老年人智能拐杖設(shè)計(jì)摘要伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，老齡化已經(jīng)成為世界性的問題。我國(guó)因?yàn)槿丝诨鶖?shù)較大，面臨的老齡化問題也更加嚴(yán)峻。然而，我國(guó)老年人無障礙設(shè)計(jì)的發(fā)展空間仍亟待填補(bǔ)，根據(jù)老年人的需求和消費(fèi)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一款集多種功能于一體的手杖來滿足其出行需求、安全需求是一個(gè)具有實(shí)際意義的研究課題。本設(shè)計(jì)研究將從老年人身體衰老機(jī)能退化所產(chǎn)生的生活障礙為切入點(diǎn)，探討在現(xiàn)有的科技條件下，從老人最常用的隨身產(chǎn)品—手杖出發(fā)，通過相關(guān)的調(diào)研與設(shè)計(jì)研討，嘗試對(duì)于拐杖設(shè)計(jì)中的智能化進(jìn)行研究與探討，以期對(duì)于老人手杖設(shè)計(jì)的實(shí)踐提出一些觀點(diǎn)和看法，設(shè)計(jì)出保障老年人獨(dú)立自主行為完成的新產(chǎn)品，以此重塑老年人的自信、緩解他們的自卑心理，同時(shí)增進(jìn)家庭和諧氣氛，減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)，推動(dòng)和諧社會(huì)進(jìn)程。滿足可老年人出行鍛煉的需要并提高了其出行安全性。關(guān)鍵詞：拐杖工業(yè)產(chǎn)品智能化1老年人智能拐杖產(chǎn)品概念定位現(xiàn)將本方案的目標(biāo)人群以及產(chǎn)品的使用環(huán)境作如下分析：1.1目標(biāo)人群本方案是針對(duì)因生理衰退或疾病而導(dǎo)致下肢無力，行走功能有障礙的老年群體而開發(fā)的產(chǎn)品。這類群體熱愛生活、非常關(guān)心自己的身體健康，有著強(qiáng)烈的自尊和獨(dú)立意識(shí)。盡管腿腳不便，行走能力差，但他們不承認(rèn)自己是社會(huì)的弱者，希望通過拐杖的幫助及自身的努力，實(shí)現(xiàn)行動(dòng)上的自由，挽回尊嚴(yán)。1.2使用環(huán)境本方案的使用環(huán)境是室內(nèi)外的空間。除了平時(shí)生活起居的室內(nèi)場(chǎng)所，這類老年人群體在空閑的時(shí)候喜歡到樓下小區(qū)、附近公園或社區(qū)行走散步，與朋友聊天交流，進(jìn)行戶外行走活動(dòng)促進(jìn)身體健康，使心情舒暢。其中，室外使用環(huán)境涉最為重要，涉及到這類老年人行走過程中可能遇到的道路路況的復(fù)雜性，如凹凸不平的道路、臺(tái)階、樓梯等情況。2智能拐杖產(chǎn)品方案老人手杖的使用者需求以安全性最為重要，而后依次為輕便性、舒適性、功能性及美觀性。整體手杖設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)折疊滑動(dòng)后可適應(yīng)老人持握高度、并以木頭為最佳期望材質(zhì)。2.1設(shè)計(jì)構(gòu)思根據(jù)調(diào)查顯示，目標(biāo)人群喜好收集養(yǎng)生健身的資訊，并樂于參與，因此將其常用的健身器材融入設(shè)計(jì)。整個(gè)手杖在外觀上類似王者的權(quán)杖，在具備了平衡的支撐功能外，又從外觀上彰顯出使用者的不凡品位。在“權(quán)杖”間，還隱藏著王者的“寶劍”，這把具有保健功能的健身劍通過卡扣固定在權(quán)杖夾縫中。權(quán)杖內(nèi)部加載的定位系統(tǒng)可以定位使用者的具體方位，并通過權(quán)杖柄部分的擴(kuò)音系統(tǒng)播放語音導(dǎo)航，同時(shí)也支持廣播功能。