《基于人因工程的老年人多功能轮椅优化设计研究17000字（论文）》

]。上海交通大学研制的“交龙”智能轮椅曾服务于上海世博会和老年福利院，并引起了较大的反响。“交龙”智能轮椅通过一块触摸屏、摄像头、麦克风与用户进行交互，用户只需要说出目标位置，轮椅就能自动的搜索目标位置，自主的运动到目的地。在运动期间，“交龙”智能轮椅能够对运动路线上的行人等动态障碍进行躲避。用户也可以直接通过麦克风说出设定的指令来控制轮椅。重庆邮电大学的国家信息无障碍工程研发中心致力于开发多模态的控制方式来控制轮椅。通过肌电识别、脑电识别、视觉跟踪等技术，他们针对智能轮椅开发了基于手腕弯曲度、基于眼电EOG、基于运动想象脑电EEG、基于眼球跟踪的视觉跟踪等控制方式，大大提高了智能轮椅的可操作性。第二章轮椅的适用人群和种类解析2.1轮椅适用人群分析1.老年人：老年人是常见使用轮椅的使用人群，也是特殊关护人群，他们当中有是因为年老病患，需要轮椅解决代步及生活自理，还有一部分是因为年老体弱，不能长时间站立或者需要身体支撑，这时候，对于老年人，就需要身体承托工具，轮椅就是最好的选择。2.瘫痪：瘫痪它是随意运动功能的减低或丧失，是神经系统常见的症状，瘫痪是上、下运动神经元、锥体束及周围神经病变所致。瘫痪患者几乎完全卧床或轮椅代步，因为身体机能病变，需要轮椅更多的支撑和使用依赖。3.下肢残疾：下肢残缺或者躯干畸形、麻痹导致人体运动功能丧失或障碍。这个时候，身体移动或者简单的生活辅助就需要轮椅的支撑和帮助。4.骨科患者：骨科患者通常见有四肢及脊柱骨折、外伤所致原因、脊柱脊髓损伤、颈肩腰腿痛、关节炎、运动创伤、周围神经损伤等疾病和损伤。由于身体主要支撑受损，所以在骨科患者中，部分身体平衡和支撑就需要轮椅辅助，对使用者来说，我们在针对性观护过程中就需要对患者进行直接有效的帮助，使之尽快能康复，并趋于自理状态。2.2现有轮椅研究当下轮椅可以分为手动型、看护型、智能型等种类。手动型轮椅：是指自己用手去驱动轮椅，让轮椅移动，这要求使用者身体素质较好，大多是近距离移动。看护行轮椅：看护型轮椅的动力来源是出自看护者或者电动驱动，这类轮椅的使用者，大多情况是重病患者，自身不能驱动轮椅，因此在换乘位移时必须考虑臂靠的形状和拆卸的便携性，其轮椅的重量比较重。智能轮椅：智能轮椅这类轮椅，是把移动机器人技术智能应用在轮椅上，将机器视觉、自主定位以及导航避障、运动控制等模块的技术进行融合。当前市场的同类产品发展及运用相对滞后，所以市场同类产品都是以少数国外技术垄断，价格较高，对大多数轮椅使用者都难以承担，但其具有很强的优越性，国内研究机构、生产厂家还是大力研发智能轮椅。2.3设计要求智能轮椅的使用人群为行动不便的老年人和下肢残障人士，他们对于座椅的功能性和舒适性较普通人要求更高，因此智能轮椅尺寸参数需参考人因工程学理论和人体测量学数据。智能轮椅中的人因工程学设计，特别注重用户使用时的生理及心理反应，并为此进行科学的实验和大量的计算与分析，从而为轮椅的设计提供科学可靠的参考数据。结合人因工程学中的各项人体尺寸，我们通常从下面几个方面进行轮椅的人性化设计：（1）椅面高度椅面高度是指轮椅坐板距离地面的垂直距离，椅面设置过高，大腿肌肉会受到挤压；设置过低，又会增大背部肌肉的负荷，因此选取适宜的椅面高度非常重要。人体正常坐姿下，大腿与座板近似水平，小腿自然垂放，脚掌平放在地面上，椅面高度与人体小腿长度和足部高度尺寸相关。为了使本产品尽可能的适用于大多数人群，小腿加足高尺寸选择439mm，考虑到轮椅站立辅助轮和脚踏板尺寸，（2）椅面深度椅面深度是指椅面的前边沿至后边沿的距离，与人体坐深尺寸相关。