基于觸覺特征的盲人指甲鉗設計研究匯編

1、基于觸覺特征的盲人指甲鉗設計研究摘要：本文基于盲人的觸覺特征對盲人自主完成剪指甲這一生活行為 進行了新產(chǎn)品設計研究。通過分析傳統(tǒng)指甲鉗對于盲人使用不安全性，設 計了雙層安全刀口結(jié)構(gòu)：根據(jù)產(chǎn)品設計的易用性原理，分析傳統(tǒng)指甲鉗人 機界面的不舒適性，設計了全新的外觀。經(jīng)過改良后的盲人指甲鉗在觸覺 上有較好的親和性，語意表達清晰，結(jié)構(gòu)安全，能使盲人獨立完成剪指甲 這項生活自我護理過程。關鍵詞：觸覺；盲人產(chǎn)品；安全性；指甲鉗；1 引言隨著殘疾人社會地位的提高和生活質(zhì)量的改善，他們對于生活細節(jié)的 產(chǎn)品需求也越來越廣泛，對于盲人這一群體的生活產(chǎn)品的類型市場上還僅 局限于閱讀和行走這些基本生活能力的輔助，如果

2、能讓盲人群體在更多生 活細節(jié)上通過使用產(chǎn)品實現(xiàn)動作的無障礙和心理上的自我滿足，更能體現(xiàn) 和諧社會對盲人群體的人文關懷。剪指甲是生活中一件非常小的自我護理環(huán)節(jié)，市場上幾乎沒有適合盲 人自己操作的指甲鉗，使用常人的指甲鉗會有一定的危險性，所以盲人經(jīng) 常需要旁人幫助。運用盲人的觸覺感知特點，設計盲人專用指甲鉗，可以 給盲人消費者安全的生活體驗，也能消除盲人的自卑感和挫敗感。2 盲人的觸覺特點對于設計的影響2.1 盲人觸覺的感知方式觸覺是一種人類原始的本能體驗方式 , 具有傳達客體信息的功能 , 也能 幫助人類理解事物的本質(zhì)。對觸覺的研究，在產(chǎn)品設計領域中能有助于研 發(fā)盲人使用的產(chǎn)品。按照人的觸覺感知

3、的特點 , 滑動感知和柔性感知是兩種主要的觸覺感 覺形式?；瑒痈兄鞘种钙叫杏诮佑|面反復移動的感知方式 , 能通過感覺神 經(jīng)認識物體的幾何形狀、 紋理等; 柔性感知是指用手垂直接觸物體的感知方式，通過感覺神經(jīng)能認識到物體的材質(zhì)特性，感覺接觸部件的柔性或剛度1。觸覺相當于盲人的眼鏡，盲人會主動積極的利用雙手去觸摸，這一感 知方式在長期的刺激下，感受性會高于普通人群。盲人的手具有很高的靈 敏度，盲人的手可以觸摸得知物體的形狀造型、材料區(qū)別、尺寸大小的物 理屬性，還可以通過滑動感知物體的簡單動態(tài)特征，通過柔性感知自己手 部所在的位置。不過觸摸過程中可能會出現(xiàn)局限性的問題，比如盲人摸象 的情況，所以盲

4、人的產(chǎn)品設計必須保證盲人可以進行全面的觸摸了解到產(chǎn) 品的結(jié)構(gòu)特點和使用方法 2。2.2 觸覺敏感性 相對于視覺來說，人的觸覺感知的分辨率要低的多。根據(jù)人體的生理 學特性的研究參數(shù) “辨別閾”的這一概念，人手指兩點辨別閾大約為 215 mm 3。也就是說，在這個距離以內(nèi)的點 , 用觸覺感知會認為幾乎是一個點。 所以, 在盲人產(chǎn)品的設計中， 對觸覺的刺激要有較大的對比， 才能有助于盲 人快速的了解產(chǎn)品。根據(jù)人體感覺神經(jīng)特性 , 能使觸覺產(chǎn)生加強和對比的 效果有以下幾種刺激形式 : 1) 壓覺. 指皮膚在壓力的刺激下產(chǎn)生的感覺與 未受壓之前的對比 , 這種形式引起盲人注意和認知在現(xiàn)有的盲人產(chǎn)品中比

