基于老齡化社會(huì)下的智能巡航輪椅設(shè)計(jì)

邵文聰 盧國(guó)英 李偉 代夢(mèng)凱 羅溶

上海電機(jī)學(xué)院設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院

一、設(shè)計(jì)目標(biāo)

隨著中國(guó)老齡化速度的加快,低齡老年人口基數(shù)占老年總?cè)丝诘?0%以上,而且,他們大多身體素質(zhì)良好,具備獨(dú)立外出的能力及意愿。與此同時(shí)，研究表明老齡人群的視覺(jué)、活動(dòng)、信息能力都受到不同的損害。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的智能巡航輪椅在包括現(xiàn)有輪椅的基礎(chǔ)助行功能上，根據(jù)現(xiàn)有的導(dǎo)航技術(shù)和老齡化社會(huì)背景結(jié)合老年人助行問(wèn)題，改進(jìn)為智能巡航輪椅，增加了智能巡航等創(chuàng)新功能，通過(guò)出行前的路線規(guī)劃，幫助老年人出行的同時(shí)，使得體驗(yàn)信息傳達(dá)更加實(shí)時(shí)準(zhǔn)確，從而減少突發(fā)性狀況的意外，提高老齡用戶在出行活動(dòng)中的自助性與自主性。

二、設(shè)計(jì)過(guò)程

輪椅是老年下肢殘障人士常用設(shè)備，但是傳統(tǒng)輪椅應(yīng)用上有許多不足之處：手扳輪椅需乘坐人雙手驅(qū)動(dòng)，不能自動(dòng)運(yùn)行，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，老年人難以長(zhǎng)時(shí)間自己操控；電動(dòng)輪椅雖然不依靠人力驅(qū)動(dòng)，但在運(yùn)行中一直需要乘坐人操控速度和方向以及?？浚荒芨鶕?jù)預(yù)設(shè)目的地自動(dòng)運(yùn)行，也無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)視和操控。

另一方面，隨著制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于這些技術(shù)(紅外與超聲波傳感器的跟蹤系統(tǒng)、多傳感器信息融合技術(shù)、GPS定位技術(shù)、激光和視覺(jué)/深度及其他環(huán)境感知傳感器、信息無(wú)線傳輸、互聯(lián)網(wǎng)等)的創(chuàng)新融合，使自主運(yùn)行的智能新型輪椅的實(shí)現(xiàn)成為可能，智慧化、數(shù)據(jù)化也是未來(lái)電動(dòng)輪椅或者說(shuō)智能輪椅的發(fā)展方向，于是本產(chǎn)品智能巡航輪椅應(yīng)運(yùn)而生。

（一）設(shè)計(jì)切入

通過(guò)模擬和觀察，發(fā)現(xiàn)具備自助并有意愿的老年人日常出行的目的其實(shí)很明確，并且有很強(qiáng)規(guī)律性，通常都是去固定的幾個(gè)地點(diǎn)，出行的時(shí)間段也不會(huì)相差很大，路線也往往變化很小，但是通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，老年人基本上是獨(dú)自外出，身邊沒(méi)有家人陪伴，這就給老年人造成了很大的安全隱患。所以本項(xiàng)目的目的在于：設(shè)計(jì)一款通過(guò)出行前的路線規(guī)劃，幫助老年人出行的同時(shí)，且能將體驗(yàn)信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確傳達(dá)，從而減少突發(fā)性狀況的意外的智能巡航輪椅。