權(quán)杖頂端的寶石紅色球體也是健身按摩球，可以拆卸把玩。權(quán)杖下端具有照明燈帶，在光線不充足時(shí)可以使用。2.2初步方案確定圖1智能化拐杖初方案如圖，以拐杖為主要形態(tài)結(jié)構(gòu)，在其中賦予了更多用來滿足和提升年輕老年人自立行為的功能：1可調(diào)節(jié)角度照明燈：在光線不充足的情況下使用，減小了由于昏暗無法看清楚路面產(chǎn)生的危險(xiǎn)。2顯示屏：會(huì)顯示使用者的心率、體溫以及行走步數(shù)，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)的支持下實(shí)現(xiàn)路線導(dǎo)航。3方便藥盒：輕推向上即可開啟，在短暫外出時(shí)方便攜帶。4伸縮健身劍：不用時(shí)插在手杖桿中，需要使用時(shí)拔開手杖抽出即可，方便攜帶又便于收納。5可更換底座套組：雙輪底座類似智能拐杖，向前傾斜利用萬向滾輪省力前進(jìn)，需要固定時(shí)向后傾斜使支撐腳落地。四腳底座適合年紀(jì)更大、腿腳更加不便的老人，這種底座更加穩(wěn)定。金屬頭底座適合在凹凸不平整的路面使用，如登山環(huán)境中使用。6手杖的加長(zhǎng)功能：滿足不同身高的使用者。7手杖的減震：內(nèi)部裝有彈簧，以減小手杖震動(dòng)，使用更加舒適。8擴(kuò)音：擴(kuò)音孔和藍(lán)牙耳機(jī)作為SIRI語音控制與導(dǎo)航功能、收音機(jī)的外放設(shè)備。3各功能智能化核心設(shè)計(jì)3.1定位器GPS定位模塊使老人在外出時(shí)，家屬可以實(shí)時(shí)獲得其位置信息。同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使智能手杖的障礙探測(cè)更精確，語音提示更準(zhǔn)確，位置信息誤差更小。遇到迷失的老人，最害怕其身上沒有任何家人的相關(guān)線索，這會(huì)給老人回家之路帶來不少障礙。為此，家中有年紀(jì)大的老人，一定要做好防止老人在外迷路的措施。如果遇到緊急或特殊情況，老人只要按下S鍵，即可向家人發(fā)出求救信息和當(dāng)前位置信息，同時(shí)會(huì)自動(dòng)撥打所有家人電話。定位器SLX-G88不僅外觀小巧、方便攜帶，而且功能齊全、操作簡(jiǎn)單，主要有以下特色：大小和重量都合適，方便攜帶，方便老人使用；定位器上具有四個(gè)單鍵緊急按鈕，可請(qǐng)求幫助，快速撥號(hào)按鈕可撥打預(yù)先設(shè)定的號(hào)碼，預(yù)先設(shè)定好聯(lián)系人的電話號(hào)碼，可快速聯(lián)系家人，與家人對(duì)話，給老人提供了更加快捷的操作方式，不需要輸入對(duì)方的電話號(hào)碼，省去在緊急狀態(tài)下?lián)艽螂娫挼穆闊?.2可調(diào)節(jié)角度的照明燈由于老年人的角膜、晶狀體的透明度下降，玻璃體液化甚至脫離都可以引起光線散射，使視網(wǎng)膜成像的對(duì)比度下降，產(chǎn)生光影變幻，而導(dǎo)致視功能的下降。手杖前端設(shè)置節(jié)能、省電且照明強(qiáng)度較高的LED照明燈，通過軸在水平方向上固定燈頭，使其可以進(jìn)行45°范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足上、下臺(tái)階和平地等多個(gè)環(huán)境的使用。在手杖的頭上安燈雖然能給前方可視更多的光線，除了上面提到的老人的視力脆弱之外，不能長(zhǎng)期承受光線的直射。3.3語音控制系統(tǒng)老齡智能拐杖需要拜托其單一功能的固有形象，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)思維的運(yùn)用豐富其功能，使其成為多功能娛樂化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。