5、較常見。 2)震動. 指物體的機械振動傳遞給皮膚表面，產(chǎn)生刺激后的感覺 , 不過這種感覺如果長時間頻繁的產(chǎn)生，會產(chǎn)生皮膚表面麻木、靈敏度降低 的現(xiàn)象; 3) 痛覺.指皮膚表面受到傷害性刺激而引起神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生防御性、 驚跳式反應。由此可見 , 震動和痛覺都會帶給身體不舒適的感覺，壓覺相 對比較柔和。對于指甲鉗這一弱勢群體的關懷產(chǎn)品設計來說，通過壓覺加 大觸覺對比，更容易提高盲人對產(chǎn)品的接受度。3 盲人指甲鉗設計研究3.1 傳統(tǒng)指甲鉗結(jié)構(gòu)特征傳統(tǒng)的指甲鉗，無論外觀造型如何設計，基本結(jié)構(gòu)都很類似，如圖1，主要包括：三個壓板，最上層的壓板前端設有一個 U 形凹槽，下面兩層壓 板有孔洞，一個嵌銷穿設在這

6、 U 形凹槽和孔洞中，將三片連接在一起，上 壓板的 U 形凹槽的中央有一橫條，后端設置有一凸緣。而下面兩層壓柄的 前端分別有一相對的切斷刀口， 后端固定在一起的。 當按壓最上層壓板時， 上壓柄上的凸緣便頂在中層壓板上， 使下面兩個壓板前端的刀口相互切合，從而能夠省力地剪切指甲圖 1 傳統(tǒng)指甲鉗結(jié)構(gòu)Fig.1 Traditional clippers structure但是，如果盲人使用傳統(tǒng)指甲鉗很 難保證安全性，尖銳的刀口外露，直接 接觸皮膚，在看不見的情況下，盲人靠 觸覺也避免不了剪到皮膚，而且剪的過 程，指甲屑飛濺，也可能會崩到臉部等 其他身體部位，飛濺的指甲屑也還需要旁人幫忙清理，這也造

7、成很多操作的不便利性。3.2 基于觸覺知覺的盲人指甲鉗刀口安全性設計（1）傳統(tǒng)指甲鉗的安全問題 對于傳統(tǒng)指甲鉗，盲人在最初接觸這個物品的時候，會用指肚、指尖 探索性的觸摸指甲鉗 , 如果在旁人的幫助下，嘗試用拇指和食指按壓上下 壓板，運用壓覺了解結(jié)構(gòu)工作原理，然后將指甲伸入刀口，盲人不能像正 常人用眼觀察刀口是否正確的壓在指甲上，然后施力，盲人只能靠觸覺摸 索著將指甲伸入刀口，然后運用柔性觸覺，手指向垂直的方向輕壓，探試 性的輕壓上下壓板，感覺不會壓倒肉，才能重新施力，使勁剪斷指甲。但 是盲人使用傳統(tǒng)指甲鉗的這個過程存在著一定危險性。危險性之一：指尖 和指肚觸摸了解基本結(jié)構(gòu)時，尖銳的刀口可能會

8、劃傷手指。危險之二，探 試性輕壓壓板時，力度不好掌握，很容易壓傷手指。因此，總結(jié)來說，盲 人使用傳統(tǒng)指甲鉗，最大的問題是尖銳的刀口外露。（2）盲人指甲鉗安全結(jié)構(gòu)特點 基于盲人靠觸覺知覺剪指甲的過程，采用兩層刀口設計，結(jié)構(gòu)原理如 圖 2，可保證安全性。圖2 安全刀口結(jié)構(gòu) Fig.2 Safety blade structure圖3 安全刀口運動過程 Fig.3 Movement of safety blade刀架結(jié)構(gòu)由原先的類似三角型改為類 似 U 型的結(jié)構(gòu)，可增大刀口運動位移 壓力桿 1 用嵌銷的方式，從上至下穿過 雙層 U型結(jié)構(gòu)，壓板端部用軸銷的結(jié)構(gòu) 卡住壓力桿， 壓板端部有凸緣結(jié)構(gòu)， 凸緣

