基于感性工學(xué)的老年助行器外觀設(shè)計(jì)研究

我國正在進(jìn)入急速人口老齡化階段，人口老齡化水平從18.5% 升至29.1%

。通過設(shè)計(jì)更好的助老伴老產(chǎn)品來提高老年人的生活品質(zhì)具有重要的意義

。助行器是一種較好的幫助有行走障礙的老年人日常行走的工具。助行器分為無動力式助行器、功能性電刺激助行器、動力式助行器。其中無動力式助行器應(yīng)用較為廣泛，具有靈活輕便、普適性高等優(yōu)點(diǎn)

，文章設(shè)計(jì)的老年助行器屬于無動力式助行器。

①堿基對的制作：用紅色紙板代表腺嘌呤、橙色紙板代表鳥嘌呤、綠色紙板代表胞嘧啶、黃色紙板代表胸腺嘧啶。由于嘌呤堿基A和G是雙環(huán)化合物，而嘧啶堿基T和C是單環(huán)化合物，所以制作時嘌呤模型相對嘧啶模型要大一些；又因?yàn)锳-T、C-G要進(jìn)行配對，所以將A、T之間的街口裁剪成三角形，將C、G之間的接口裁剪成半圓形，以分別來表示堿基間的相互作用。最后，再根據(jù)A-T、C-G之間的氫鍵數(shù)目在部件上打孔，并用銀色鐵絲充作氫鍵進(jìn)行連接。

1 感性工學(xué)概述

感性工學(xué)是將用戶模糊的、不確定的感性意象轉(zhuǎn)化為直觀的數(shù)據(jù)，并搭建出其與設(shè)計(jì)元素之間的關(guān)系模型，將用戶的感性需求在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中進(jìn)行表達(dá)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中主要用感性工學(xué)的方法對用戶的感性意象進(jìn)行定性和定量分析，定性分析的常見方法有二手資料研究法和實(shí)地考察法，定量分析的常見方法有因子分析、聚類分析和回歸分析

。

3.艾滋病期的診斷標(biāo)準(zhǔn)：成人及15歲（含15歲）以上青少年，HIV感染加下述各項(xiàng)中的任何一項(xiàng)，即可診為艾滋?。换蛘逪IV感染，而CD4+T淋巴細(xì)胞數(shù)＜200個/μL，也可診斷為艾滋病。

2 老年助行器發(fā)展現(xiàn)狀

市面上有多種輪式助行器，已經(jīng)能滿足行走障礙的老年人對助行器產(chǎn)品最基本功能的需求。但多數(shù)外觀都是冰冷的鋼管和灰色的塑料，造型和CMF 仍處于較低水平。雖然這樣的設(shè)計(jì)可以極大地降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，但已經(jīng)難以滿足當(dāng)下老年人的需求。成功老齡化的觀點(diǎn)認(rèn)為，老年人對產(chǎn)品審美的要求隨著社會的發(fā)展不斷提高,從對單一功能性的需求提升為情感上的需求

。以往的僅具有基本功能的助行器產(chǎn)品設(shè)計(jì)難以滿足當(dāng)下老年用戶的審美需求，市場需要更美觀、更貼心的助行器設(shè)計(jì)。在實(shí)際的產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)師以自身經(jīng)驗(yàn)對老年助行器進(jìn)行設(shè)計(jì)，可能設(shè)計(jì)出不符合老年人感性需求的外觀，甚至由于過度解讀老年人群的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品讓老年人感覺到被區(qū)別對待

。作為一種長期使用，且出現(xiàn)在老年人社交活動中的器材，相較于拐杖等其他較成熟的醫(yī)療康復(fù)器械，老年助行器的設(shè)計(jì)還處在發(fā)展階段，在外觀設(shè)計(jì)上還有較大探索空間

。

無動力輪式助行器是一種十分常見的助老伴老產(chǎn)品，市面上該類產(chǎn)品的功能已經(jīng)基本滿足有行走障礙的老年人日常使用需求。但該類助行器缺乏外觀上的考量，缺乏人文關(guān)懷，一味地使用過多的金屬材質(zhì)，會給人冰冷生硬的感覺，在老年人的日常生活環(huán)境中顯得突兀

