不同美学和行为的使用。琼斯等人[33为普通人群参与者提供具有不同程度的兽形类狗行为的机器人，并使用李克特量表(Likert scale)探索满意度和在互动中坚持的意愿。他们发现，外表和行为都不会影响参与者的表现评级，而且在自我报告的挫败感、兴奋感或对互动的坚持程度上也没有显著差异。这可能表明动物形态设计是不必要的。然而，自2008年的研究以来，机器人技术的进步有可能改善了对动物行为的模仿。此外，这项研究的一个潜在问题是Roomba机器人吸尘器的使用。尽管这个机器人装饰着眼睛、耳朵、尾巴和斑驳的皮毛，但它并不是专门设计为伴侣的，这可能限制了参与者在动物形态或非动物形态条件下与机器人联系和反应的能力。作为回应，我们比较了一系列机器人的美学和行为，包括动物机器人和作为伴侣设计的玩具，以及一些专门为老年人设计的玩具。

现有文献证明了先前工作的局限性，包括缺乏适当的比较装置[27，32，33只关注单一设备，限制了对功能和设计的充分意见[8，34，35］．以前的工作也指出，许多机器人设计研究只关注一个利益相关者群体[28]，例如护理人员[27或独立的老年人[32]，而用户对机器人宠物的需求和体验仍有待探索[36］．在这里，我们的目标是帮助解决这种情况。

方法

设计

这是一个定性的以用户为中心的设计研究，在5个护理院涉及自由互动和焦点小组。养老院的居民同意参与并参与与设备的自由互动，然后是焦点小组，这两个过程都被记录下来。为了公平和实用性，所有希望体验宠物的家庭成员都可以与这些设备进行互动，尽管这些互动没有被记录下来。在完成各自的小组讨论之前，工作人员和住院医生的家属观察了两组住院医生与机器人的互动(图1)．普利茅斯大学卫生学院伦理委员会给予了伦理上的批准。所有参加焦点小组的参与者都有同意参加研究的精神能力。

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材料

一般材料包括2台摄像机和记事本。摄像机被用来捕捉音频记录，用于转录和分析，视频还确保研究人员分析记录时可以检查机器人居民指的是谁，但视频片段没有用于其他分析。使用记录设备比以前使用的观测方法更有效[27］．建议视频和音频记录提供更大的生态有效性，数据比传统的观察笔记更准确地反映了分析中的经验和环境[37］．此外，通过这种方法，可以在事件发生后复查记录，以验证观察结果，减少遗漏的信息，并可以由多个研究人员进行分析，限制观察者的偏见，提高分析的整体质量[31］．

机器人

本研究使用8个机器人和玩具进行比较，如图2．选定的机器人提供了一系列熟悉或不熟悉/神话的化身，各种柔软的毛茸茸的或塑料外壳，以及各种各样的交互类型和技术复杂性。人们熟悉的机器人代表是家庭宠物(猫或狗)，这些动物是大众更熟悉的动物，而不常见的宠物则被认为是不熟悉的。

所包含的设备提供了一系列美学、技术和行为特征供比较。其中一些(Paro、Miro和Pleo)是无可争议的机器人，它们具有先进的技术，可以进行智能响应。大多数提供发声、互动和动作(Paro、Miro、Pleo、JfA猫和狗，以及Furby)，而有些是被动或不活跃的(Perfect Petzzz [PP]狗和刺猬)。

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过程

研究人员(HB、KE和DS)走访了5家养老院，在空房设置了机器人互动站，为参与者提供了桌子和椅子。在访问之前，居民、工作人员和家属被告知了研究，并被邀请参加和参与。如果愿意，所有有能力同意的居民都被邀请参加。居民、工作人员和家庭成员为记录机器人互动和焦点小组提供书面知情同意。住院医生被邀请2到4人一组进入房间，工作人员和家属被邀请观察住院医生的互动，不干涉治疗过程。在一个环节中，机器人被分组呈现，其中Pleo、Miro和PP狗是一组;Paro, JfA狗，和JfA猫在另一组;最后一组是Furby和Hedgehog [24］．每组受试者的集合呈现顺序采用随机数发生器随机化，以避免呈现偏差。

在最初的演示中，居民与设备进行了互动，每组设备展示大约10到15分钟。在与三组患者进行了大约30到45分钟的互动后，研究人员把所有设备都拿回到桌上，开始了焦点小组讨论。Nygard [38]提到使用提醒可以帮助记忆衰退的人收集数据;因此，在讨论期间，所有设备的可见性非常重要。我们采用结构化的面试时间表(文本框1)，用于所有利益相关者类别，并要求家庭成员和工作人员在回答时考虑护理人员。工作人员和家属还被问及实施的实际性问题，这里没有报道。护理人员和居民家属在观察居民互动后，共同参加了单独的焦点小组，以便获得知情的意见。工作人员和家属不仅观察了征得同意的住院者的互动环节，还观察了在征得同意的住院者焦点小组完成后，所有护理院住院者之间的自由互动环节(这些整个疗养院的自由互动环节没有被记录)。这确保了所有居民都有机会体验机器人，并允许工作人员和家属提供知情的意见，即使少数居民同意参加焦点小组。焦点小组的持续时间为30至60分钟。