9、壓在部件 2 上，新型結(jié)構(gòu)的工作原理如圖2。部件 2 上半部視為定點，在原先鋼制結(jié)構(gòu)的刀口外部加一 層薄塑料刀口，使尖銳的刀口藏在里 面，塑料刀口比鋼制刀口長 2mm保, 證 尖銳的刀口不外露，當盲人用手指觸摸 外部，了解產(chǎn)品時，就不會劃傷手指。使用時按壓壓板，壓板向下壓，將壓力桿抬起，由于材料本身的撓性，部 件 2 的上半部分在壓板端部凸緣的運動壓力下向下壓（ 3）盲人指甲鉗安全刀口運動過程 結(jié)構(gòu)運動過程分兩個階段。第一階段：與傳統(tǒng)指甲鉗結(jié)構(gòu)類似，上部 壓板向下壓，壓的同時抬起桿件，也施力在部件 2 上，內(nèi)外套同時向中間 運動，由于塑料結(jié)構(gòu)的外套刀口處比鋼制內(nèi)套的刀口長，首先夾住指甲， 此時

10、，盲人按壓指甲鉗的拇指，和被剪的指甲同時受的壓覺的刺激，盲人 可根據(jù)感知產(chǎn)品的動態(tài)過程，通過壓覺確定是否夾到肉，是否壓在指甲合 適的位置。此時部件 2 停止運動。第二階段：繼續(xù)對壓板施力，抬起施力 桿件，使部件 3 向中間運動，直至剪刀口相碰，剪斷指甲。經(jīng)過這樣定位 確定安全，再剪斷的兩個步驟，該結(jié)構(gòu)能很好的運用盲人觸覺感知特點， 使盲人能夠自己安全的完成這項工作。如圖 3。3.3 基于盲人觸覺特點的指甲鉗易用性研究 易用性是產(chǎn)品的重要特征之一。易用性的概念在著名設計師諾曼的著 作 好用型設計中反復提到，從設計角度講，更多的在提供了可用性技 術(shù)系統(tǒng)的前提下對“人機界面形成的活動，如界面系統(tǒng)化，

11、視覺信息或 技術(shù)處理乃至為達成界面而進行的管理策劃” 4，是以人為中心的設計原理，屬于人機工程學范疇，但是更多的是在可用基礎上的易用研究。易 用性的研究內(nèi)容可從四個方面理解，符合人機，易于學習，減少犯錯，主 觀滿意度。（1）符合人機a）外觀（ b）尺寸圖(a)Appearance (b) Dimensional drawing 圖 4 外觀設計Fig.4 Appearance design根據(jù)人機工程學的理論，產(chǎn)品設計要符合所涉及的人體的物理尺寸及 心理生理的特點，盡量減少使用時肌肉的不舒適度和疲勞度。對于人的手 掌而言，指骨間肌和手指部分是神經(jīng)末梢遍布的區(qū)域，因而觸覺最敏感， 在設計中應盡量

12、使產(chǎn)品與手部的接觸 面比較寬闊一些， 以便于將壓力分散到 較大的區(qū)域， 減小應力，而且施力部位 盡量要分散到多個手指， 這樣不易產(chǎn)生 肌肉疲勞 5。傳統(tǒng)指甲鉗的造型和結(jié)構(gòu)較小， 盲 人靠觸覺感知， 手指或手掌接觸產(chǎn)品的 面積很小，無法調(diào)動多個手指和指尖肌去感知，因此準確度和速度都會稍 慢一些，更重要的是，在剪指甲的過程中，僅使用拇指和食指來施力，壓 力承受面僅局限在拇指指肚和食指指節(jié)側(cè)面，這樣的施力方式會帶給手指 較大的應力，按壓時很明顯會產(chǎn)生痛覺。觸覺感知的過程與視覺感知不同，它是不連續(xù)的，觸覺很難迅速的對 一件產(chǎn)品造型和結(jié)構(gòu)做出準確的全面的判斷。人的手部有較多的感覺神經(jīng) 細胞，尤其是手指。

13、只有用手部連續(xù)的觸摸產(chǎn)生刺激，才能通過神經(jīng)元把 信息傳遞至大腦中整合。全新盲人指甲鉗設計整體造型采用類似橢球體的 形狀，渾圓的造型具有較好的手感并能提供連續(xù)的觸摸感知。人的手指指 是神經(jīng)密集的區(qū)域，感覺非常敏銳，當盲人從別人手中接過指甲鉗時，手 拿的狀態(tài)為握姿，五個指頭都會接觸到產(chǎn)品，因此很容易感知產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特 點。橢球體的前端為平頭，作為雙層刀口開合的位置，橢球體上半部弧面 分離出來，作為指甲鉗的按壓部位，即壓板。用弧面替代傳統(tǒng)的桿狀壓板， 可明顯增大手指接觸面積，提高觸覺敏感性，減少按壓時手部應力。整體 造型如圖 4。（2）易于學習易于學習是指用戶能夠很容易掌握使用產(chǎn)品的方法，快速完成設計者