。品質(zhì)較高的助行器采用了更符合人審美的造型，整體造型雖然仍受限于傳統(tǒng)無動力輪式助行器的基本結(jié)構(gòu)，但采用了一些設(shè)計(jì)技法，使外觀更具韻律，作為日常行走要使用的產(chǎn)品，更具有親和力，能給用戶心理上的支撐，也能較好的融入老年人的生活。但目前該類產(chǎn)品很少，有廠商正在嘗試生產(chǎn)這種產(chǎn)品，卻缺少相關(guān)的設(shè)計(jì)方法。

3 老年人對助行器的感性需求分析

助行器造型中的主要特征為助行器支架的形態(tài)，對其進(jìn)行感性量化分析。眼動追蹤試驗(yàn)是感性工學(xué)中常用的感性測量方法，該方法相較于口頭報告法、出聲思維法等記錄用戶心理活動信息的方法，不用對受測者進(jìn)行接受專門的訓(xùn)練，能較為直接地獲取其對圖片的心理活動數(shù)據(jù)，對老年人群非常友好，因此比較適合用于對助行器支架形態(tài)的感性量化分析

。而助行器照的細(xì)節(jié)特征較多，如果直接采用實(shí)際產(chǎn)品的圖片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，受試者可能被產(chǎn)品外觀中無關(guān)緊要的部件吸引，增大實(shí)驗(yàn)的誤差，無法保持變量單一性，難以針對支架形態(tài)特征進(jìn)行定量分析。因此對篩選出的助行器的外觀特征進(jìn)行簡化，去除與支架形態(tài)無關(guān)的細(xì)節(jié)，將助行器的支架形態(tài)歸納為五類。

通過眼動分析來優(yōu)選最符合感性意象的助行器支架形態(tài)。邀請15 名設(shè)計(jì)和機(jī)械相關(guān)專業(yè)人員作為眼動追蹤試驗(yàn)受測試者。請受測者坐在安裝有桌面眼動儀的顯示器前，向受測者介紹助行器的基本概念和試驗(yàn)流程，并校準(zhǔn)眼動儀。將意象詞匯輕巧、簡約、穩(wěn)固、安全、明快、溫馨制為6 張?jiān)~匯圖。采用拉丁方設(shè)計(jì)方法將5 個助行器樣本排列在樣本圖中，防止樣本受受測者觀察習(xí)慣的不同而對試驗(yàn)結(jié)果造成的誤差。每個受測者會看到意象詞匯圖5 秒和樣本圖15 秒，共進(jìn)行6 個意象詞匯的試驗(yàn)。要求受測者尋找與意象詞匯最貼切的支架形態(tài)樣本，找到后凝視該樣本，以便后期統(tǒng)計(jì)出具體數(shù)據(jù)。

從成分得分矩陣可知，影響最大的成分1 中，輕便性和簡約性最具代表性。對感性形容詞影響較大的成分2 和成分3 中，最具代表性的感性意象詞匯是穩(wěn)固、安全、明快和溫馨。因此選取輕巧的—笨重的、簡約的—復(fù)雜的、穩(wěn)固的—脆弱的、安全的—危險的、明快的—暗淡的、溫馨的—冰冷的，這幾組最能代表老年人感性需求的詞匯作為老年助行器外觀的特征描述詞匯。

4 基于感性工學(xué)的老年助行器外觀設(shè)計(jì)

4.1 老年助行器形態(tài)感性分析

通過廣泛收集輪式助行器的圖片建立樣本圖庫。對收集的圖片進(jìn)行篩選，去除相似度過高和特征模糊的助行器樣本，得出14款助行器樣本圖片。通過分析老年人對助行器的感性需求，搜集相關(guān)文獻(xiàn)共獲取62 個老年助行器外觀感性形容詞匯。感性詞匯是對用戶感受的描述，能反映用戶對助行器外觀的感性需求，建立感性詞匯庫時需要保證感性詞匯的相關(guān)性和專業(yè)性。以老年助行器的外觀特征為主題對62 個詞進(jìn)行分類，去除與主題相關(guān)性弱的和意思接近的詞語，同時為了防止老年人不能正確理解感性詞匯，替換掉對老年人來說不夠通俗的詞匯。處理后得出12 個感性詞匯，分別是簡潔的—復(fù)雜的，時尚的—傳統(tǒng)的，穩(wěn)固的—脆弱的，大氣的—拘謹(jǐn)?shù)模骺斓摹档?，安全的—危險的，正式的—日常的，溫馨的—冰冷的，精致的—粗陋的，輕巧的—笨重的，柔和的—硬朗的，運(yùn)動的—安靜的。