数据分析

居民-机器人自由互动和焦点小组的音频记录被逐字转录，并使用NVivo软件(QSR International)和演绎主题分析进行分析。专题分析是一种有用而灵活的方法，可提供丰富而详尽而复杂的定性数据[39］．演绎分析被选为研究探索与特定问题相关的认知。通过熟悉、初始代码形成和在检查主题、定义主题并在这里报告它们之前将代码整理成主题，在所有可用数据中确定了公共线程。由2位研究者(HB和KE)进行分析，对初始代码进行比较，并共同制作后续主题。编码是自反性的，在整个分析过程中不断演变，随着研究人员对数据概念化的发展，最初的代码被拆分、组合或重命名[39］．两位研究人员的一致意见有助于令人信服的解释的有效性。居民的自由互动完全按主题进行报道，而焦点小组的结果则在定性引用的旁边以数字形式显示，这是因为根据证据的编码和计数，与特定问题相关的答案(结构化访谈时间表)适合进行数字比较。

结果

参与者

五间护理院参与其中，我们从中招募了65名参与者(表1)，由三组被认为对伴侣机器人实施有影响力的利益相关方组成，包括居民、工作人员和家庭成员。这5家疗养院组成了一个有目的的样本，管理者愿意参与，但包括了一系列的居民，从那些更有能力的人，到那些需要显著水平的支持。一号院舍照顾身体有残疾和体弱的人士，以及需要日常生活照顾和支持的人士。2号家庭的大多数居民都很有能力并且能够执行他们自己的ADLs。第三家有许多患有不同阶段痴呆的居民，他们需要ADLs的支持。第4家是一家养老院，住户的依赖性更强，其中许多人患有痴呆、精神疾病、听力障碍、中风和身体残疾，行动不便，依赖于对ADLs的支持。最后，5号养老院的住户通常都很有能力，很少有人患有痴呆症(尽管有些人有思维混乱的迹象);因此，他们不需要太多的照顾。其中四间院舍为安老院舍，另一间为护养院，但由一名注册护士提供护理服务不同。大部分参与者为女性(表2)．虽然所有居民都被邀请与机器人和设备互动，但视频互动和焦点小组的入选标准如下:提供知情同意的能力和参与意愿。任何没有同意能力的居民都被排除在直接数据收集之外。

以下结果分为两部分:(1)在对养老院居民与设备的自由互动进行主题分析时产生的主题，提供了对当前可用设备的设计和特征感知的见解;(2)与居民、工作人员和家庭成员讨论新伴侣机器人设计的焦点小组结果。

第一节:自由互动的主题分析

自由互动中的主题

在焦点小组讨论之前，在居民参与的自由互动中，分析确定了5个关键主题，即设计的熟悉度、机器人动作、体现、可接受性和机器人作为焦点。虽然下面的叙述中有一些证据，但进一步的例子证据可在多媒体附录1．每个报价都提供一个唯一的标识符，P代表参与的居民，后面是护理院的编号。

熟悉

自由互动过程中的证据强烈支持通过编码(1)对熟悉动物的偏好，(2)塑料和不熟悉的设备是婴儿化的，(3)不熟悉的设备是不可识别的，(4)机器人排斥。居民们一再表示，他们更喜欢“看起来像动物的东西”

我更喜欢自然的东西，最好的是那只猫
(P1_Home_4)

这表明，老年人可能有过和熟悉的家庭宠物为基础的动物化身的偏好。这些不熟悉的设备被描述为“不是你在家里能找到的那种生物(Paro)”，尽管它的化身不协调，但Paro“仍然是我的最爱，因为它太柔软了”[P3_Home_5]。相反，另一位居民感到无法享受帕罗，他说

你住在水里，而我讨厌大海[帕罗]
(P4_Home_5)

另一位居民表示，他们不喜欢帕罗，“因为它不自然”[P7_Home_3]，可能是指家里有一只海豹，或在他们的腿上抚摸一只海豹。陌生的Pleo甚至被告知

没人能像你妈妈那样爱你了，不不不，对不起
(P1_Home_5)

除了普遍不太受欢迎之外，不熟悉的设备被认为更适合“孩子”。其他意见如下:

受小孩子欢迎[Miro]
(P2_Home_4)

年幼的孩子会喜欢玩这些[Miro]
(P2_Home_4)

这对孩子来说没什么问题[Pleo]
(P5_Home_1)

我的曾孙女会喜欢的[Pleo]
(P11_Home_1)

一个小男孩可能会喜欢[米罗]
(P11_Home_1)

我应该给孩子这样的东西[Furby]
(P6_Home_1)

更适合小孩子，他们会喜欢的[帕罗]
(P2_Home_5)

因此，设备的玩具形象可能会产生婴儿化的感觉。这些评论几乎都是针对帕罗、普莱、菲比或米罗的。在与Pleo和Paro互动时，一些居民甚至表示“我们一定是疯了”[P7_Home_5]和“我们疯了，我们疯了”[P5_Home_3]，尽管一位与Paro和JfA狗互动的居民也觉得“人们看到我现在会觉得我傻”[P1_Home_2]。虽然参与者都很开心，但有些人显然觉得有些机器人设计不合适。

