多功能老年人助行產(chǎn)品設(shè)計(jì)

第1章緒論1.1設(shè)計(jì)背景人口老齡化已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展不容忽視的一個重要發(fā)展趨勢。隨著國內(nèi)人口年齡結(jié)構(gòu)的變化以及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展進(jìn)程的加快，老齡化速度也在不斷加快。截止2022年末，國內(nèi)60歲以上人口規(guī)模大約2.8億人，占總?cè)丝?9.8%,2035年這一數(shù)字將上升到4.2億人，國內(nèi)將步入重度老齡化社會。此外，由于科技進(jìn)步和醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，人類壽命逐漸增長，老年期占據(jù)了人類生命中越來越重要的一部分，使得更多的老人更加關(guān)注老年生活。老年人年紀(jì)增長，但生理機(jī)能卻日益下降，引起多種疾病，造成行動障礙。國內(nèi)現(xiàn)有失能和半失能老人4000萬左右，空巢，留守和高齡老人數(shù)量劇增，面對人口老齡化的嚴(yán)峻形勢，要開發(fā)老年產(chǎn)品市場并關(guān)注其需求。1.2設(shè)計(jì)目的及意義老年人行動障礙嚴(yán)重威脅到了老年人的健康安全和生活質(zhì)量，同時帶來的心理問題也不容小覷。助行器是一種輔助人類行走的工具，可以輔助具有運(yùn)動障礙的人行走，幫助老年人進(jìn)行正常的外出活動或康復(fù)訓(xùn)練，有益于老年人的身心健康。但市面上的助行器產(chǎn)品大多具有外觀單一、功能簡單、安全性不足等問題，無法切實(shí)保障老年人出行需要。對此，改良設(shè)計(jì)一款老年人多功能助行器，滿足老年人基本需求的同時，提高產(chǎn)品質(zhì)量、進(jìn)行外觀創(chuàng)新，增加其實(shí)用功能等特點(diǎn)，可以改善老年人生活質(zhì)量，提升生活品質(zhì)，對社會及老年人都有積極意義。1.3國內(nèi)外設(shè)計(jì)現(xiàn)狀國外對于老年人助行器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)相較于國內(nèi)來講是較早的，自上世紀(jì)80年代末，美日韓等國家就開始了對助行器的設(shè)計(jì)，并取得了一定的成果。在一些發(fā)達(dá)國家及地區(qū)，人們的生活水平和質(zhì)量相對較高，因此對于老年人的日常生活具有較高的要求，在助行產(chǎn)品研發(fā)方面投入較大，市面上存在的助行器產(chǎn)品也較多，產(chǎn)品也較為成熟，可滿足老年人的日常需求。Solkim等人設(shè)計(jì)的履帶式助行器，分析了在崎嶇地形、障礙地形等類型的使用場地，設(shè)計(jì)出克服所有高度障礙物的助行器。JieGu等人針對目前市面上缺乏多功能性的便攜式助行器，設(shè)計(jì)了多功能組合助行器，具有拆卸功能，同時兼具助行器和拐杖的優(yōu)點(diǎn)。AjayBonde等人認(rèn)為老年用戶很容易感到疲倦或疲勞，因此設(shè)計(jì)出簡單且具有成本效益的助行器，幫助用戶解決傳統(tǒng)助行器無法解決的問題。國內(nèi)助行器行業(yè)發(fā)展已具備一定的規(guī)模，也積累了許多理論成果。劉洋曦文等人針對Kano模型得出用戶需求優(yōu)先級進(jìn)對產(chǎn)品方案進(jìn)行構(gòu)思和優(yōu)化，完成智慧型老年人多功能助行器設(shè)計(jì)。李洪濤等人實(shí)現(xiàn)了電動輪椅模式與減重助行模式自由切換的助行器設(shè)計(jì)，確保了助行器的穩(wěn)定性和安全性。曹澤宇等人把老年助行器外觀作為設(shè)計(jì)對象，采用感性工學(xué)的測量和分析方法，對老年助行器進(jìn)行設(shè)計(jì)。黃光龍等用TRIZ和Kano模型互相結(jié)合的革新方法來改進(jìn)和革新設(shè)計(jì)。國內(nèi)的助行器品種繁多，但是，現(xiàn)在市面上的步行機(jī)器人大多是功能單一、智能化水平不高；高智能化的輔助器具有很大的發(fā)展?jié)摿?，在今后的發(fā)展中，輔助器具產(chǎn)業(yè)將朝著低價、高安全性和智能化的方向發(fā)展。從發(fā)展的觀點(diǎn)來看，國內(nèi)的助行器產(chǎn)業(yè)在今后的在發(fā)展過程中具有三個方面的挑戰(zhàn)：一是降低成本，由于助行器消費(fèi)者往往為中老年人，該人群對價格很敏感。