探究康復(fù)訓(xùn)練器材的人機(jī)接口設(shè)計

趙健 李哲

天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院 天津 300384

1 康復(fù)訓(xùn)練器材的人機(jī)接口功能設(shè)計要求

1.1 基本功能要求

上肢的康復(fù)訓(xùn)練器材，是以其中的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)，從而帶動病患雙手及整個上肢開展周期性的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，最終達(dá)到恢復(fù)上肢活動能力的目標(biāo)。但是康復(fù)病患自身的肌力和正常人的差距明顯，甚至于部分病患無法完成上肢恢復(fù)訓(xùn)練，再加之關(guān)節(jié)活動范圍不足，在缺乏外力輔助的情況下，難以完成上肢運(yùn)動。由此出發(fā)，康復(fù)訓(xùn)練器材中的人機(jī)接口所需要具備的基本功能就是連接病患和器材，在康復(fù)病患的初期訓(xùn)練工作中，只能夠?qū)崿F(xiàn)被動及輔助運(yùn)動。這些運(yùn)動能夠完成的前提就是病患自身的肢體運(yùn)動可以跟上器材的轉(zhuǎn)動。在這種要求下，康復(fù)器材的人機(jī)接口就可以在全面發(fā)揮人機(jī)連接功能的基礎(chǔ)上，確保病患在康復(fù)訓(xùn)練的過程中，機(jī)體能夠和器材做出有效的連接[1]。

1.2 人際操作功能要求

任何產(chǎn)品生產(chǎn)出來的目的就是為人們服務(wù)，并且人們在使用產(chǎn)品的過程中，也是一個人和產(chǎn)品之間的交互過程，為此，在設(shè)計康復(fù)訓(xùn)練器材的過程中，還需要考慮到人機(jī)操作功能。具體而言，主要是包括產(chǎn)品的良好操作性、舒適性及維修性等內(nèi)容。還需要注意的一點(diǎn)是，人們在使用產(chǎn)品的過程中，人和產(chǎn)品之間往往是出于一種動態(tài)保護(hù)的關(guān)系下，這也就意味著在設(shè)計人機(jī)操作裝置的過程中，需要同時考慮到靜態(tài)及動態(tài)下的人機(jī)交互關(guān)系，只有這樣方可保障產(chǎn)品使用工作時的狀態(tài)能夠完全符合機(jī)體的運(yùn)動的狀態(tài)。從這種要求出發(fā)，在設(shè)計康復(fù)訓(xùn)練器材人機(jī)接口的過程中，病患和人機(jī)接口之間主要的交互操作是器材的穿戴和脫卸，但考慮到康復(fù)直接患者自身活動存在一定的不便性，這也就意味著在設(shè)計人機(jī)接口功能的過程中需要全面考慮患者器材穿戴及脫卸的方便性。在生產(chǎn)制造康復(fù)訓(xùn)練器材的過程中，通過使用先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝以及簡單巧妙的結(jié)構(gòu)來有效的實現(xiàn)訓(xùn)練康復(fù)器材人機(jī)接口的穿戴和脫卸功能，從而真正意義上降低病患對于人機(jī)接口功能學(xué)習(xí)和使用的門檻以及成本。同時由于殘疾病患自身在康復(fù)訓(xùn)練的過程中，心理狀態(tài)相對較為脆弱，如果人際操作設(shè)計變得較為復(fù)雜，很容易在患者使用的過程中失去相應(yīng)的耐心，除此之外也會對患者自身本就敏感脆弱的心理造成二次傷害。而這些簡單巧妙的人機(jī)操作功能設(shè)計，不但在情感方面很好地展現(xiàn)了對于殘疾患者的關(guān)心，而且還很好地滿足了病患對于人機(jī)接口功能方面的需求。