（二）結(jié)構(gòu)與功能

在功能的設(shè)計(jì)上，以充分考慮安全因素為第一要義，設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠的機(jī)構(gòu)，滿足使用人安全需求的心理。其次，將人性化和智能化貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)工程。滿足使用者不同層次的需求在能源方面，此輪椅為清潔環(huán)保潔凈的新能源輪椅。減少了噪音和尾氣對(duì)使用者和社會(huì)的危害?？紤]到經(jīng)常使用輪椅的老年人精神需求層面，公園、社區(qū)等半封閉環(huán)境為其經(jīng)常出現(xiàn)的地點(diǎn)。對(duì)于體力不足的大部分老年人來(lái)說(shuō)，在家和目的地之間的路程十分艱難且易發(fā)生意外。此輪椅設(shè)計(jì)有智能巡航系統(tǒng)，在輪椅的右（慣用手）前方，設(shè)計(jì)有可視化觸屏顯示器以及實(shí)時(shí)語(yǔ)音提示喇叭，用于顯示實(shí)時(shí)位置播報(bào)與設(shè)定常用路線。能解除老年人對(duì)輪椅的實(shí)時(shí)控制，自動(dòng)規(guī)劃路線，點(diǎn)與點(diǎn)直接輸送。對(duì)于基于規(guī)定線路的輪椅而言，在交通環(huán)境中，輪椅的行駛路線相對(duì)固定，不與社會(huì)車共駕，且任務(wù)簡(jiǎn)單(如在遇到障礙物時(shí)及時(shí)剎停、避讓，和在目標(biāo)站點(diǎn)停止等)。通過(guò)長(zhǎng)、短距離毫米波雷達(dá)和視覺(jué)傳感器來(lái)感知輪椅周圍環(huán)境特征，處理器進(jìn)行分析，做出相應(yīng)的反饋，GPS技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在極大程度上提高了使用者出行的智能化。此外，當(dāng)家人無(wú)法陪伴老人或者殘障人士時(shí)，可視化觸屏顯示器下有SOS急救按鈕，當(dāng)老人發(fā)生突發(fā)狀況，或者感到身體不適時(shí)，可以按下此按鈕，輪椅就會(huì)遠(yuǎn)程給家人提供信息，同時(shí)會(huì)發(fā)出閃亮的紅光以及急救聲音，引起行人注意，可通過(guò)手機(jī)app查看輪椅實(shí)時(shí)位置，及時(shí)獲得他們動(dòng)態(tài)。

（三）設(shè)計(jì)創(chuàng)新

1.設(shè)計(jì)理念創(chuàng)新:不僅是擴(kuò)展老齡人群的活動(dòng)場(chǎng)景和活動(dòng)能力，更是重塑他們的自信，使他們有尊嚴(yán)的出行；

2.使用方式創(chuàng)新：操作簡(jiǎn)便，無(wú)復(fù)雜功能，注重能力受損老齡人群的切實(shí)需求；

3.使用場(chǎng)景創(chuàng)新：設(shè)計(jì)靈活多變，能應(yīng)對(duì)多種情況下的行動(dòng)，有預(yù)見(jiàn)性，針對(duì)性地解決問(wèn)題。

4.使用功能創(chuàng)新：智能巡航是老年人助行項(xiàng)目產(chǎn)品的核心技術(shù)，在基礎(chǔ)使用功能之上，巡航輪椅能自主在線路線識(shí)別選擇是巡航輪椅智能化的重要特征之一。主要針對(duì)無(wú)兒女陪同、并且對(duì)路線障礙不熟悉的情況下，如何快速準(zhǔn)確的對(duì)路線進(jìn)行識(shí)別分類以及自動(dòng)的刪除危險(xiǎn)區(qū)域。為了提高在線智能自主路干識(shí)別精度和速度,提出了基于相似度競(jìng)爭(zhēng)網(wǎng)絡(luò),以繼承競(jìng)爭(zhēng)網(wǎng)絡(luò)在模式識(shí)別方面快速簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)針對(duì)競(jìng)爭(zhēng)網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力差,對(duì)路線類型以外障礙無(wú)法剔除的不足進(jìn)行改進(jìn),很好解決了巡航輪椅在為老年人快速確定優(yōu)質(zhì)路線準(zhǔn)確問(wèn)題。

三、小結(jié)

老年人智能巡航輪椅設(shè)計(jì)上真好符合當(dāng)下設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)，通過(guò)調(diào)研分析，我們找尋老年人在日常生活中使用電動(dòng)輪椅的痛點(diǎn)，從而找到切入點(diǎn)，隨著老齡化社會(huì)的日益嚴(yán)重，我們的電動(dòng)輪椅也必須符合當(dāng)今社會(huì)的需求，智能巡航輪椅就是讓整個(gè)輪椅變得更簡(jiǎn)單和更方便，減輕子女的負(fù)擔(dān)并且極大的幫助老年人的外出。

本產(chǎn)品充分體現(xiàn)了智能自動(dòng)化等一系列理念，在未來(lái)老齡化的社會(huì)中，智能巡航輪椅將占據(jù)電動(dòng)輪椅的主導(dǎo)地位。

在智能巡航方面，推陳出新，幫助老年人更好的應(yīng)對(duì)當(dāng)今社會(huì)的各類路面情況和老年人所迫切需要解決的問(wèn)題，幫助老年人省心出行，安全出行。讓子女愿意讓老年人單獨(dú)出門遛彎等參與社交活動(dòng)。最終，設(shè)計(jì)出了這款具有智能巡航功能的電動(dòng)輪椅。