留守儿童占我国儿童总数的21.88%,截止2015年11月有6877万人,其中农村留守儿童4051万人,城镇留守儿童2826万人。我国留守儿童的问题随着农村留守儿童向城镇留守儿童的转移有了新的突破口,网络等通讯技术的普及使儿童与父母有更多机会建立更加密切的联系和互动。儿童陪伴机器人的设计研究尚处于起步阶段,大部分机器人并没有将学习机和陪伴机器人进行差异化设计,儿童陪伴机器人的预期成果具有较高的使用价值和社会效益。本文首先从我国的留守儿童现状出发,分析国内外服务机器人设计研究现状,明确以农村留守儿童和城镇留守儿童为本次研究的目标用户。其次,针对本文研究内容需求,总结了6-11岁留守儿童生理及心理特征、交互行为内涵以及交互设计原则和方法等数据和理论基础。然后,针对本次研究内容,进行桌面研究,并在此基础上对农村留守儿童及城镇留守儿童进行访谈和交互研究,分析用户在使用产品时对交互反馈、物理操作、智能感应和其它部分的体验反馈,通过对目标用户与儿童陪伴机器人的交互行为特征研究,挖掘用户需求寻找现有产品使用痛点,归纳总结留守儿童陪伴机器人的交互设计准则。接着,详细阐述了儿童陪伴机器人的设计概念,在反馈数据的基础上,分析其功能需求、操作需求和产品目标,归纳出儿童陪伴机器人的情感交流、一致性、体验参与等原则。最后,以创建人物角色的方式概括目标用户的人物形象,并提出留守儿童陪伴机器人设计方案,以实践留守儿童陪伴机器人设计理念和原则,并对其作出进一步的明确和丰富。通过研究表明,将留守儿童陪伴机器人的沟通链接功能最大化,使其作为留守儿童与父母及相关人士的沟通渠道,能有效帮助留守儿童与他人建立联系从而帮助他们的健康成长。而在交互设计中,使机器人与儿童建立良好的陪伴关系,提高留守儿童对机器人的使用率,帮助儿童更好的理解机器人操作,是让机器人能够更好的完成对留守儿童的相关关键服务得以完成的重要因素。