將14 個圖片樣本和12 組感性詞匯建立為語義差異量表。量表共7 個等級，將一組對立的感性詞組左側(cè)的形容詞和右側(cè)的形容詞分別計(jì)為3 分和-3 分，例如穩(wěn)固的—脆弱的的這對意向詞組，3 表示非常穩(wěn)固，-3 表示非常脆弱。將建立的老年助行器樣本感性評分量表以問卷形式搜集評價。調(diào)研對象為60 歲以上的老年人，請調(diào)研對象根據(jù)經(jīng)驗(yàn)感受對助行器圖片樣本進(jìn)行打分。共收到53 份答卷。由于從樣本的得分中難以直接獲取可用于參考的設(shè)計(jì)要素，因此需要對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行降維。把老年助行器樣本感性評價得分矩陣輸入spss 軟件進(jìn)行因子分析，得出方差解釋率數(shù)據(jù)。分析得出適合選取前3 個公因子進(jìn)行分析，第一主成分方差貢獻(xiàn)率為60.617%，第二主成分方差貢獻(xiàn)率為14.24%，第二主成分方差貢獻(xiàn)率為9.96%。對3 個公因子的方差貢獻(xiàn)率進(jìn)行輪換，輪換后的累積方差貢獻(xiàn)為84.817%。因此靠前的3 個主成分包含所有指標(biāo)的大多數(shù)據(jù)，可以替代原始變量。進(jìn)一步分析得出其成分得分系數(shù)矩陣，見表1。

以其中一名受測者的試驗(yàn)結(jié)果為例。先導(dǎo)出眼動試驗(yàn)熱點(diǎn)圖，其中一名收受試者在一個意向詞測試中疊加的眼動熱區(qū)圖如圖1 所示，圖中顏色由紅到綠，表示注視時間由長到短，顯示紅色的部分為關(guān)注度最高的區(qū)域

。由熱區(qū)圖可以看出受關(guān)注較高的是圖中右上方的樣本，受關(guān)注最少的是右下方的樣本。但是僅以熱點(diǎn)圖分析難以得到精確的數(shù)據(jù)，所以將測試的圖片按照樣本進(jìn)行興趣區(qū)域劃分，用矩形框選每個樣本，并用a1～a5 標(biāo)注每個興趣區(qū)域

。

助行器現(xiàn)有生產(chǎn)工藝較為成熟，采用的材料主要包括合金、塑料、皮革、織物和橡膠。整體框架采用合金，以保證強(qiáng)度和耐候性，滿足安全的需求。在把手、座面和車閘等與人接觸的部位，盡量選擇較為親和的、方便成型的材質(zhì)，以便設(shè)計(jì)出符合人體工學(xué)的造型。助行器的色彩等表面特征會受生產(chǎn)工藝的影響，因此在滿足使用和工藝要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行助行器的色彩和材質(zhì)等外觀要素同時進(jìn)行分析。將市面上的助行器CMF 要素按支架顏色、色彩對比、光滑度和折射率進(jìn)行分類，如表3 所示。

回歸系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值與位于左側(cè)的感性形容詞匯正相關(guān)，回歸系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值越大，說明該表面特征要素越能代表右側(cè)的感性形容詞匯。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為感性意象與表面設(shè)計(jì)特征要素的對應(yīng)關(guān)系

。得出不同表面特征會對用戶的感受產(chǎn)生不同影響。其中淺色調(diào)和白色會給人以輕巧的、簡約的、明快的、溫馨的感覺，黑色和深色調(diào)會給人穩(wěn)固的和安全的感覺。強(qiáng)對比的配色會給人輕巧的、明快的、溫馨的感覺，中對比和弱對比會給人簡約的、穩(wěn)固的、安全的感覺。啞光面和多種粗糙度組合的表面會給人正面的反饋，高折射率的表面會給人穩(wěn)固的、安全的、明快的感覺，低折射率的表面會給人輕巧的、簡約的、溫馨的感覺。其中黑色、暗色調(diào)和大面積的亮面會給人復(fù)雜的、脆弱的等負(fù)面的反饋，在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)少采用該類表面特征。綜合以上因素制作助行器CMF設(shè)計(jì)方案，如圖3 所示。對方案進(jìn)行滿意度和感性意象評價問卷，得出受測者對三個方案都比較滿意，與16 個樣本的感性意象得分對比，得出CMF 方案2 和CMF 方案3 基本滿足老年人的感情需求，而CMF 方案2 的輕便感略有不足，對照感性意象對應(yīng)表面特征設(shè)計(jì)建議進(jìn)行分析，可能是由于方案2 采用了高折射率的支架表面，高折射率的支架表面雖然會帶給用戶安全、穩(wěn)固的感覺，但同時也會讓用戶覺得產(chǎn)品更加笨重。評估結(jié)果反應(yīng)了感性意象對應(yīng)表面特征設(shè)計(jì)建議的有效性。