椅面深度不足，将影响人体坐卧时的稳定性，椅面过深，不仅会使背部缺乏支撑而极易疲劳，而且椅面深度超过膝盖窝会妨碍人体的站立，适宜的椅面深度不仅应该给予臀部充分的支撑，而且使腰部得到靠背的支撑，此外，座椅前端应跟小腿保持一定距离，即使大腿避免挤压，又使小腿能够自由活动。（3）椅面宽度椅面宽度是指椅面的左边沿至右边沿的径向距离，与人体臀部宽度有关。人体坐立时，臀部肌肉放松，所以椅面宽度尺寸一般应大于臀部宽度尺寸，以方便人体活动和姿态切换。（4）靠背高度靠背高度是指靠背下沿至上沿的距离，与人体坐高有关，一般轮椅靠背上方安装有头枕，本文靠背高度依照颈椎点高选取。考虑到轮椅中靠背与椅面存在一定夹角，靠背高度一般小于人体坐姿尺寸。（5）靠背宽度靠背高度是指靠背左沿至右沿的径向距离，与人体最大肩宽有关。（6）椅面倾角椅面倾角是指椅面与水平面之间的夹角。一般情况下，椅面稍向后倾斜，一方面，可防止坐立时臀部向前滑动，这对于轮椅的使用人群来说非常重要，另一方面，由于重力作用，椅面后倾可以使背部更好的与靠背贴合，起到支撑、降低背肌静压的作用。但是如果座面过分后倾，人体坐立时，脊椎因身体前屈而受到拉伸，腰椎曲线发生变形，同时腹部受到挤压，这样不仅带来不适感，长期下来，还会给人体带来生理上的伤害。（7）靠背倾角靠背倾角是指靠背与椅面之间的夹角。靠背后倾与椅面后倾目的相似，一是防止人体向前滑动，二是引导腰弯部分贴合在靠背上，使脊柱保持自然形态，消除疲惫感。（8）扶手高度扶手高度是指人体手肘椅面的垂直距离。扶手具有支撑手臂重量、减轻肩部负担的作用，在坐姿变化时，扶手可以帮助人体保持平衡和稳定。

第三章轮椅技术分析3.1国内外的技术和现状智能轮椅通常是由一台控制电脑和一台移动的机器人组成。最早的相关设计开始在1986年，轮椅智能化设计是视觉控制[2]。后面，IBM将轮椅放在移动机器人上，通过传感器、超声、操纵杆实现了机器人的移动和壁障等功能。经过20多年的开发，世界各国的研究者相继开发了多种智能轮椅平台。我国也进行智能轮椅的开发，不过研究比较晚，我国也是根据自己的优势和特点进行的，开发了具有中国特色的系统平台。其中包括中科院的交互式智能轮椅、嵌入模块式智能轮椅，上海交大多功能轮椅，深圳研究院的基于人体动作的智能轮椅等。在控制结构方面，当下诸多的智能轮椅采用了主从式控制方法。系统部分负责系统的整体控制，还有对各个子模块的协调使用、任务计划、及人机交互等。在控制模式方面，主要有三种模式：自动、半自动及手动模式。在自动模式下，使用者对人机界面设定目标，然后通过自身获得环境信息完成目标的路径规划和跟踪。国外的中高端轮椅的功能及使用体验，很多部分的设计也算是关爱设计的，但现在设计的这款关爱型轮椅，和同类有关爱设计的轮椅的明显区别是，增加了很多环境感知模块，现有技术高度集成并数据呈现至可交互系统，这样的交互及控制系统的配合使用，让老人的轮椅使用过程中，可以方便及时的和家人、朋友和社区医疗联系沟通，相关的健康生理数据也能共享至社区医疗等，同时，还有轮椅的基本信息数据交互方式的查看及操作，休闲娱乐模块的身心放松，这样的设计，就解决了常规轮椅的功能单一，只解决了基本代步的问题。所以，这样的关爱设计是立体交互式的关爱，在设计上有区别与国外进入的中高端轮椅中的关爱设计。3.2智能轮椅的关键技术智能轮椅作为服务机器人的一种，涉及到多种机器人技术。最主要的技术包括导航技术，人机接口技术等。