随着电商经济的高速发展,物流行业对无人配送车的应用需求不断增长。现阶段国内外对无人配送车的研究局限于自动驾驶相关技术的实现层面,而对无人配送车的设计、应用情境以及人车之间的交互关系研究相对欠缺,存在用户交互体验不佳、接受度不高以及人机协作不自然等问题,限制了无人配送车的应用与普及,其需要更智能的感知能力以及更自然的交互方式来完成配送任务,以应对不同情境下的用户需求。将设计对象、应用情境等诸多因素纳入到无人配送车的设计研究中,有助于推动无人配送车由技术驱动型向用户体验驱动型转变,因此,在无人配送车的设计研究中引入情境感知的理念具有重要意义。本文基于情境感知的理念,结合自然人机交互的关键技术,展开对无人配送车的设计研究工作。首先,通过对情境感知相关概念及无人配送车交互方式的研究,分析情境感知在无人配送车设计中的应用价值。基于对无人配送车任务流程及期间用户行为特征和心理认知的研究,提取任务、用户和环境情境中的关键因素,结合用户需求提出无人配送车的设计目标。基于情境感知的理念和关键技术,提出无人配送车的设计策略及其造型结构和自然交互界面的设计原则,并在此基础上构建无人配送车的情境感知及自然人机交互系统。其次,基于用户参与式设计和启发式研究法,构建不同任务情境下的自然交互手势集。基于自然人机交互中机器视觉、图像处理和机器训练等关键技术,使用Kinect深度传感设备采集手势训练样本,使用Adaboost算法完成机器训练,构建可被调用的无人配送车自然交互手势识别模型,并验证了其在复杂背景及光照环境下的识别效果。再次,在设计策略和相关设计原则的指导下,完成对无人配送车的硬件布局、造型结构和自然人机交互界面的设计实践。结合Kinect设备以及训练得出的交互手势识别模型,分别在硬件方面基于Arduino平台构建无人配送车的自然交互系统仿真模型,在软件模拟方面基于Unity3D软件构建可实现自然手势交互的用户操作界面原型。最后,基于无人配送车自然交互系统仿真模型以及用户操作界面原型,模拟无人配送车的实际任务情境,完成对无人配送车交互系统的可用性测试和评价,验证了本文的设计研究成果的合理性。