因此，開發(fā)時應(yīng)降低助行器具的費(fèi)用。二是增強(qiáng)安全性，保證系統(tǒng)穩(wěn)定安全，因?yàn)榘踩允钱a(chǎn)品最基本的特點(diǎn)，也是推動顧客消費(fèi)的主要因素。三是輕巧、便于攜帶，為了使用者的可用性與多元化的應(yīng)用場景，今后在構(gòu)造與材料選擇上，將會逐步朝著輕巧、輕巧的方向發(fā)展?？偟膩碚f，國外助行器設(shè)計(jì)相對較成熟，但國內(nèi)的助行器產(chǎn)品大部分只存在于文獻(xiàn)階段，而實(shí)際應(yīng)用方面并不成熟，不能全面滿足當(dāng)前老年人的需求，部分功能需要進(jìn)一步地創(chuàng)新和改良。第2章老年人助行器設(shè)計(jì)市場調(diào)研2.1老年人助行器市場現(xiàn)狀分析助行器就是幫助人支撐身體重量，維持站立平衡及步行，以達(dá)到補(bǔ)償及提高步行能力，老人步行、康復(fù)訓(xùn)練等都少不了助行器的介入。助行器除包括拐杖，輪椅等傳統(tǒng)助行器之外，還涉及到許多分支。表2.1助行器分類（來自：作者整理）分類優(yōu)勢劣勢適用范圍拐杖便捷，造型結(jié)構(gòu)簡單，對身體有簡單的支撐作用結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，安全性較差輕度障礙人群輪椅可作為代步工具使用，耐用，穩(wěn)定性較強(qiáng)體量較大，使用環(huán)境有限重度障礙人群框式助行器可輔助行走也可用于中途休息使用環(huán)境有限中度障礙人群框式助行器，操作簡單，支撐面積大，穩(wěn)定性強(qiáng)，輔助行走的同時可用于終中途休息，可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償和改善行走的能力，滿足且更加貼合部分老人的用戶需求，可以起到更好的保護(hù)和支持作用。表2.2框式助行器分類（來自：作者整理）分類作用適用范圍無動力助行器增加人體的靜態(tài)和動態(tài)平衡能力，提供身體支撐行走不便但無需外部動力的人群動力助行器穿戴在人體外部，支撐體重，保護(hù)人體無下肢力量，下肢癱瘓，康復(fù)人群電刺激功能助行器利用強(qiáng)度電流，刺激肌肉，誘發(fā)肌肉運(yùn)動，達(dá)到改善肌群的功能三癱病人鑒于三種類型助行器功能特點(diǎn)不同，每種類型各有其適用范圍，但無機(jī)動助行器應(yīng)用最為廣泛，前景十分廣闊，因此設(shè)計(jì)選擇無動力助行器為載體。2.2競品調(diào)研通過上文對國內(nèi)外設(shè)計(jì)現(xiàn)狀的分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)助行器產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，而國外同類產(chǎn)品種類較多，且設(shè)計(jì)相對新穎。如PROS這款助行器的設(shè)計(jì)，具備當(dāng)代時尚設(shè)計(jì)元素，功能先進(jìn)，科技前衛(wèi)，內(nèi)置LED燈，視野廣闊；但過于板正的外部結(jié)構(gòu)與無靠背設(shè)計(jì)，無法為老年人提供安全穩(wěn)定的環(huán)境。對于老年人來講，當(dāng)其過于勞累需要依靠時，也無法通過助行器保障其自身安全和舒適性，缺乏事實(shí)和理論指導(dǎo)。同時不能更好的進(jìn)行儲物與攜帶，模式的單一性限制了助行器的功能性，無法將助行器的作用發(fā)揮到更大。圖圖2.1PROSUS的助行器（來自：網(wǎng)絡(luò)）COBI-助行器是一款內(nèi)置手電筒，能協(xié)助老人在昏暗的環(huán)境中行走，并具備自主導(dǎo)航，自動回到充電站，高度可調(diào)節(jié)，手柄采用橡膠設(shè)計(jì)，對老年人產(chǎn)生了積極的生活態(tài)度。但此設(shè)計(jì)便攜性不足，使用場景有限，只適用于老年人在室內(nèi)進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，無法滿足老年人其他需求，性價比低，且成本較高，不適合老年人的消費(fèi)水平和價值觀。