14、的設計意圖。產(chǎn)品設計達到易用的目的有兩方面的重要因素。一是在設計 中考慮使用者的使用經(jīng)驗，在某一產(chǎn)品的使用者如果有相關產(chǎn)品的使用經(jīng) 驗和思維模式，那么在操作類似結(jié)構(gòu)時就會得心應手。二是在設計通過產(chǎn) 品造型引導產(chǎn)品使用過程。設計中要處理好以上兩點，就需要充分利用物質(zhì)的預設用途。根據(jù)設 計心理學的理論，預設用途指物品被人們認為具有的性能及其實際上的性 能, 主要是指那些決定物品可以用來做何用途的基本性能 4 。例如：玻璃的 預設用途是容易打碎的、透明的，可以用來做裝飾或展示；而鋼鐵的預設 用途是堅硬的、不透明的，可以用來做支撐或隱藏；旋鈕的預設用途是用 來轉(zhuǎn)動的；圓的空的小孔是用來插東西的，門是用

15、來推或者拉的。人們所 認為的這些物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的預設用途也都是建立在使用中的經(jīng)驗之上。因此 對于盲人產(chǎn)品設計來說，也應在外觀形態(tài)上運用適合盲人觸覺習慣，已有 經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)特征來引導使用方式。盲人指甲鉗的外部壓板表面設計拇指指紋凹面， 盲人在觸摸到過程中， 凹面可以引導拇指的定位。 橢球體側(cè)面有一滑扣， 滑扣表面具有凹凸紋理， 這在很多產(chǎn)品中都是作為按壓滑動來操作的，因此盲人自然而然的會使用 滑動觸覺去推滑扣， 滑扣可鎖住壓板合攏的狀態(tài)， 使指甲鉗便于攜帶收納。 橢球體的下半部的右側(cè)尾端弧面分離出一部分，設計為滑動式開口，開口 處表面有凹凸紋理， 同樣可以促發(fā)盲人的滑動觸覺， 用四指撥開尾端開口。 可

16、將整個封閉空間內(nèi)的指甲屑倒出。如圖 5。圖 5 細節(jié)設計Fig.5 Detail design（4）主觀滿意度 根據(jù)產(chǎn)品易用性的設計原理，（3）避免犯錯 產(chǎn)品的形態(tài)結(jié)構(gòu)和界面信息交互程 序都決定著產(chǎn)品操作過程，設計應當保 證使用者具有較低的出錯率 , 而且必須 能夠防止任何程度的事故的發(fā)生。盲人 指甲鉗所設計的雙層安全刀口結(jié)構(gòu)可以 充分避免盲人在剪指甲的過程中剪到肉 的危險事故。產(chǎn)品使用起來應當令用戶感到愉快 , 從而 讓人在使用時有較好主觀滿意度 ,喜歡使用該產(chǎn)品 4 。這是對產(chǎn)品最終效果 的評價。也是強調(diào)要把使用者的體驗放在設計的中心 6 。盲人指甲剪的設 計通過 1:1 的功能模型制作進行了小范圍的原型測試，驗證了使用效果， 接受測試的人員在閉眼的情況下，能順利完成剪指甲的行為，通過觸摸能 快速理解使用方法，渾圓可愛的造型握感舒適，整個使用過程，愉悅，自 然，無障礙。4 結(jié)語 隨著和諧社會的建設和社會的發(fā)展，殘障人士的生活質(zhì)量和心理關懷 越來越受到社會的重視，針對盲人剪指甲這一生活細節(jié)開發(fā)出的盲人指甲 鉗，基于盲人觸覺感知的特點，可以使盲人通過簡單的觸摸，簡單的學習， 快速掌握該產(chǎn)品剪指甲的方式，使用過程安全、不易產(chǎn)生肌肉疲勞，使之 體會到人性化的關懷，對盲人增強的生活自理能力，提高自信心會有很好 的體驗。參考文獻1 鄧衛(wèi)斌 .觸