3.2.1导航避障技术智能轮椅作为残疾人和老年人的代步工具，导航就成了核心的问题。移动机器人的导航一般依靠其他传感器感知外部环境和自身的位置，并对当前的运动状态进行分析，自主地计算出前进的方向、速度等参数，随时调整机器人的运动状态，引导机器人安全的到达目的地。为了感知外部环境和推算自身的位姿信息，智能轮椅一般配备有多种传感器。例如，红外传感器，超声波传感器，激光探测器，视觉传感器等用来感知外部环境的变化；编码器，陀螺仪，电子罗盘等用来对轮椅自身的位姿进行估算。导航技术中一般又都包含有多传感器融合、自动定位、自动避障、运动控制等几个核心的模块[12]。（1）多传感器融合由于轮椅所处的环境一般是非结构化的，环境信息可能随时在发生改变。出于实时性的考虑，智能轮椅必须以较高的速率来处理高速采集回来的数据，及时对外界环境的变化做出反应和判断。因此，智能轮椅需要通过多个传感器同时采集数据，快速的对传感器数据进行分析，获取环境信息。为了得到自身的位置，智能轮椅必须在轮椅运动学模型的基础上，根据多个传感器的数据对自身位置进行计算。通过多传感器数据融合算法对所有的数据进行分析、融合之后，最终为轮椅的导航提供有效的环境信息和运动参数等[10]。（2）自动定位智能轮椅作为移动机器人的一种，位置信息是最基本也是最重要的信息。因此，定位技术也被摆在了十分重要的位置。在忽略环境高度变化的情况下，智能轮椅的运动范围可以看成是在同一个水平面，机器人定位就是确定机器人在平面上的位置（x，y）以及前进角度θ。至今为止，已经发展出多种机器人定位技术，例如，GPS定位、基于航位推算的定位、基于路标的定位等等。其中，GPS定位属于绝对定位，它是依靠机器人上的GPS模块，通过卫星进行定位。但是GPS定位技术有比较大的局限性，在室内等信号较弱的地区则难以定位。基于航位推算的定位主要是通过编码器、陀螺仪、电子罗盘等设备采集移动机器人的数据，并根据相应的运动学模型进行推算，大概估计出当前机器人的位置。基于航位推算的定位主要的缺点是存在一定的误差，在没有外部标识可供修正的情况下，误差会随着运动范围的增大而增大。基于路标的定位则是通过人为的在环境中设置一些机器人能够检测到的标识物体，一般这些标识都携带固定的位置信息等。当机器人检测到这些标识物时，机器人就可以根据标识物的信息对自身的位置进行确定和修正[3]。（3）自动避障自动避障技术主要是依靠外部传感器检测环境信息，不断调整机器人的运动状态和运动轨迹，寻找一条到达目标位置的无碰撞路线。避障技术主要分为两类：对环境建模的方法和轨迹规划的方法。基于对环境建立模型的常用方法有人工势场法，方向区间柱图法等。这些方法主要是通过对检测到的环境进行划分，建立相应的数学模型和评价函数。例如，人工势场法是引入力场的概念对障碍物建立斥力的模型，对目标点建立引力的模型。根据评价函数的最优准则选择参考的运动路线。另外一类就是基于轨迹规划的避障算法，分为全局路径规划和局部路径规划。全局路径规划需要提前知道环境的所有信息，而局部路径规划则是依靠传感器检测出局部的环境进行路径规划，不完全依赖全局地图[3]。（4）运动控制智能轮椅需要承担使用者的重量，因此对功率和续航能力有较高的要求。智能轮椅一般配备有大功率的直流电源和转矩足够大的直流电机减速箱组合。智能轮椅的运动最终都是通过轮椅的运动学模型转换到电机的驱动上。在智能轮椅的运动过程中，轮椅需要跟踪上选定好的运动轨迹，引导自身到达目的地。运动控制技术可以使得轮椅在较短的时间内跟踪上期望的路线，并保证跟踪误差在一定的容忍范围之内。