4.2 老年助行器CMF 感性分析

興趣區(qū)域首次注視時間越短，說明越傾向條件反射式的搜索匹配對象，對與受測者而言，該興趣區(qū)域越貼近感性詞匯。因?yàn)樵囼?yàn)要求受測者找到和感性意象詞匯最貼切的樣本后進(jìn)行凝視，所以興趣區(qū)域的注視時長越長，該興趣區(qū)域所對應(yīng)的助行器支架形態(tài)就越接近受測者的搜尋目標(biāo)。受測者對某個興趣區(qū)域的瀏覽次數(shù)越多，就說明在進(jìn)行意象詞匯感知后對該興趣區(qū)域的認(rèn)同感越高

。導(dǎo)出15 名受試者的6 個感性意象的試驗(yàn)數(shù)據(jù)均值，見表2。根據(jù)表中數(shù)據(jù)比較得出a3 和a2 形態(tài)最優(yōu)，最符合感性意象定位。根據(jù)a3 和a2 進(jìn)行助行器造型設(shè)計(jì)，得到三個造型方案，如圖2 所示，選用AO 圖展示效果以排除色彩和照明對造型產(chǎn)生的影響，并對老年人進(jìn)行問卷，得到造型方案1 的滿意度最高。

將老年助行器的表面特征進(jìn)行參數(shù)化，將存在的特征賦值為1，不存在的特征賦值為0，得出所有樣本的表面特征要素編碼表，見表4。對制作的助行器表面特征樣本進(jìn)行感性意象問卷，共收到31 份答卷。采用多元線性回歸對感性詞匯與表面特征要素間的關(guān)系進(jìn)行分析，得到感性意象詞匯與助行器表面特征之間的回歸關(guān)系模型，如表5 所示。

以優(yōu)選的助行器造型方案為基礎(chǔ)，在渲染軟件中模擬助行器的表面特征，共制作出16 個樣本，其中有9 個樣本參照現(xiàn)有產(chǎn)品的表面特征，其余7 個樣本隨機(jī)搭配表面特征要素。

負(fù)荷頻率控制(Load Frequency Control,LFC)能夠有效抑制系統(tǒng)頻率偏差[2],使系統(tǒng)頻率波動保持在電力工業(yè)允許的范圍內(nèi)。柴油發(fā)電機(jī)是參與負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)的主要電源,其對穩(wěn)態(tài)功率需求具有明顯的優(yōu)勢,而對于瞬時功率波動需求存在劣勢。通過柴油機(jī)調(diào)頻可以優(yōu)化穩(wěn)態(tài)功率波動,而儲能裝置可以對瞬時功率波動進(jìn)行快速響應(yīng)并優(yōu)化系統(tǒng)頻率[3-4]。但是,為了保證柴儲混合電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,需要設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)控制策略:對不同的頻率管理裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)配合,使得各裝置能夠充分發(fā)揮其頻率管理的優(yōu)勢;考慮負(fù)荷需求功率的不確定性和儲能輸出功率的擾動性,設(shè)計(jì)魯棒負(fù)荷頻率控制器以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

文章采用因子分析、多元線性回歸和眼動追蹤等方法對老年助行器的形態(tài)和CMF 方案進(jìn)行了優(yōu)選，并設(shè)計(jì)出了老年助行器的外觀方案。感性工學(xué)的介入能夠挖掘老年用戶內(nèi)心的潛在需求，在一定程度上能夠使設(shè)計(jì)輸出更準(zhǔn)確地滿足老年人的感性需求，減少了設(shè)計(jì)師在進(jìn)行老年助行器外觀設(shè)計(jì)中的試錯成本。

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