老齡智能拐杖的多功能智能化體現(xiàn)在其視聽一體化的娛樂功能與其帶來的情感陪伴。鑒于手杖大部分使用環(huán)境是室外等嘈雜環(huán)境，因此系統(tǒng)采用了語音播報(bào)報(bào)警，當(dāng)單片機(jī)計(jì)算出的障礙物距離在閾值范圍內(nèi)，系統(tǒng)將發(fā)出語音提示信號(hào)。在控制方式的選擇上，摒棄了傳統(tǒng)的多按鍵設(shè)置，僅保留三個(gè)快捷按鍵，其他的功能都通過智能語音技術(shù)控制。本次設(shè)計(jì)主要選用SIRI智能語音控制系統(tǒng)，通過搭載網(wǎng)絡(luò)，可以完成路線指引、定位的功能：一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)只需要MIC、喇叭、控制開關(guān)、電源、少許電阻電容便可構(gòu)成，錄音信息存入永久存儲(chǔ)單元，通過零功率信息存儲(chǔ)。3.4障礙物避免障礙報(bào)警的距離范圍，初始狀態(tài)下默認(rèn)報(bào)警范圍是20CM。由于該系統(tǒng)設(shè)置了兩個(gè)距離閾值的調(diào)整按鈕，調(diào)大和調(diào)小，通過按鍵調(diào)整，這個(gè)閾值信息被根據(jù)要求設(shè)定。結(jié)合本設(shè)計(jì)所要求的檢測(cè)范圍，選用HY-SRF05模塊實(shí)現(xiàn)超聲發(fā)射與接收。HY-SRF05超聲波測(cè)距模塊可實(shí)現(xiàn)非接觸式距離感測(cè)功能，范圍在2CM-600CM，測(cè)量精度可達(dá)至3MM；模塊主要結(jié)構(gòu)有超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路。智能拐杖在運(yùn)行的過程中，不可避免的與其他障礙物共用工作空間，需要進(jìn)行防撞保護(hù)。為了保證老年人和物或者拐杖自身的安全，在智能拐杖上裝有障礙物檢測(cè)裝置。紅外避障模用于智能拐杖在使用過程中遇到障礙物可以及時(shí)作出反應(yīng)。接觸傳感器通過與目標(biāo)物體的接觸來識(shí)別障礙物。3.5方便藥盒由于身體免疫系統(tǒng)的衰退使得目標(biāo)人群比其他年齡階段的人群更容易生病，據(jù)前期調(diào)查顯示年輕老年人在小病后多數(shù)人選擇服藥治療，而在服藥過程中，多數(shù)需要依靠家人、鬧鐘提醒來保證時(shí)間和用量的準(zhǔn)確性。方便藥盒卡在手杖主體內(nèi)，可以取下獨(dú)立使用。采用殼體和內(nèi)盒分離式的設(shè)計(jì),內(nèi)盒用來儲(chǔ)存藥物根據(jù)不同的藥量有2格和4格可選采用醫(yī)藥PP材質(zhì).透明的外觀設(shè)計(jì)方便判斷藥丸數(shù)量，推送藥丸的形式也避免了由于老年人手部顫抖、視力下降而造成的取藥不便。搭配手杖的語音控制技術(shù)設(shè)置提醒，即可在外出活動(dòng)時(shí)也可以按時(shí)、按量的服用藥物。3.6可更換底座套組可依據(jù)路面環(huán)境進(jìn)行選擇搭配的可更換底座套組就可以滿足他們的需要：第一種帶托泥盤的金屬頭適合登高遠(yuǎn)足、路面多有沙石的情況下使用；四腳底座在路面崎嶇的情況下也能保持較強(qiáng)的穩(wěn)定性；最后一種底座前端有滾輪，適合平整光滑的路面，需要“剎車”時(shí)傾斜手杖，使后腿與地面接觸即可。3.7智能身份識(shí)別與報(bào)警功能老年人安全問題一直受到社會(huì)的關(guān)注，特別是一些行動(dòng)能力與記憶力欠佳的老年人。