你在愚弄我们，你知道吗?(帕罗)
(P4_Home_5)

他们表示，它看起来像玩具，不熟悉的设计产生的积极反应最少。参与者有时报告说不熟悉的设备无法识别，这表明刺猬“可能是一只鸭子”或“一只咩咩的羊羔”，而Furby可能是“一只蝙蝠”。然而，也有一些关于机器人排斥的报道。

[把它拍开]对我来说不是
(P4_Home_3)

我不想要它[Furby]
(P4_Home_3)

这些都与Pleo、Furby、Miro、刺猬或Paro有关。

我不喜欢白色的那个。我不知道。她有点，不，没有什么能鼓励我去碰它。不，我做不到。不，我会远离它[帕罗]
(P5_Home_3)

不熟悉的帕罗也引发了令人惊讶的想法，一位居民建议他们“明天晚上喝茶时”吃海豹，还有两位居民评论人们是如何“剥你的皮做外套”的[P4_Home_5]，或者他们是如何“一出生就被活剥了”的[P5_Home_1]。因此，对老年人来说，使用熟悉的化身似乎很重要，以增强积极的反应和可识别性，并减少婴儿化和拒绝的机会。

机器人的行动

居民当然支持移动和设备交互的重要性，通过代码重要的表达和行为．在与JfA猫互动时，一位居民评论说:“我喜欢它[…]，因为它的活跃和反应”[P5_Home_5]，另一位评论说:“这只猫很好，不是吗，很活跃”[P3_Home_5]。居民们似乎明白大多数机器人都在和他们互动。

当你说话时，它会回答你。当你说话时，它会回答，因为它能听到你声音的震动。所以她才会接电话
(P5_Home_1)

参与者特别称赞狗“动了动脸”和猫“打呼噜”。他们还称赞了眨眼的设备。

看我闭上的眼睛[帕罗]
(P1_Home_4)

眨眼的眼睛很可爱[猫]
(P2_Home_4)

设备的眼睛显得很重要，Furby的眼睛被描述为“漂亮的动画眼睛，真的很特别”。非互动性设备被视为“只是一个装饰品，我喜欢移动设备”。例如，PP中的狗，虽然被称赞为“看起来像动物的东西”[P5_Home_5]，但被认为是“死去的[…]可怜的老家伙”[P5_Home_5]。对一些参与者来说，Pleo的活动和动作甚至似乎减少了一些与它不熟悉的橡胶化身相关的厌恶。

他是最活泼，最棒的[Pleo]
(P7_Home_3)

他更活跃了[Pleo]
(P7_Home_3)

尽管JfA猫的叫声和呼噜声明显可以接受，但通过代码，一些证据出现了反对JfA狗的叫声不发声．与会者对JfA犬的评价如下:

你不是在叫吗，你不需要叫
(P1_Home_3)

没有吠叫
[[P2_Home_4]]

它是只好动物，但不应该叫
(P2_Home_4)

你就不能闭嘴吗?
(P2_Home_1)

这些结果表明，这些设备会产生“很多噪音”，这“会刺激其他居民”。虽然动作和互动显得很重要，猫的呼噜声很受欢迎，但JfA狗的声音似乎有些不受欢迎。

体现

虽然在早期的主题中讨论了熟悉的动物化身，但这里的居民根据代码提供了进一步的见解理想的美学，不要太大或重搭，柔软的感觉,视之为有生命的存在．人们特别希望机器人的眼睛和脸具有美感。

你有一张漂亮的脸，真的[JfA猫]
(P6_Home_5)

在所有的设备中，Furby的眼睛特别有表现力。

我喜欢它的眼睛[Furby]
(P6_Home_5)

帕罗还有一双大眼睛，看起来很吸引人。

那双大眼睛，是的，那双大眼睛[帕罗]
(P2_Home_2)

他的睫毛!(帕罗)
(P2_Home_4)

居民们还对机器人的大小和重量发表了评论。他们普遍认为帕罗“有点大”[P4_Home_5]和“相当重”[P1_Home_4]，一位居民说“[不]喜欢他的重量[…]不适合我”[P2_Home_1]。有一次，Miro和JfA狗分别被描述为“太大了”[P6_Home_3]和“大了”[P3_Home_3]。除了需要熟悉的身体，迷人的脸和眼睛，适当的大小和重量，居民非常喜欢柔软的毛茸茸的设备。

我喜欢它们柔软的口感，真的很好[帕罗]
(P3_Home_5)

参与者“不喜欢[…]橡胶”或塑料做机器人外壳，因为“你不能抱它”[P11_Home_1]。有趣的是，居民们也对机器人内部的感觉发表了评论，称它们“真的很坚固”[P7_Home_3]，这种刚性让机器人“看起来就像死了一样”[P6_Home_3]。另一位居民认为Pleo“内部像水泥一样坚韧”。尽管现有设备有局限性，但居民经常把机器人当作生物，把它们当作有生命的人来对待。

你喜欢挠肚子吗?
(P6_Home_5)

