基于感性工学的上肢康复外骨骼设计研究

【摘要】：康复外骨骼是基于仿生学与多学科融合的产物,其主要针对脑卒中偏瘫患者或者肢体障碍的患者以帮助他们恢复其运动能力。经过多年的研究,康复外骨骼在医疗及生活服务领域获得了长足的发展。国内、外的康复外骨骼已被应用在各自区域的医疗场所,目前的康复外骨骼还处于“形式追随功能”的阶段,形态上不能满足用户的心理需求,也不能给用户以良好的体验。本文针对这点,对上肢康复外骨骼进行优化设计,从而实现上肢康复外骨骼的人-机-环境的高度统一。首先,在对上肢康复外骨骼进行全面的分析后发现忽略了对用户感性需求的研究。本文立足于“聚焦用户”将感性工学的设计理念引入该课题中,研究用户对上肢康复外骨骼的感性需求,设计出满足用户感性需求的产品。利用感性工学中的方法收集用户的感性需求信息,并对其进行筛选;经过收集大量的资料,利用问卷调查法、语义差分法及专家法收集筛选有关上肢康复外骨骼的感性词汇和代表性的样本,由此建立用户感性需求信息和样本间的关联矩阵;用灰色关联技术对矩阵进行关联系数计算,找出最能代表用户感性需求的样本,对其设计要素进行提取分析,整理归纳上肢康复外骨骼满足用户感性需求的设计要素,为设计师提供直观的设计依据。其次,在分析样本设计要素的基础上,对在设计过程中所涉及到的人机工程学内容(上肢关节及自由度、相关部位的尺寸)进行分析;并对上肢康复外骨骼的色彩、材质、形态进行分析。根据其环境、人机交互及情感化等设计因素对上肢康复外骨骼的影响进行发散设计,利用模糊评价的方法选出最优方案。最后,实践证明将感性工学理论引入到上肢康复外骨骼的设计中是可行的,它可以准确的获取用户的感性需求并进行量化,从而有效的指导设计。这对以后同类产品设计实践方面有一定的积极作用,也为后续应用于其他新产品开发的相关研究提供一些参考。