基于人機交互的智能輪椅設計研究

張強

（四川省康復輔具技術服務中心，四川 成都 610021）

隨著我國老年人數(shù)量的不斷增多，我國輪椅市場規(guī)模也正在不斷發(fā)展。但當前我國市場環(huán)境中存在的大部分輪椅整體功能設計方面都比較簡單，很難實現(xiàn)較好的人機交互，對于各類智能化系統(tǒng)的應用程度還存在較為顯著的不足。而對于各個使用輪椅的主體來說，要想通過輪椅完全實現(xiàn)生活自理，還是非常困難的。在這種行業(yè)市場環(huán)境下，各類新型智能輪椅就開始得到全方位的研發(fā)，通過完善全面的人機交互系統(tǒng)來提高輪椅使用的自動化與智能化，同時還能夠增設集合越障、自動避障、輔助康復治療等各項功能，滿足各個主體的使用需求。

1 人機交互智能輪椅的目標用戶分析

教育人機交互的智能輪椅設備目標人群跟傳統(tǒng)輪椅并沒有太大的區(qū)別。第一，人類個體隨著年齡的增長，身體生理機能已經出現(xiàn)了較為顯著的退化，使得一部分老年人需要借助輪椅工具來進行外出行動。而隨著我國老齡化水平的增加，當前我國已經全面進入了老齡化社會。因此，老年人群體的比例和數(shù)量都比較多，對于智能輪椅的需求也比較高。第二，在日常生活或者工作中，因為各類意外事故或者自身疾病影響而出現(xiàn)的下肢殘障人員，在出行時也需要借助于輪椅。第三，智能輪椅跟傳統(tǒng)輪椅設備相比，整體自動化水平相對來說比較高，同時智能輪椅在設計和制作過程中都投入了較高的成本，使得智能輪椅在價格上要顯著高于傳統(tǒng)輪椅。這種情況也使得智能輪椅在一線城市和經濟水平較好的二線城市具有較多的用戶群體，而在經濟發(fā)展水平不高的城市區(qū)域很難取得較好的銷售成效。

2 人機交互智能輪椅的功能定位

傳統(tǒng)輪椅的功能非常單一，僅僅提供了基礎代步功能。而一些簡單的智能輪椅雖然加入了智能行駛、剎車等各個功能，但并沒有真正實現(xiàn)功能上的突破與創(chuàng)新。而本文所涉及的人機交互智能輪椅在綜合以往行業(yè)產品經驗的基礎上，重新定位了輪椅的功能?；谌藱C交互的智能輪椅產品應該具有康復治療、站立、智能行駛三項核心功能，同時還要兼顧目標市場用戶的各類需求來增設相應的功能。而對于各個設計人員來說，在智能輪椅產品設計時，也應該將整個工作的重心放在這些核心功能設計方面。特別是在康復治療功能實現(xiàn)方面，可以考慮在充分做好市場調研的基礎上，可以推出立足于治療時間、康復強度、變形幅度等各類指標元素的智能康復方案。在具體細節(jié)功能定位方面，設計人員也應該注意市場使用群體的反饋，并進行各項功能的智能調整。

3 人機交互智能輪椅的整體造型設計

3.1 功能設計

在智能輪椅設計過程中，應該先滿足各類最基本的功能設計，具體由越障功能、輔助站立、調整坐姿、下肢力量恢復、自動避障。為了更好地實現(xiàn)這類功能，智能輪椅的車輪應該設計為行星輪，并使用離合器來控制中心齒輪，最終能夠使得行星輪在遇到障礙時自動轉化為星輪，完成越障和爬樓梯等功能。而輔助站立與坐姿調整等功能的實現(xiàn)，則需要引入八桿運動變形機構實現(xiàn)座椅角度調整。在智能輪椅設計過程中，還引入人機交互界面來設計了完整的自動避障功能。在功能實現(xiàn)的過程中，主要是使用紅外線傳感器感知周邊環(huán)境，同時還做好靈活分析與判斷以后來完成自動避障。在人際交互過程中，可以通過語音控制來實現(xiàn)輪椅設備的控制。

3.2 外觀設計

在智能輪椅外觀造型設計方面，應該整體體現(xiàn)出整潔大方的質感，同時，還要具有較強的科技感，能夠通過外觀造型來讓用戶感受到產品使用的安全感。在具體設計過程中，智能輪椅應該充分重視靠背的設計工作，使得靠背能夠提供較好的舒適性。在這個過程中，也可以考慮附加一些具有質感的輪椅表面結構，或者直接使用裸露的內部結構，能夠增加造型設計美感。在屏幕設計時，則應該選用LED 觸摸顯示屏，同時還要避免指紋在顯示屏中出現(xiàn)不必要的殘留。