居民们问机器人是否会“咬人”[P1_Home_3]，并说它们可能“生病了”[P1_Home_3]，比如当Miro被关闭时。一名参与者甚至温和地对一个设备说:“亲爱的，我不会伤害你[JfA狗]”，这表明社交品质与设备有关。

可接受性

重要的是，从主题来看，机器人似乎在养老院居民中有良好的接受度魅力，所有权,技术的兴趣．居民们通过普遍的正面评价来展示自己的可爱度，比如“他[Paro]是不是很帅”[P3_Home_3]和“他很漂亮[PP Dog]”[P3_Home_3]。参与者通常在测试过程中爱抚、拥抱、挤压和亲吻这些设备。

我爱它，我爱羊毛[吻刺猬5次，紧紧拥抱]
(P8_Home_5)

参与者非常喜欢机器人，许多人表示有兴趣拥有或饲养动物。

他是我的[PP狗]
(P1_Home_3)

成交，我想要那只刺猬
(P11_Home_1)

我要你睡我的床!(帕罗)
(P8_Home_5)

许多居民还自发地给这些设备起了名字，比如“Chatterbox [JfA猫]”[P1_Home_2]，“snow [Paro]”[P1_Home_2]，“Ginge [JfA猫]”[P5_Home_5]，“Lassie [JfA狗]”[P1_Home_3]。居民对机器人所涉及的技术的兴趣表明他们对这些设备有一定程度的了解，参与者知道这些是机器人或玩具，而不是活体动物，但无论如何他们都很乐意与之互动。参与者问“它是如何工作的?”[P2_Home_2]或“什么是能源?””[P2_Home_4]。居民们经常问“谁做的?”[P1_Home_5]，并评论说“我想看看它们里面有什么”[P5_Home_5]。

焦点

从分析中得到的最后一个主题是焦点，来自代码对话．这个主题代表了参与者在自由互动(关于机器人)中彼此交谈的时间，证明了设备可以提供一个话题来促进居民之间的对话。下面列举了一些例子，但总的来说，最终的对话是幽默和愉快的，其中一个焦点小组爆发出了“窗口里的狗狗多少钱?”

其中一段对话是这样的:

照看我的猫!
P2_Home_5:这是一只狗，亲爱的[笑]
P1_Home_5:[笑]我确实需要去看眼镜店，不是吗?

另一段对话如下:

他在嘲笑你[菲比]
他笑是因为我在挠他的肚子
哦，我还以为他在嘲笑你呢!(笑)
P8_Home_5:[笑]他可能是!

第二部分:焦点小组的结果

包括居民、家庭成员和工作人员的焦点小组的结果总结如下，尽管进一步的例子证据可在多媒体附录2．每一个报价都被分配了一个唯一的标识，P代表参与的居民，F代表家庭成员，S代表工作人员。图形表示源自数据中的通用代码。

喜欢动物

一些参与者选择了多个设备作为他们的首选设备。居民、家属和工作人员都比较喜欢JfA猫(图3)．JfA狗是居民和工作人员的第二大首选设备，而Paro是家庭成员的第二大首选设备，也是工作人员的第三大首选设备。

‎ 把这个图

偏好的原因

居民们选择他们喜欢的设备最常见的原因是它“看起来很真实”。图4)．居民们可能也认为熟悉的装置是最真实的，暗示这只猫“非常真实[…]不像那只海豹”。员工们最喜欢的原因是，这种设备代表了他们熟悉的动物，比如猫或狗，因为“每个人都会抚摸猫或狗，谁会抚摸海豹呢?””[S2_Home_1]。对于家庭成员来说，最常见的偏爱原因是柔软的毛感，使它们“非常有触感”。居民们也对美观和柔软的设备感兴趣，而工作人员则对互动和平静的设备感兴趣。

‎ 把这个图

新型机器人的设计

与会者重申切合实际和熟悉的设计的重要性，并提及一些设计改进及提高实用性的措施。一位居民表达了去除声音的愿望。

没有声音，会把人吵醒。
(P1_Home_3)

这得到了一位家庭成员的支持，他认为机器人可以感知什么时候该安静。

当他们睡着了，它就睡着了，不会打扰他们。
(F3_Home_1)

她想要的特征还包括“温暖的东西，在她的腿上呜呜叫”。一名工作人员觉得“呼吸很好”。参与者也很看重这个装置“把头转向你”，并表现出对你的关注。一些家庭成员和居民希望得到命令反应，如“狗应该坐起来乞讨”[P3_Home_3]或“想像狗一样玩”[F1_Home_2]。

对于身体，参与者讨论了“重量”[S8_Home_4]，因为“它可以轻一点”[F1_Home_4]。这与“猫的体型适合躺在他们的腿上，它非常适合躺在他们的腿上”有关。“太重”的设备，比如“Paro”，对于“非常虚弱的老年人”来说可能不太“容易使用”。参与者认为，未来的设备肯定应该“看起来像[居民]过去拥有的东西，否则对他们来说将是陌生的”。一名工作人员还认为，他们可以“在身体上更柔软”，而不是在柔软的表面下感觉“机器人”。