1.3 安全保障功能要求

對于康復(fù)訓(xùn)練器材人機(jī)接口的設(shè)計工作來說，由于接受康復(fù)訓(xùn)練的病患自身機(jī)能存在一定的缺陷，會進(jìn)一步增加在康復(fù)訓(xùn)練過程中存在的不確定性。在患者實施康復(fù)訓(xùn)練的過程中，肌肉痙攣以及肌無力等情況也是會經(jīng)常發(fā)生的，這種情形下，在設(shè)計康復(fù)訓(xùn)練器人機(jī)接口的過程中，需要對患者自身生理缺陷可能會帶來的安全隱患做出全面的考慮。并且康復(fù)訓(xùn)練器材人機(jī)接口的設(shè)計也并不可能做到十全十美，而這也就意味著在康復(fù)訓(xùn)練器材出現(xiàn)相應(yīng)事故的時候，需要首先保障病患自身的安全。具體一些來說，就是在儀器自身檢測到病患機(jī)體出現(xiàn)痙攣等異?；蛘呤怯?xùn)練器材自身發(fā)生故障的前提下，人機(jī)接口需要在第一時間內(nèi)完成人機(jī)分離的操作，從而優(yōu)先保障病患的人身安全[2]。

2 康復(fù)訓(xùn)練器材的人際接口設(shè)計分析

2.1 固定裝置設(shè)計分析

為了更好的實現(xiàn)之前所提到的康復(fù)訓(xùn)練器材的人機(jī)交互功能目標(biāo)，在設(shè)計其人機(jī)接口的過程中，彈簧鋼片需要采用65mm的彈簧鋼，在經(jīng)過相應(yīng)的特殊加工之后，這一類型的彈簧鋼片本身將會具備十分良好的彈性，并且具備較長的疲勞壽命以及綜合力學(xué)性能，其截面形狀是一個中間高兩邊低的凸字形。在正常情況下鋼片是處于一種拉伸的伸直狀態(tài)，在使用者將手臂放置在器材上的時候，中間凸起的部分就會因為受到壓力而產(chǎn)生相應(yīng)的形變，港片就會在立刻彎曲的情況下，圍繞在使用者的手臂上，很好地實現(xiàn)了病患手臂和器材的固定。鋼片的具體長度可以根據(jù)使用者手臂的粗細(xì)程度進(jìn)行相應(yīng)的選擇和條件。在使用完畢之后，只需要將兩端拉直雙臂便可以取出。

2.2 分離裝置設(shè)計分析

在使用者身體機(jī)能出現(xiàn)異常或者是訓(xùn)練康復(fù)器材發(fā)生故障的前提下，需要及時將病患的上肢和器材分離。在設(shè)計相應(yīng)的分離裝置的過程中可以使用粘扣帶的結(jié)構(gòu)，粘扣帶結(jié)構(gòu)主要是由一條表面帶有細(xì)小鉤子的鉤面粘扣帶和另一條表面帶有毛圈的毛面粘扣帶組合構(gòu)成的，不同的粘扣帶扣在一起便可形成不同性質(zhì)的緊固件產(chǎn)品，也具有即拉即開的特性，這種設(shè)計方式可以極大地保障病患在康復(fù)訓(xùn)練過程中的人身安全。分離裝置自身的支撐板是和后面的粘扣帶固定在一起的，而蒙面的粘扣帶一端總是固定在整個康復(fù)訓(xùn)練器材的外殼上，并且其另一端需要繞過滾軸和推桿進(jìn)行連接，并在連接件的幫助下和推桿做出緊密的連接。而在分離的過程中，只需要收縮推桿毛面粘扣帶可以在力量的影響下剝離開，如此一來便實現(xiàn)了上肢和康復(fù)訓(xùn)練器材的完美分離[3]。

3 結(jié)語

康復(fù)訓(xùn)練器材對于殘疾病患恢復(fù)自身機(jī)體功能，回歸到正常的社會生活中有著十分重要的意義。而在具體的康復(fù)訓(xùn)練的過程中，器材自身的安全性高低對于康復(fù)訓(xùn)練的效果以及病患自身的人身安全都會有著十分直接的影響，在這種情況下，本文在全面分析訓(xùn)練康復(fù)器材的基本功能、人機(jī)操作功能以及安全保障功能三方面要求的前提下，針對上肢訓(xùn)練康復(fù)器材的固定和分離裝置設(shè)計做出了相應(yīng)的分析，以便為今后康復(fù)訓(xùn)練器材的設(shè)計完善提供相應(yīng)的參考。