圖圖2.2COBI-助行器（來自：網(wǎng)絡(luò)）設(shè)計(jì)老年人助行器要考慮諸多要素，目前市面上存在的助行器設(shè)計(jì)功能性相對不完善，安全性、舒適性、便捷性等特性有待提高，應(yīng)以老年人的心理和生理特征為基礎(chǔ)，考慮老年人個人消費(fèi)水平和價值觀，盡可能滿足老年人對助行器產(chǎn)品的需求期望，站在老年人的角度設(shè)計(jì)產(chǎn)品。2.3用戶調(diào)研國際上把年齡在60-74歲的人稱為準(zhǔn)老年期老年人，超過75周歲的人稱為老年人。但在國內(nèi)，于1966年實(shí)施的《中華人民共和國老年人權(quán)益保障法》規(guī)定,60歲及以上者列為老年人。老年人隨著年齡的增長，運(yùn)動機(jī)能、神經(jīng)系統(tǒng)和感覺器官的退化都對老年人造成了不便。根據(jù)國內(nèi)老年人身體機(jī)能衰退程度狀況，可將老年人衰退活動劃分為：健康活躍期（60歲-64歲）、自理自立期（60歲-64歲）、行動緩慢期（60歲-64歲）、照顧護(hù)理期（60歲-64歲）。但并不是所有的老年人身體活動能力與年齡都符合上述分類。因此，按照老年人生理功能及生活技能下降的程度可以劃分為自理老人，介助老人和介護(hù)老人三種狀態(tài)。自理老人是指在日常生活中，完全自理，不需要他人幫助，可以自己照顧自己的老年人。介護(hù)老人是行為依賴他人于護(hù)理，受照顧的老年人。而介助老人則是日常生活基本自理，但在身體、精神等方面都有比較顯著的下降，要靠扶手，拐杖，輪椅，起重設(shè)備及其他輔助工具，保持日常生活基本自理，進(jìn)行正常活動。介助老人在體力、智力及其他生理機(jī)能衰退方面表現(xiàn)得更為顯著，需要借助簡單的助行工具輔助行走。所以，助行器設(shè)計(jì)則主要針對介助老人設(shè)計(jì)。為了獲得介助老人用戶日常生活、使用助行器等相關(guān)信息，及更好的進(jìn)行介助老人對產(chǎn)品更深層次需求，采用了實(shí)地調(diào)研法，對介助老人需求進(jìn)行了調(diào)研。實(shí)地考察法使得調(diào)研人員可以直面目標(biāo)用戶，通過目標(biāo)用戶的語言、動作、神態(tài)等發(fā)現(xiàn)用戶需求，以下是對實(shí)地訪談的用戶基本信息： 表2.3實(shí)地調(diào)研基本信息（來自：作者整理） 序號年齡性別活動能力劃分助行器使用狀況167歲女介助階段使用助興架和拐杖272歲女介助階段使用拐杖和輪式無動力助行車369歲男介助階段使用拐杖468歲男介助階段使用無動力助行器和拐杖582歲女介助階段使用助興架和輪式無動力助行車調(diào)研發(fā)現(xiàn)，介助老人養(yǎng)老大多以家庭養(yǎng)老的方式，外出地點(diǎn)多以附近公園和固定地點(diǎn)為主，出行時間在兩小時左右；在外出活動時，由于介助老人器官衰竭，爬樓梯、走臺階、快速走路等各個方面會收到或多或少的影響，大多都會使用助行產(chǎn)品來輔助出行。老年人在選擇事物時，往往選擇性價比、安全系數(shù)較高的，對生活幫助最大的事物，以滿足日常需求。介助老人認(rèn)為市面上的助行器產(chǎn)品便攜性、安全性、質(zhì)量等問題有待完善；在助行器常規(guī)使用條件的范圍內(nèi)，希望增加其功能性、智能感和美感，具有GPS防丟失和語音導(dǎo)航、緊急呼救的功能。圖2.3圖2.3實(shí)地調(diào)研（來自：作者拍攝）2.4老年人助行器材質(zhì)調(diào)研產(chǎn)品材質(zhì)直接或間接影響著老年人使用產(chǎn)品的感受，材質(zhì)也是構(gòu)成助行器整體設(shè)計(jì)的一個重要因素。在進(jìn)行助行器材質(zhì)選擇時，要符合老年人生理和心理需求，優(yōu)先考慮其材質(zhì)的安全性和穩(wěn)定性，給老年人提供性能保障。其次，科技的發(fā)展，許多新型材料層出不窮，便捷性是當(dāng)下助行器設(shè)計(jì)的原則之一，所以在選材時，在滿足其剛度和強(qiáng)度的條件下，可考慮材料的便捷性。表2.4助行器材質(zhì)分析（來自：作者整理）材質(zhì)優(yōu)勢劣勢金屬耐久，不易老化，穩(wěn)定性佳成本高，質(zhì)量重，不易加工鋁合金質(zhì)輕硬、可塑性好耐磨性差，美觀度低塑料加工特性好，重量輕，強(qiáng)度大，消聲、減震易老化，耐熱性差橡膠柔軟，耐磨，有彈性耐油性差皮革輕盈保暖，耐久力貯藏、護(hù)理要求高木材結(jié)實(shí)耐用干縮濕脹，質(zhì)量重因此，在助行器主體支架材料上主要選用機(jī)械強(qiáng)度分布廣和較高強(qiáng)度的塑料，它重量輕，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，具有消聲和減震作用；扶臂、座椅材料方面使用質(zhì)地柔軟、透氣的橡膠材質(zhì)；輪子則選用有彈性且抓地好的PU材質(zhì)。