考虑到实用性，该设备应该是“健壮的”[S1_Home_1]。一些与会者还要求机器人“脱掉外套”[S2_Home_1]，因为“它需要可清洗”[S6_Home_4和S5_Home_4]。家属们还评论说:“这种布料……你能把它脱下来洗吗?”因为它们太旧了，会变得又油腻又脏”[F3_Home_1]，“过一段时间就会变得很脏”[F2_Home_1]。

新机器人的能力

居民们一致认为，新机器人的能力应该包括“互动”，因为“这是机器人的理念”[P2_Home_1]，当它“和我说话，看着我”[P5_Home_1]时，它的能力就会受到重视。交互性的重要性在对PP Dog的批评中得到了支持，因为“你想让它玩，就需要更多的动作”[P11_Home_1]。工作人员和家庭成员一致认为，它应该“回应她”[F1_Home_5]，“它必须是交互式的[…]，这样居民们就有东西可以思考了”[S2_Home_2]。

命令响应再次被提及。

如果它能说[…]翻身或乞求就好了
(S1_Home_1)

如果你让它停止移动或坐下，它就会给它们一些可能已经忘记的词汇。
(F2_Home_1)

“有点像温度，有点像温暖”的评论再次提到了温暖的用法。目光接触或察觉到的注意力当然得到了赞扬，评论说“寻找他们[…]头部移动，眼睛睁开和闭上”[S1_Home_3]。这样的搬迁涉及到相当简单的技术，工作人员觉得“(帕罗)可能真的太复杂了，无法满足(居民的)需求”[S1_Home_1]。

一些居民的命令响应的可能性可以通过建议制作一个“适应人”的设备来解决，宠物可以“和平和放松[…]，但在需要的时候做其他事情”，“如果你要做什么，让它的范围更广，让它尽可能适应”[S10_Home_5]。

感觉

所有类别的参与者都支持未来机器人设计的柔软毛茸茸的化身(图5)，被认为“摸起来很舒服”[S2_Home_1]，“他们可以抚摸它”[S2_Home_1]，这“更有治疗效果”[S1_Home_5]。人们通常不喜欢塑料或橡胶，因为“你不会得到橡胶动物”，而且它可能“太冷”。一位居民喜欢所有的机器人，并觉得“橡胶机器人无论如何都能互动，所以我没有偏好”[P7_Home_5]

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表情和行为

与会者谈到“面部”表情是“人们看的第一件事”的重要性。工作人员也觉得如果“眉毛和眼皮动起来”“会很好”。与面部表情相关的是设备看着用户的样子。

它有表情，看着你。
(P2_Home_1)

那种注视，那种互动。
(S5_Home_4)

望向你。
(S12_Home_4)

这也与眼睛设计的重要性有关。

眼睛，眼睛。
(P1_Home_4)

看他的眼睛在动。
(P2_Home_4)

此外，呼吸和“呼噜声”也受到了赞扬。

当她意识到它在呼吸时，她想，啊，她想听。
(S1_Home_3)

呼吸是放松的。
(S5_Home_5)

我喜欢听它们呜呜叫。
(P8_Home_5)

呜呜叫被认为对有听力障碍的人有用，因为“你可以感觉到猫在呜呜叫，即使它们听不到”[S8_Home_5]人们喜欢的其他行为包括猫“打滚”，因为“它们的动作让它们看起来更真实”，“更有趣”。命令响应再次被提及，例如“给我一个爪子”[F1_Home_1]。

动物表现情绪被认为是很重要的，可能是通过已知的行为，如“为狗摇尾巴[…]猫打呼噜”[F1_Home_1]，或者可能是通过灯，设备可以“点亮来显示它们的情绪”[S2_Home_2]。一般来说，参与者认为该装置应该表现为“快乐的”[F1_Home_2]，但确实可以根据居民的需要进行调整，因此机器人可以根据每个居民的需要设置为“冷静的，或快乐的，平静的”[S2_Home_2]情绪。

应避免的设计特征

设计功能以避免收到较少回应(图6)，可能是由于其他地方的讨论，但居民、家庭成员和工作人员最常提到要避免的特征是塑料化身。工作人员还认为机器人不能在地板上自主移动，这很重要，因为这可能会造成“危险”。人们还认为，这些设备不应该移动得“太快”[S5_Home_4]，或发出“太大”[F1_Home_4]或“一直”，因为它可能“激怒其他居民”[P2_Home_4]。参与者认为设计应该避免像玩具一样，Miro、Pleo和Furby被描述为“孩子气”。家庭成员认为，居民可能会“生气”，因为给他们的机器人太像玩具了，他们把玩具机器人比作“儿童拼图”。

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会说话的

在说人类语言的设备上没有确定的答案。图7),尽管结合不是说反应与动物的声音人们的反应是，谈话远不太可取，但仍有一些与会者感兴趣。渴望说话的原因包括“言语治疗”[F1_Home_1]“鼓励[居民]说话”[F2_Home_1]的潜力。一些工作人员认为，如果机器人会说话，住院医生“可能更能表达自己的感受，而不是对护理人员或医生做什么”。一些居民认为这将是“美妙的”[P6_Home_1]，并希望“如果他回嘴”[P1_Home_3]，因为这“将是非常有趣的”[P2_Home_5]。然而，其他居民回答说:“我会说你疯了，我也疯了，在拐弯处转得很好，很正常。”家庭成员和工作人员也担心这“太奇怪了”，或者可能导致“感官过载，就像处理为什么一只猫在和我说话”，甚至会“打扰”[S6_Home_4]。