為了進(jìn)一步保障老年人的安全，該老齡智能拐杖設(shè)置智能身份識(shí)別與報(bào)警功能，當(dāng)老年人遇到安全威脅時(shí)拐杖能自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并進(jìn)行智能身份識(shí)別。在老齡智能拐杖握柄處的傳感器能夠?qū)τ脩舻奈ｋU(xiǎn)狀況作出反映，并對(duì)老人的家人發(fā)送報(bào)警信號(hào)，還會(huì)提供一些關(guān)于老年人發(fā)生危險(xiǎn)的原因及應(yīng)急解決辦法；同時(shí)拐杖會(huì)發(fā)出紅光和求救聲音，吸引周圍人的關(guān)注，從而幫助老年人及時(shí)擺脫危險(xiǎn)境遇獲得幫助。4老齡智能拐杖材質(zhì)設(shè)計(jì)隨著科技的發(fā)展多種新興材質(zhì)出現(xiàn)，并被廣發(fā)應(yīng)用，材質(zhì)不只是一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)原料，它有自己的特征與情感表達(dá)。老齡智能拐杖在材質(zhì)設(shè)計(jì)上要秉持健康、安全、舒適、結(jié)實(shí)的原則，為老年消費(fèi)者提供良好的用戶體驗(yàn)。（1）本次設(shè)計(jì)實(shí)踐中的老齡智能拐杖主體采用PC材質(zhì)。PC材料在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用十分廣泛，它具有高強(qiáng)度及彈性系數(shù)、高沖擊強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，它還具有優(yōu)異的絕緣性、延展性、穩(wěn)定性是制作拐杖的優(yōu)質(zhì)材料。PC材料無毒、無味、易著色，不僅健康安全還具有較強(qiáng)的可塑性，此外，PC材料的價(jià)格也十分低廉，能有效的降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本。（2）該老齡智能拐杖選用橡膠作為輔助材質(zhì)。橡膠是一種彈性大、可塑性強(qiáng)且觸感舒適的材料，將橡膠運(yùn)用在握柄處能提高觸感的舒適度，還可以防滑，是一種理想的材料。此外，在拐杖的底部也采用橡膠材質(zhì)，增加拐杖與地面的摩擦力，起到防滑的作用。5智能拐杖形態(tài)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)經(jīng)典拐杖造型是由圓柱形仗身與弧形握柄構(gòu)成，這一拐杖造型經(jīng)過時(shí)間的打磨與檢驗(yàn)已經(jīng)在消費(fèi)者心里留下深刻的烙印，成為一種產(chǎn)品符號(hào)與共識(shí)，該老齡智能拐杖外形沿用傳統(tǒng)拐杖造型，并在細(xì)節(jié)處進(jìn)行特殊處理，凸顯老齡智能拐杖的時(shí)尚與科技感。沿用傳統(tǒng)拐杖形態(tài)是因?yàn)槔夏晗M(fèi)者對(duì)新鮮事物的接受能力較差，過多的改變可能會(huì)讓他們產(chǎn)生不適；此外老年人一般具有懷舊情愫，往往對(duì)傳統(tǒng)事物有深厚的感情。該老齡智能拐杖形態(tài)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約、流暢、精致，給人一種舒適且時(shí)尚的感覺，這主要從設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)顯現(xiàn)。智能拐杖長(zhǎng)70—100厘米，可根據(jù)消費(fèi)者身高進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；桿身直徑3.5厘米，粗細(xì)合適，即結(jié)實(shí)又不會(huì)笨重；握柄長(zhǎng)1