为了提高智能轮椅的舒适性，智能轮椅的运动控制需要保证轮椅运动轨迹的光滑和运动过程的平稳。智能轮椅中常用的运动控制算法包括，PID控制算法、模糊控制算法、基于李雅普诺夫理论的控制算法、最优控制算法、神经网络算法等[5]。3.2.2人机交互技术人机接口是用户和机器人之间建立联系、进行交互的模块。友好、便捷的人机交互接口对智能轮椅的残疾人用户来说非常的重要。合理、便捷的人机接口可以使用户操作起来更加方便，减少用户的操作负担。用户不需要对智能轮椅的运动进行过多的干预就能达到用户预期的目的。多样化的人机接口可以增加智能轮椅的可操作性和使用范围，用户可以根据自身的情况选择最适合的交互接口和控制方法。智能轮椅中常用的人机交互接口有视觉控制接口、语音控制接口、脑机控制接口等。（1）视觉控制接口视觉控制接口是通过视频捕捉设备获取用户的某些特定的动作，例如，眨眼、闭眼、移动头部等，来控制人机界面上的功能按钮或者直接控制智能轮椅的运动。视频捕捉设备首先采集图像数据，锁定人的面部区域，从面部区域中提取出眼睛等特征，从而跟踪人眼的运动，并通过机器视觉的算法计算人眼的运动状态，对人眼的运动进行分析，匹配，进而实现对智能轮椅的控制[15]。（2）语音控制接口语音控制接口主要是依靠语音识别技术对用户说出的指令进行实时的识别，并发送给智能轮椅等执行机构，控制智能轮椅进行对应的动作。近年来随着语音识别技术的突飞猛进，越来越多的设备都集成了语音识别技术来与用户进行交互。例如，国内的科大讯飞开发的语音识别引擎已经占有国内中文语音技术市场60%以上的市场份额。国外的google也开发了自身的语音识别系统，支持英语、俄语、法语等多国语言的识别。集成语音识别技术后，智能轮椅可以对用户的指令进行快速的识别，并作出对应的反应。语音识别技术的发展大大的推动了语音控制接口在智能轮椅上的发展[15]。（3）脑机控制接口脑机控制接口是最新兴起的一种人机交互方式。通过这种方式，用户可以不通过肢体的运动，仅仅依靠大脑产生的脑电信号就能操控智能轮椅。脑机接口技术是多学科融合的结果，它深度融合了医学、神经学、信号处理、模式识别等多门学科的技术。基于神经学的理论，人脑的活动程度和释放的脑电信号的强弱与外界刺激、人当时的思维状况等有着密切联系，不同的外部刺激诱发的脑电信号也不同。脑机接口技术通过脑电帽等设备采集人的大脑电信号，并对采集到的数据进行滤波、特征提取、分类识别等处理，最后估计出大脑的状况，并通过最后识别出来的结果对轮椅进行控制[15]。3.3老年人轮椅产品调研及需求分析3.3.1访谈调查分析经过前期的资料收集和市场调研后，对目前正在使用轮椅的几位老人进行了访谈，进一步了解目前老年人对轮椅的使用情况和目前轮椅的功能，并通过访谈，发现目前轮椅的不足之处，为之后的设计方案提供参考和思路。以下为访谈的内容：受访人1：翁女士年龄：74岁目前生活环境、健康状况如何？翁女士：目前和老伴一起生活，身体还行，但是眼睛有点老花，腿脚也不太方便，去年开始使用轮椅；目前用的是普通轮椅。目前轮椅有什么不方便的地方？翁女士：主要有时候坐太久了难受，然后得有人推，或者自己用手滑，自己一个人的时候想去哪里不太方便。想要什么样的轮椅翁女士：想要个电动的，自己能走，不用费力推，当然要操作简单，自己记性不太行，然后眼睛也有点老花，然后就是价格便宜点最好。受访人2：罗先生年龄：78目前生活环境、健康状况如何？罗先生：这两年身体有点变差了，加上老伴去世了，平时住在儿子这里。目前轮椅有什么不方便的地方？