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个性化

大多数参与者普遍对个性化设备持积极态度，能够选择“自己喜欢的颜色”[P2_Home_1]，“我喜欢哪只动物”[P6_Home_1]，甚至是“他们过去养过的宠物”[S1_Home_2]，这可能会在他们的记忆中“激发出一些东西”[F4_Home_4]。一些参与者认为现有的设备不需要改进，因为“它们已经做得很好了，不是吗?”员工们担心个性化机器人不“划算”。他们的评论是“机器人对他们来说很有个性[…]每个人都会有不同的看法”[S1_Home_1]和“当那个人走了，那个动物对其他人来说就不重要了”，但后来无意中发现了“改变外表”的想法[S1_Home_2]，因此可以定制“每个动物都有一个机器人框架，然后你可以改变外壳”[S1_Home_3]。拥有独立的封面也意味着封面是“可洗的”[S1_Home_5]。让居民参与制作外壳也很有趣，工作人员建议居民可以“编织和钩针”，制作出类似手工刺猬的东西。参与其中并创建或个性化设备“会让他们感觉自己是某个东西的一部分”，并帮助他们“更加依恋”设备[S3_Home_2]。

现实的和熟悉的

参与者讨论了它看起来“逼真”和“栩栩如生”的概念[P8_Home_5]，进一步是一个熟悉的动物“他们可以联系”[S1_Home_3]，特别是一个“家畜[…]我不知道海豹是否也会下来”[F2_Home_2]。所有的小组都支持更现实和熟悉的化身，Miro被描述为“太未来”[S1_Home_2]，而Paro在设定中感到不协调。

为什么家里会有封印，你不会。
(F1_Home_1)

相比之下，熟悉的动物得到的评价如下:

这只猫很容易让人产生共鸣。
(F1_Home_1)

如果他们能意识到，治疗效果会更好。
(F3_Home_4)

每个人都会抚摸猫或狗。
(S2_Home_1)

熟悉的动物的好处包括它“刺激了他们的记忆”，因为它代表着“我认识的东西”。不熟悉和不现实的形式被认为“更适合有学习障碍的人”或“儿童”[F4_Home_4]。极少数居民对不现实的身体体现感兴趣，因为“它会吸引你的目光，因为它是不同的”[P2_Home_5]。

保持一个机器人

在问题10中，参与者被问及是否可以为居民的利益留下一个设备，他们希望留下哪一个(如果有的话)。

与问题1中对JfA猫和狗的偏好相似，参与者的综合选择是倾向于保留JfA猫，其次是JfA狗(图8)．共有47人回答了这个问题，其中45人同意保留设备，只有2人回答“不”[P7_Home_5]。一些家庭成员和工作人员选择保留帕罗，但这一设备不是居民选择的。

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总结

最喜欢和最可能被采用的设备是JfA猫和JfA狗。基于焦点小组和自由互动，综合证据产生了一个配方针对养老院居民的未来机器人宠物，基于居民自身、家属和护理团队的用户为中心的输入。具体要求如下:(1)表现得熟悉和真实(狗或猫)，以避免婴儿化，(2)柔软和毛茸茸的，(3)看着用户，眨眼，展示表情，有迷人的眼睛，(4)呼吸，呼噜声，和温暖(有听觉障碍的人的触觉反应)，(5)大小和重量合适，可以舔腿，(6)噪音和发声的音量和频率可调节，(7)可拆卸的皮肤清洁，(8)可定制的外观，(9)可能响应命令，(10)可能有更逼真的机器人内部(11)可能感知何时关闭，(12)可能适应每个使用者的需要(例如，根据平静、舒缓或娱乐的要求表现出特定的情绪)，(13)有说话的能力(进一步研究)。

讨论

概述

这项工作为养老院居民、家庭成员和护理人员关于伴侣机器人宠物的设计和使用的观点提供了重要的见解。这项研究表明，大多数居民、家庭成员和工作人员对机器人宠物的总体接受度较高，他们会选择自己喜欢的设备，并表示如果有机会，他们会养一个机器人。这项工作还强调了一些有趣的设计考虑。

主要结果

证据表明，最重要的设计要求是熟悉动物的身体和柔软的毛茸茸的外壳，与之前的工作一致[27，32］．然而，包括居民在内的一些参与者报告说，感觉没有交互性重要，尽管有不受欢迎的橡胶外壳，但Pleo的活跃交互性创造了积极的吸引力。有趣的是，除了软壳之外，参与者对温暖感兴趣。对这种触觉特征的渴望可能与人类使用触摸作为一种主要的非语言沟通渠道有关[40］．社交接触在亲社会和联系行为中发挥着重要作用，甚至在人类和机器人之间也是如此。40］．人类皮肤有专门的感受器来处理情感接触[41]，因此，机器人提供的触觉反馈是未来发展的一个关键考虑因素。这个作品中讨论的另一个以前没有探索过的特征是机器人的感觉内部．参与者觉得JfA的猫有点僵硬，其他居民则评论说，在设备柔软的外表下，机器人的感觉很硬。因此，可能有改进的价值感觉在机器人的内部，更进一步的外壳，也许提供额外的填充柔软或复制一个现实的身体框架。