第3章老年人助行器產(chǎn)品設(shè)計(jì)定位3.1用戶定位本文主要針對60歲以上輕中度障礙人群及介助老人進(jìn)行設(shè)計(jì)，介助老人肌肉骨骼運(yùn)動機(jī)能出現(xiàn)力量下降、能力退化、萎縮等較大變化，關(guān)節(jié)活動受到一定程度影響，靈活性降低，從而只能進(jìn)行簡單的動作，且無法進(jìn)行長距離行走，需要借助工具來得到訓(xùn)練的功能。同時神經(jīng)感覺器官老化，使介助老人對外界刺激變得遲鈍，反應(yīng)能力變差，身體滯后，行動能力受損，導(dǎo)致其對周圍事物適應(yīng)困難，難以獨(dú)立生活。介助老人擁有自身經(jīng)驗(yàn)，不愿接受新鮮事物，意志堅(jiān)定又不愿服老，同時，生理機(jī)能的衰退以及社會地位的變化，導(dǎo)致其精神負(fù)擔(dān)加重，容易出現(xiàn)焦慮、苦悶、意志消沉等負(fù)面情緒，產(chǎn)生畏懼困難的心理。所以，針對60歲以上處于體力和智力等生理機(jī)能衰退較明顯狀態(tài)的輕中度介助老人，設(shè)計(jì)一款助行器尤為重要，可輔助其行走，來滿足日常生活需求。3.2功能定位表3.1助行器功能需求（來自：作者整理）功能需求實(shí)用功能助行功能平地散步、快速走路助起功能彎腰、下蹲、坐到站、蹲到站鍛煉功能恢復(fù)、訓(xùn)練其他功能智能需求、照明、儲物性能功能安全性結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、防滑倒、材質(zhì)安全、操作安全舒適性符合人體工程學(xué)、觸感舒適便捷性可折疊、操作簡單審美功能造型時尚、前衛(wèi)、圓滑材質(zhì)結(jié)實(shí)耐用色彩沉穩(wěn)大氣本設(shè)計(jì)是針對介助老人開展，從產(chǎn)品的主要功能入手，將創(chuàng)新點(diǎn)與新穎的造型結(jié)合，進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出更符合介助老年人要求的產(chǎn)品；增強(qiáng)體驗(yàn)感，充分滿足介助老人的生理及心理需求，增加老年人與兒女之間的聯(lián)系，能為介助老年人的身體和心理快速康復(fù)提供幫助和關(guān)懷，提高介助老人生活質(zhì)量。通過對國內(nèi)外關(guān)于多功能老年人助行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的分析和對市面上已經(jīng)存在的多功能助行器的調(diào)研，以及了解到市面上存在產(chǎn)品功能性的優(yōu)缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對現(xiàn)有的助行器設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，從而得出介助老人用戶主要功能需求。在實(shí)用功能方面，助行器主要包括助行功能、助起功能、鍛煉功能等特性，滿足介助老人平地散步、快速走路、康復(fù)訓(xùn)練等基本需求，使介助老人得到最基本的需求性滿足；性能功能包括安全性，舒適性，便捷性等，符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，提高介助老人的體驗(yàn)感受，保障老年人安全；審美功能則包括造型、材質(zhì)、色彩等方面，結(jié)實(shí)耐用，沉穩(wěn)大氣的設(shè)計(jì)構(gòu)造，符合介助老人對產(chǎn)品的審美。3.3設(shè)計(jì)構(gòu)思助行器設(shè)計(jì)滿足基本產(chǎn)品的屬性之后，增加其功能、造型、材料、結(jié)構(gòu)等方面的相互作用，針對介助老人的身體和心理?xiàng)l件進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖3.1助行器主要設(shè)計(jì)工作圖（來自：作者自繪）安全性方面，注意助起安全、座椅安全等問題，避免出現(xiàn)直角、尖銳的造型，降低安全隱患，使介助老人安全使用；適用性方面，簡單智能化，方便老人使用，定位系統(tǒng)，方便家人實(shí)時觀測；功能性則具有推坐一體，助力起身，基本需求得到保障；外觀性方面應(yīng)造型形狀輕盈、結(jié)構(gòu)簡單，體現(