罗先生：现在用的是电动轮椅，平时儿子工作没空陪，所以买了个电动轮椅，方便自己出去逛逛公园啥的，主要就是感觉有点重。想要什么样的轮椅罗先生：想要有一些汽车的功能，比如照的灯，有时候晚上出去逛个公园回来不方便，有的地方看不太清路，功能多一点，价格不是问题。受访人3：李女士年龄：72岁目前生活环境、健康状况如何？李女士：身体还行，平时和女儿住在一起，女儿比较孝顺。目前轮椅有什么不方便的地方？李女士：目前用的是电动的，操作起来挺方便的，就是自己平时一个人无聊经常会自己出去逛逛，然后经常会操作不好，撞到石头什么的。想要什么样的轮椅李女士：想要个能放音乐的，方便逛公园买买菜的时候听听歌，然后要有个能放菜的地方。通过对老人的随机访谈，了解到了目前轮椅的使用情况及他们对轮椅的需求，也给我提供了创新方向。3.3.2老年人对轮椅的人性化需求以上，老年人对轮椅的人性化需求可以总结为：安全舒适。老年人年纪大了以后，对产品难免会缺乏安全感，尤其是使用电动轮椅时，可能经常操作不好，撞到石头跌倒等问题；且老人经常坐着，对腰背的压力比较大，所以舒适也很重要。功能合理。可能很多人会忽略老年人的需求，觉得老年人有了功能也操作不来，但是实际上老年人也有自己的需求，也有自己的娱乐放松或者其他的功能需求，要根据老年人的特征，了解他们真正的需要来进行选择性优化。操作简单。老年人作为弱势群体，很多老年人有比如老花，记忆力差等问题，这就要求轮椅的功能要操作简单，易学易用。符合审美。老年人也有自己的审美观，尤其是在退休以后，满足了丰富的物质需求，他们更追求生活的品质，因为轮椅的设计也要符合老年人的审美。

第四章居家老人关爱型轮椅产品简析4.1中国轮椅使用人群现状及人群分析市场上的销售的轮椅种类繁多，依据材料和功能都可以划分出很多类型的轮椅。不同的人群对于轮椅来说有着不同的选择，如果选择不当，不仅浪费金钱，有的还能造成很多身体上的不便。下面就针对几种常见轮椅和适用人群做简单的介绍。普通轮椅由轮椅架，车轮以及制动装置构成的。主要适用于那些下肢残疾、偏瘫和行动不便的老年人。这种轮椅的特点就是方便用户自己操作，而且轮椅也容易拆卸和组装。乘车外出时方便折叠携带。根据不同的需求还可以进行细分，在众多的轮椅产品中价格是比较低的。高靠背的可躺式轮椅更加适合于那些患有高位截瘫和年老体弱的人群，此类轮椅几乎都可以进行升降，也可以调节角度。老人躺在靠背上就可以休息，可躺式的轮椅很方便他们外出晒太阳等等。电动轮椅的适用与那些腿脚不便但手还很灵活的老年人和残疾人。它的一个优势就是使用电力来作为动力来源。电动轮椅的一般情况下最大续航能力是在20公里左右，使用者可以单手通过控制模块操作电动轮椅进行活动，大大扩大了老年人的活动范围和社交范围，但是电动轮椅的价格往往是比较高昂的。此外一些特殊的轮椅就不是生活中常见的，比如残疾人比赛使用的运动轮椅，方便站立的立式轮椅等。消费者在选购轮椅的时候要根据自己的实际需求来进行选择。4.2居家老人关爱型轮椅的适用人群和作用4.2.1居家老人关爱型轮椅的适用人群随着老人年龄增长，老人衰老的有三个方面，一、生理肌肉衰老，二感知神经系统衰老，三脑生理功能衰老。由于这些系统的衰老，所以老年人的心理也发生较大的变化，老人情感会敏感、自卑、孤独，有依赖感。从这些特征上来看，老年人需要被关爱，需要从生理需求和心理需求两个方面考虑。4.2.2居家老人关爱型轮椅的作用关爱型轮椅以关怀老年人需求为核心，所以在功能设计上将会达到以下的效果：（1）、人机交互人性化。通过人机与模块的组合，智能轮椅能够更容易给使用者使用，更容易理解使用者的意图。