关于熟悉度，我们知道帕罗设计了不熟悉的密封体现，以避免人们的期望[42］．Paro是研究得最充分的伴侣机器人[10];然而，莫伊尔等人[8]之前在一项随机对照试验中发现老年人对帕罗的反应有相当大的差异，一些居民排斥这种密封。我们的研究表明，这可能是由于Paro的不熟悉体现，因为我们研究中的居民有时会排斥Paro，以及其他不熟悉的设备(Pleo和Miro)，而最好的接受度和偏好显示为代表家庭宠物的熟悉设备(JfA猫和狗)。有些设备被认为更适合儿童，可能是因为它们更像玩具(颜色鲜艳的Furby或橡胶Pleo)，或者因为它们是不熟悉的化身，通常不会在养老院找到，因此显然是玩具。这应该进一步调查，以考虑不熟悉或玩具相似对感知婴儿化的任何影响。任何婴儿化的证据都会支持Sparrow和Sparrow提出的伦理问题[43，讨论机器人宠物对老年人的不适宜性。在这项研究中，一些居民报告说，使用这些设备时感觉“疯了”或“像傻瓜一样”，尽管这并不一定是负面反应，还需要进一步探索。家庭成员对不熟悉的设备表现出一些异议，并认为居民可能会生气，有人将老年人的玩具机器人比作儿童的拼图游戏。因此，使用熟悉和可识别的化身对老年人增强积极反应和可识别性，并减少可能的婴儿化和排斥相关的风险似乎很重要。除了熟悉之外，参与者还希望机器人表现得尽可能真实和逼真，因为现实的化身似乎减少了设备作为玩具的感觉。

使用熟悉和真实的动物化身可能会引起欺骗的伦理担忧，如果机器人看起来太像生物。《麻雀与麻雀》前情提要43)表明，享受机器人宠物需要人们欺骗自己，不相信这种互动的真实性;然而，本研究中的养老院居民表现出了良好的接受机器人的能力，尽管他们对设备的技术有意识和兴趣，因此意识到它们的非生物性质。相反，居民确实把机器人视为有生命的人，我们的样本只包括有能力同意的居民。患有痴呆症(无行为能力)的居民确实可能在这类设备的真实性质上被欺骗[44］．一些家庭成员对他们的亲属与机器人互动提出了伦理担忧，尤其是不熟悉的机器人(例如，将机器人与儿童的拼图进行比较)，一位居民的亲属在之前的工作中确实提出了一些反对意见[23］．虽然居民们没有直接报告冒犯行为，但他们确实表示，不熟悉的设备更“孩子气”。因此，使用伴侣机器人的伦理考虑需要进一步研究，特别是考虑到熟悉和现实的设备，它们可能比Paro等设备更具有欺骗性。我们在其他地方讨论过机器人宠物的伦理考量[45］．

关于机器人的外观，眼睛和脸的设计似乎特别重要，就像设备看起来看着用户一样。参与者提到，居民们自然最喜欢看脸和眼睛，参与者似乎更喜欢“有生气的”和“大的”眼睛。关于机器人的体型大小，如前所述，这项研究证实了Paro对于老年人来说确实太大了[10］．参与者报告说，居民们通常身体瘦弱，经常和他们腿上的机器人打交道，帕罗太重了，使用起来不舒服。同样，JfA犬的直立姿势也不被认为是最适合膝盖的。这里看到的对Paro的体型和体重的负面反应可能有助于进一步解释之前工作中对Paro的一些负面反应[23]，结合反对使用不熟悉设备的证据，可以对伴侣机器人研究中帕罗的持续选择偏差提出质疑[9，10］．

关于交互性和展示行为，Moyle等人[8的研究表明，帕罗比毛绒玩具更有吸引力。在这里，利益相关者确认了同伴机器人对运动和互动的需求，将无生命选项视为装饰品和漂亮的东西，而不是同伴，因此暗示运动/互动产生了社会实体的感知。然而，所需的互动性水平仍然不确定。这项研究的参与者报告说，他们更喜欢JfA猫和狗，就像我们之前对一个更小、更独立的老年人样本进行的研究一样[24，这表明没有帕罗复杂的设备可能被证明是足够的伴侣。与帕罗的人工智能、传感器(包括触摸、声音、光和位置)和定制响应相比，JfA设备只对触摸和声音做出响应，具有有限的固定动作范围。事实上，一名员工报告说，帕罗的技术对这个客户群来说太复杂了。一般来说，期望的动作包括看向用户，打滚，摇尾巴，表达，呼吸，可能的感觉温暖。我们对命令响应有一些兴趣，对机器人说话也有不确定的意见，正如我们之前的工作所见[24］．然而，本研究在探索互动性需求方面的一个局限性是交互时间短。更复杂的技术和互动可能会在长期使用中更好地保持用户粘性。对Paro的纵向使用已有一些研究[13]，但有关平价设备的文献通常很有限，这降低了我们对长期互动所需要的互动性的理解。尽管我们的另一项研究表明，在6个月的时间里，经济实惠的宠物没有新奇效果，但该研究只包括了2个实施地点[46]，为进一步探索可负担得起的机器人的纵向研究留下了空间。本研究中探索互动性的进一步限制是，我们的样本只包括有同意能力的居民，他们不太可能被诊断为中度或重度痴呆。患有中度至重度痴呆的居民对互动机器人的反应可能不同。