xiàn)出生機(jī)勃勃和積極向上的感覺，讓老年人生理和心理都得到保障；材質(zhì)方面，主要選用較高強(qiáng)度的塑料，扶臂、座椅材料方面使用質(zhì)地柔軟、透氣的橡膠材質(zhì)；輪子則選用有彈性且抓地好的PU圖3.1助行器主要設(shè)計(jì)工作圖（來自：作者自繪）第4章老年人助行器設(shè)計(jì)實(shí)踐4.1設(shè)計(jì)方案通過上述總結(jié)地產(chǎn)品設(shè)計(jì)定位，造型簡潔、智能，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，助起、助行等功能及結(jié)構(gòu)定位，進(jìn)行了一些草圖方案的構(gòu)思與優(yōu)化。圖4.1圖4.1設(shè)計(jì)草圖（來自：作者自繪）根據(jù)產(chǎn)品造型、結(jié)構(gòu)、使用情景等條件并結(jié)合產(chǎn)品基本原則進(jìn)行分析，方案三整體造型簡化流暢，曲直結(jié)合，流線性美感；三角型結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定安全，結(jié)實(shí)耐用；靠背人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，舒適可靠，所以最終選擇方案三為最終定稿，進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖圖4.2設(shè)計(jì)模型（來自：作者自繪）4.2設(shè)計(jì)效果圖多功能老年人助行器主要體現(xiàn)在四輪無動力設(shè)計(jì)，推坐一體化，可協(xié)助介助老人起身，具有支撐功能，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；功能多樣化設(shè)計(jì)，具有儲物功能與照明系統(tǒng)，同時融合科技創(chuàng)新，使助行器設(shè)計(jì)智能化。圖4.3圖4.3設(shè)計(jì)效果圖（來自：作者自繪）4.3設(shè)計(jì)分析4.3.1人機(jī)分析本設(shè)計(jì)可輔助介助老人行走，協(xié)助介助老人起身，幫助介助老人做康復(fù)訓(xùn)練或者出門活動；當(dāng)介助老人行走感到疲乏時，座椅設(shè)計(jì)可為介助老人提供休息。此設(shè)計(jì)擁有智能APP人機(jī)交互功能，方便介助老人使用和子女實(shí)時觀測。圖圖4.4人機(jī)交互圖（來自：作者自繪）圖圖4.5交互APP（來自：作者自繪）4.3.2色彩分析圖4.6色彩圖（來自：作者自繪）圖4.6色彩圖（來自：作者自繪）4.3.3細(xì)節(jié)分析圖4.7細(xì)節(jié)分析（來自：作者自繪）本設(shè)計(jì)采用簡潔化設(shè)計(jì)，使用便捷；具有一定智能感體現(xiàn)，圖4.7細(xì)節(jié)分析（來自：作者自繪）4.4展板設(shè)計(jì)圖4.8展板設(shè)計(jì)（來自：作者自繪）圖4.8展板設(shè)計(jì)（來自：作者自繪）總結(jié)本設(shè)計(jì)是針對國內(nèi)老齡化人口的特點(diǎn)以及老年人生理、心理需求而對現(xiàn)有的助行器產(chǎn)品進(jìn)行的改良創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過閱讀文獻(xiàn)、調(diào)差等材料，對助行器產(chǎn)品進(jìn)行競品分析及功能分析，得出現(xiàn)有助行器存在的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和不足，采用市場調(diào)研、實(shí)地考察等調(diào)研方法獲取關(guān)于老年人助行器的用戶需求信息，為設(shè)計(jì)實(shí)踐提供了理論依據(jù)。設(shè)計(jì)以符合老年人的用戶需求為前提，對多功能、智能化、具有交互性的助行器產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。體現(xiàn)助行器的實(shí)用功能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和色彩選擇等條件，符合老年人心理特征，豐富老年人生活，改善其生活質(zhì)量的產(chǎn)品，注重情感和人性化。 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