安全保障全面化。运用比较发达的专业技术，我们构建了完善的智能轮椅优化系统，通过对环境的检测，运用技术来规避存在的风险和危险。（2）、产品化。产品化是工业设计的最重要标准之一，在这里，我们让轮椅产品化，使服务更系统性，让使用者方便购买、选用、系统服务。（3）、模块化。包括导航系统、人机接口、运动控制以及机械臂等模块，以便于为不同的用户定制不同的功能模块组合，同时也便于对各个功能模块的升级和再开发。4.3居家老人关爱型轮椅的人性化设计解析4.3.1人性化设计之功能需求根据老年人和特殊人群的生理、生理特点，电动轮椅需要考虑与之相适应的功能需求，从国内外的产品分析上，同时结合我国的现实情况总结出功能需要和特点：操作便捷、可单手、双手操作、可轻松进退。微电脑控制系统，可以进行控制调速、智能控制等要求。安全保护电子电路系统，电池空满显示，操作面板功能状态显示。无污染，近零噪音，后差动齿轮全封闭驱动。人体外形的舒适座椅，车身为流线型。铅酸免维护蓄电池。4.3.2人性化设计之心理需求今天，人们对产品的要求已经从生理需求的满足提升到对心理的满足。在工业设计发展中，人们曾忽略产品的属性与人的心理相关联的诸多因素，人们只考虑功能是否能满足人们的需求，致使工业生产的过程中出现了诸多的不利于人的问题，在市场化的工程中，不久就被淘汰。人性化理念的提出具有重要的意义，它让“人适应机器”到“机器适应人”的历史性转变。设计以人为本，以人为设计中心，对工业产品从环境、使用、操作等各个方面进行构思和设计，并对使用者的生理、心理做了科学的研究，从而提出人与产品、机器协调的理论支持。美国著名的心理学家马斯洛提出了需求层次理论，揭示了人的价值体系中有着五层不同层次的需求，依次为生理需要、安全需要、爱与归属需要、尊重需要和自我实现需要[1]。其主要观点是寻找人们背后的行为的原因和动力，五种需求的次序是按照由低到高逐层上升的。作为设计轮椅中，要在满足老人生理需求基础上满足心理需求。老人在身体机能不能满足日常需求的情况下，只能借助轮椅来完成需要，从马斯洛需求层次论上来说，老年人在满足生理需要、安全需要、爱与归属需要的情况下，需要得到尊重和自我实现。所以在后面的设计中，我们要注重老人的心理需求，老人虽然用轮椅，但是他仍能得到尊重，仍能感觉自己有价值。4.3.3人性化设计之人因工程学与宜人性大多数产品都是通过人的操作才能达到为人服务的功能目的。所以，轮椅必须要围绕老年人的使用方式延展开。人因工程学应用人体测量（图4-1）、力学、心理学等学科的研究方法，对人体结构特征进行系统研究，提供产品设计使用的必要的设计参数。人因工程学是设计师进行老年产品人性化设计必要的基础支撑。这就包括了对轮椅的人因工程舒适度体验、智能结构变形实验、心理学研究等，通过这些研究，对关爱型轮椅的现行设计构架会有传统意义的创新改变。随着社会生产的发展、科学技术的进步，生活水平的上升，老年人的审美需求也越来越高，他们也不再满足于造型呆板、色彩单调，只具备功能的产品。同时人们在关注产品的功能同时，也越来越中式使用过程中的舒适性即人性化，既能满足老年人的舒适、高效、安全的生理操作功能，又能满足老年人的精神需求。我们把人因工程学原理引入老年产品设计中，就是优化老年人和产品之间的隔阂，让人机交流更便捷，从而发挥更好的作用。图4-SEQ图\*ARABIC\s11人体工程尺寸[21]4.3.4老年人多功能轮椅产品的人性化设计人性化设计在设计时候既要考虑到是为大众设计的，还应该为不同人群进行设计。