与机器人行为相关的另一个方面是发声。此前，Robinson等[23的研究表明，帕罗的发声可能会让痴呆病房的病人感到痛苦。在这项工作中，我们还发现，居民不喜欢大声或频繁的叫声，特别是JfA狗的吠叫。相比之下，在焦点小组中，许多居民评论了猫的呼噜声和叫声的价值，所有利益相关者小组的参与者都对制造动物声音的设备做出了积极的评价。一些居民甚至讨论了听觉反应对视力受损的老年人的价值。这一因素显然需要进一步的具体查询可接受的发声类型、频率和音量。

因此，这项研究有助于以用户为中心的关于体现、行为、交互性和发声的讨论，尽管还需要进一步的研究。还出现了一些其他有趣的特性。特别是，对呼吸和温暖的兴趣意味着生活模拟功能应该考虑纳入未来的工作。出于对共享物品不干净的担忧，出于卫生目的的可拆卸毛皮引发了进一步有趣的讨论。尽管这项研究是在COVID-19大流行之前进行的，但在当前背景下，疗养院中共享机器人的感染控制考虑尤其相关[47，48］．

该研究还暗示了机器人在交流方面的一些潜在好处，尽管互动时间短，特别是通过主题机器人作为焦点．这与最近一项关于负担得起的机器宠物影响的范围审查的结论一致[49］．在我们的研究中，住院医生很有可能会参与更多关于机器人的对话，因为它们是新的和令人兴奋的，再次证明了评估任何新奇影响的要求[50]，进一步探索我们之前对平价宠物的研究[46]，以及使用这类设备进行的现有影响研究数量有限[49，51］．

优势和局限性

这项工作的优势包括3类利益相关方(居民、家庭成员和护理院工作人员)的参与和基于第一手观察的回应的考虑，从而确保知情的意见。利益相关者类别之间的视图可能有所不同[28，我们的研究发现，住院医生、工作人员和家庭成员对许多特征的反应具有良好的一致性。最大的差异是机器人说话，居民和家庭成员不太果断，而工作人员对机器人说话的反应更消极。也许这代表了护理人员低估的一个未满足需求领域。未来的工作可能会进一步探讨这一点，但可能应该将最大的权重应用到最终用户的角度。虽然更广泛的利益相关者的可接受性对于设备的采购、便利和维护至关重要，但最终用户对功能的感知可能是最重要的。未来的工作还可能寻求进一步扩大利益相关者的类别，包括独立生活的老年人，并比较更有能力的老年人对机器人的偏好。这项工作还回应了一个已确定的文献空白，即缺乏伴侣机器人比较研究[9］．以前可用的比较研究主要集中于护理提供者的投入，缺乏Paro作为比较器[27]或使用专为老年人设计的伴侣机器人[32］．这些限制在本工作中得到了回应。与之前的研究相比，这项工作的另一个优势是机器人呈现顺序的随机化。序列位置效应理论表明，第一个和最后一个出现的项目可能比序列内的项目更容易被记住(首因效应和近因效应)[52]，特别是当与可能有认知障碍的老年人合作时，表达的方法需要额外的考虑。为此，我们对机器人的展示顺序进行了随机化，并在焦点小组期间将所有的机器人一起表示，以确保所有的设备都被记录在短期记忆中进行讨论和比较。正如已经讨论过的，这项工作的局限性包括互动时间短和只包括有能力同意的居民。短的互动时间可能导致了一种新奇的效应，这意味着需要用更廉价的设备进行更长期的研究，以探索纵向参与。未来的研究可能还会考虑其他符合这里的设计要求，但有额外功能需要探索的设备，如JustoCat。另一个可能的限制是，我们专注于明确的设计偏好，而不是长期参与或幸福结果。然而，本着以用户为中心的方法[25]，了解用户需求是以用户为中心的设计必不可少的第一步。基于本研究的结果，未来的机器人开发可能会更准确地满足用户的需求，并提供更一致的结果。此外，廉价JfA设备的可接受性和偏好为未来的研究提供了空间，考虑这些宠物的长期试验，以评估它们对健康的影响。

结论

疗养院的居民、家庭成员和工作人员都普遍开放和接受使用陪伴机器人宠物，尽管由于熟悉的化身，人们对JfA猫和狗表现出非常强烈的偏好。与会者讨论了许多设计特点，如柔软的皮毛、交互性、漂亮的眼睛和动作似乎都很重要。不熟悉的化身和看起来像玩具的人产生的积极反应较少。还需要进一步的工作来确定功能的优先级，并更好地理解这些设备的合适尺寸和重量。由于这项研究表明养老院的居民对负担得起的JfA设备有很强的接受度，因此需要进一步的工作来探索设备的使用和影响，例如这些熟悉的机器人宠物，在这种环境中。