3.3 色彩設計

在智能輪椅的色彩設計方面，應該突出整體的色彩內涵，同時還要關注其他元素的融入。不同的色彩本身就會給用戶帶來不一樣的心理感受。因此，在進行智能輪椅色彩設計的過程中，各個設計人員應該能夠充分關注各個用戶的實際需求和審美觀，同時還要兼顧考量到智能輪椅功能上的發(fā)揮。比如，在應對于殘障人士的智能輪椅設計過程中，就應該選擇一些低飽和度的色彩。這主要是因為很多殘障人士都會存在程度不一的自卑心理，同時，平時生活過程中也缺乏必要的安全感。他們在使用智能輪椅的時候也非常在意周圍人對他們的眼光與看法，僅僅希望智能輪椅成為自己的一種便捷代步工具。因此，在殘障人士的智能輪椅設計中，就可以考慮選擇黑色、灰色、藍灰的色彩搭配。

4 人機交互智能輪椅的交互設計

4.1 交互界面設計

智能輪椅不僅要在外觀和色彩等方面達到較好的美觀性，同時也要充分重視人機交互界面的設計。特別是智能輪椅使用人員為老年人和殘疾人，因此在交互界面設計時，應該盡可能保證整體界面布局與內容展示的便捷性，能夠讓這些使用人員較好地理解交互內容，并能夠更好地控制輪椅設備。對于整個智能輪椅設計來說，人機交互界面也是最為關鍵的一個模塊。在具體設計過程中，酵母界面一方面應該能夠根據(jù)使用者自身的功能需求，簡潔展示相應的內容。與此同時，人機交互界面設計還應該引入智能手機，設計APP 連接控制模式，同時還要實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的共通，使得使用者可以通過手機來完成更為精細的人機交互。

4.2 顯示屏設計

在顯示屏設計模塊，相關設計人員應該秉承化繁為簡的整體思路，減少顯示屏中出現(xiàn)的文字，同時還要適當放大一些關鍵信息，使得輪椅使用用戶能夠更簡單地識別顯示屏中展示的內容。除此之外，顯示屏展示內容應該盡可能趨于中間位置，使得各個用戶能夠更好認知各類信息內容。

4.3 APP 交互原型設計

本次所設計的人際交互智能輪椅不僅能夠提供基礎交互功能，同時還開放了手機APP 功能來完成更深層次的人機交互。這也需要設計人員能夠先整合智能輪椅所具備的各項功能，并能夠合理分類處理各項功能，最終實現(xiàn)各個功能在手機APP 軟件中的合理呈現(xiàn)。而對于手機APP 交互來說，則應該先統(tǒng)計智能輪椅的各類參數(shù)設計和功能種類，同時，還要做好各類數(shù)據(jù)的實時記錄，并將用戶的個人訓練信息和常用行駛路徑等信息添加到個人檔案模塊中。而在具體交互方式上，應該盡可能選擇滑動或者點擊等方式，避免出現(xiàn)用戶不斷使用手動輸入等情況發(fā)生。

4.4 APP 視覺界面設計

在智能輪椅手機APP 界面設計方面，各個設計人員應該做好文字、圖片和各類色彩的整體布局，保證各個界面要素之間能夠實現(xiàn)相互呼應，提高智能輪椅給使用人員帶來的安全感。在整體設計上，可以考慮使用藍底白字的模式。其中，藍色能夠帶來智能化與科技感，而白色則可以提高用戶對于內容的識別度。在界面按鈕設計方面，則應該先突出整體設計上的簡潔性，同時還要保證各個路徑的邏輯性與合理性。

5 結語

在未來我國老齡化社會的壓力下，我國輪椅市場的整體規(guī)模將會進一步提高。而在當今信息化時代背景下，各類智能輪椅也將會得到更好的發(fā)展空間。因此在后續(xù)發(fā)展中，各個輪椅設計制造企業(yè)應該將目光逐步放在人機交互功能顯著的智能輪椅方面。在進行輪椅設計時，各個企業(yè)應該先進行深入全面的市場調研，明確當前目標市場群體對于智能輪椅的具體需求情況，并基于開展具體設計工作，保證最終的智能輪椅在我國市場環(huán)境中能夠得到較好的應用。這樣，基于人機交互的智能輪椅設計就可以在我國取得成功，全方位推動輪椅行業(yè)的科技水平提升。