因为不同的消费者有不同的消费心理，这也是我们设计师不可忽略的方面。设计师在制作方案时，要考虑产品所真多的消费人群特点进行设计。男性在造型上要体现出粗狂、霸气的感觉，这样显现出男性的干练；女性则是在产品造型上要考虑女性的审美习惯。细腻、精致的产品，细节色彩区域划分的对比，（图4-2）这些设计上的考虑能赢得女性消费者的青睐、喜好。所以有很多的企业在设计产品时都分别设计符合男性和女性消费者的不同模式。更为重要的是，人性化设计还考虑过去常常被忽略的特殊人群，如残疾人、老人和小孩。我们在设计中要充分考虑消费者心理，让他们感受到人文关怀。所以为特殊人设计的产品要充分考虑特殊人群的心理和生理需求。所以为这些老年人设计的产品通常在造型和使用方法上有着特殊的要求，在现实生活中还需要考虑他们在生活中容易产生自卑心理。所以在设计时，最好造型能尽量模糊使用者的身份。比如强生公司的“独立3000”轮椅就获得了2000年的工业设计金奖。其原因就是在设计时候考虑残疾人的使用心理。在设计中模糊了使用者的身份，因为健康人也可以使用它非常便利的拿取东西。所以，在考虑老年人多功能轮椅人性化设计时，不仅仅要考虑其人性化的功能，从用户心理角度出发，系统考虑其人性需求。对外观、色彩等等都需要人性化考虑。图4-SEQ图\*ARABIC\s12轮椅细节[21]

第五章基于人因工程的老年人多功能轮椅优化设计提案基于以上的资料收集及访谈调查，本文针对老年人多功能轮椅，从功能、材料和造型三方面提出了以下优化设计构思提案：5.1功能设计在了解相关资料和访谈，我们发现老年人对于功能的需求是不可忽视的，比如老年人觉得轮椅坐久了不舒服，希望有灯，能放音乐，能放东西，但是又希望操作简单等等，基于目前了解到了老年人需求，提出以下优化设计功能：5.1.1导航系统导航系统（图5-1）旨在，保证使用者正常居家使用时，能有更好的基本社交活动及自行短距离外出（电池最大往返行程供电维持）时使用体验，加入导航系统后，老人可自行选择导航模块，进行专属导航模拟及导航至目的地，导航系统集成至关爱行轮椅中，也是关爱老人的具体功能之一，单一导航只能查看提醒使用者的功能，轮椅集成导航模块后，配合好主动控制系统，可配合轮椅本身避障，防跌倒，GPS等模块（图5-3），更安全行走及操控，图5-SEQ图\*ARABIC\s11导航系统图片来源：网络5.1.2人性化人机界面系统考虑到老人经常独居在家，在精神上需要更多呵护，所以人机界面系统主要通过人机交互，比传统智能轮椅在操控上多了些关爱关怀智能模块，例：情感呵护：关爱互动，在平台上老人可以进行医患沟通、家人及时交流，对老人的人性化关爱体现至具体实际细节之处，老人家人及社区医疗，家庭医生能及时关心，关注老人的情感和身体状况，并及时给予帮助和呵护。同时设置紧急呼叫器，当老人遇到危险等等，通过紧急呼叫器能呼叫到家人等手机并发送定位。行车电脑：常规智能轮椅对于行走及调试都是物理按键操控模式，有些具体的轮椅功能和信息不能直观详尽的获取。有了轮椅行车交互，老人们只需简单操作，就能全方位的了解和使用轮椅，并根据行车电脑的检测提示，作出相对应的提前使用准备工作。轮椅的行车交互，是轮椅智能关爱的具体功能体现，对人性化关爱有着支撑验证。休闲娱乐：休闲娱乐功能为老人们提供了闲暇之余的打发时间的功能扩展，对于老人来讲，除了正常的功能使用，基本的社交，休闲娱乐也是老人正常生活必须考虑的功能因素，所以，轮椅集成并可蓝牙适配第三方设备等娱乐扩展，为老人丰富的生活提供了物质和精神的软硬件基础，例如播放收音机，播放音乐等功能。5.1.3调整座椅根据访谈调查发现，老人经常坐在轮椅上，难免出现久坐不适的问题，且老人自己不方便从轮椅起身更换舒适的位置，所以参考办公用椅子及高铁、飞机等座椅，轮椅设计为可调整靠椅及脚踏板角度（参考图5-2），靠椅可在90-180度内调整，方便老人久坐不适时，调整坐姿，缓解疲劳。图5-SEQ图\*ARABIC\s12轮椅靠背调整功能示意图片来源：网络5.1.4安全功能设计（1）安全带设计。考虑到老人电动操作可能会因为不熟悉，经常撞到石头等，或者下坡时，容易滑出座位，所以参考汽车安全带设计，可以给轮椅加上安全带，以确保老人安全需求。（2）前照灯设计。考虑到老人有时夜间出行需要，前照灯能较好的帮助老人识别路面情况，确保安全。（3）反光镜设计。因为电动轮椅，短途出行的情况下，可能需要识别交通情况，尤其是过马路，去公园、菜市场等车辆人员较多的情境下，反光镜设计能很好的帮助老人识别后方情况，确保安全。5.2材料设计材料是产品设计的基础，在认识材料的特性基础上才符合人们的不同需要。而且，材料的特性制约着产品的形态等诸多物理、工艺的方面。同时会让产品具有不同属性的质感、感观等。通过调查发现，老年人希望轮椅能轻便，方便搬运等。所以我们这款老年人多功能轮椅外观是使用塑料材质制作，一方面，塑料材质优良的加工性能赋予产品特殊的造型和丰富的色彩，另一方面，塑料价格合理，不会像金属那么贵，而且具有很强的模仿性，可以模仿木材、皮革、纸张等多种材料。人们对塑料制品的感情体验很丰富。用在这里能让厚重的轮椅更轻巧、时尚。且考虑到老人的使用过程中，可能存在的使用场景和使用习惯，材料的选择还需考虑易清洁打理，在清洁打扫的过程中，尽可能的考虑方便快捷。5.3造型设计老年人多功能轮椅造型将也是以关爱为核心。在这款设计中，我们使用柔美曲线去来诠释人性化，面对几何化造型的冷漠和市场造型的简陋的现状，柔美的设计元素，让产品具有“人情味”，流线型的轮椅设计给使用者带来一丝感动。当轮椅造型普遍严肃的当下，整体轻松，让人愉悦的曲线造型给人带来耳目一新的感觉。让生活比较单调的使用者有一丝情感关怀。拒绝冷漠，享受产品给人带来的感动。产品是为人所设计，一切设计理念应从满足人生理上对产品功能的要求出发，归于填补人心灵的空缺。外观造型示意如下（图5-3）：图5-SEQ图\*ARABIC\s13外观造型[22]结语人类的寿命随着医疗技术的发展和进步而逐步增加，高龄化的社会已成为全世界各国的重大挑战。随着老年人口的不断增加，轮椅的需求也日趋重要，针对这些年长而行动不方便的使用者而言，身体各部分器官正逐渐退化，再加上有部分高龄化使用者会出现神经肌肉萎缩，所以对他们来说，自行驱动轮椅是件非常困难的事，因此多功能肢体障碍康复轮椅较能逐渐符合他们的需求。本文通过资料的收集及访谈调查，了解到了老年人对于轮椅当前的使用情况及需求，从而在功能、材料及造型三方面为老年人多功能轮椅提出了优化设计构思提案，但是本文有很多不足之处：因个人能力问题，很多构思无法自己画出草图表达想法，只能通过借用他人作品来表达；因条件有限，无法采访到较多使用轮椅的老人，了解更多更全面的需求，之后的研究如果条件允许可以调查更多老人的需求；目前的想法只是来源于需求提出的构思提案，对于落地还有一些技术上的困难，想法上有不成熟的地方。所以希望之后的研究能了解更多老年人的需求，提出更加成熟并且能落地的方案，也希望本研究能给未来的研究提供一些思路的参考。

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