下肢复健辅助行走装置的人机工程及颜色设计

陈虹宇 黄霏霏 简屹林 魏子健

摘要：为设计出集功能性、稳定性以及造型新颖性于一体的穿戴式下肢复健辅助行走装置。从用户感性需求和唤起内心共鸣的角度出发，采用人机工程学原理将用户意向应用于辅助器材的外观设计中，使机构具有更强的舒适性和观赏性。同时，设计了冷色调和暖色调的两种方案。最后采用调查问卷的方式验证设计效果，从结果来看，90%的用户青睐于第二种设计方案，表明仿生学的外形设计得到了用户的认可，同时，暖色调的颜色设计风格，有助于提升用户的使用体验。

关键词：人机工程设计;颜色设计;行走训练;医疗复健

中图分类号：TH12文献标识码：A

Ergonomics and color design of walking aids for lower limb rehabilitation

Chen HongyuHuang FeifeiJian YilinWei Zijian

Chengdu college of university of Electronic Science And Technology of ChinaSichuanChengdu611731

Abstract：In order to design a wearable walking aid device for lower limb rehabilitation，which integrates functionality，stability and novelty of shape.From the perspective of user's emotional needs and arousing inner resonance，the user's intention is applied to the appearance design of auxiliary equipment by using the principle of ergonomics，so that the mechanism has stronger comfort and appreciation.At the same time，two schemes of cold tone and warm tone are designed.Finally，a questionnaire is used to verify the design effect.From the results，90%of the users favor the second design scheme，which shows that the bionic shape design has been recognized by the users.At the same time，the warm color design style helps to improve the user experience.

Key words：Ergonomic design;Color design;Walking training;Medical rehabilitation

1 緒论

随着人口老龄化的程度加剧[1]，辅助行走器材的需求量也日趋增大。作为脑卒中偏瘫患者康复训练的主要设备，其功能主要是为长期卧床患者提供循序渐进的行走训练等。因此，单从设备的功能而论，辅助行走器材基本上能够满足人们的需求[24]。然而随着社会经济的发展，辅助行走器材的性能日趋完善，该产品的使用中，功能已经不是人们考虑的主要因素了，人们对于该设备的造型、视觉体验等需求日趋提升[5]。由此可见，常见单一造型的辅助行走器材已经不能适应大众的审美需求。因此，在辅助行走器材的设计中，如何设计观赏度高的器材是一门重要的课题。

小林重顺认为，产品的意向从本质上来看，是人们心中对其的认同感[6]。根据产品形态设计理论，对于辅助行走器材的造型设计，主要的方法有：人机工程设计、仿生学设计以及错视误差设计等[7]。人机工程设计主要是以人的身体结构、尺寸等特点作为器材形状和尺寸设计的依据，从以人为本的角度来看，产品能够起到较强的使用体验和一定的视觉冲击，而错失误差设计是考虑到人眼的错视场景，对产品进行一种视觉冲击效果体验。鉴于此，本文设计了一种基于人机工程学相结合的减重式辅助行走器材：以保证患者在获得安全健康的运动康复训练效果的同时为患者营造更舒适的康复环境，尽可能地消除患者的心理压力，以轻松的心态康复。

2 辅助行走器材的人机工程设计

辅助行走器材的人机工程设计，即从人体的参数特征、使用心理学等方面为依据，设计产品的形态和尺寸。对于人群的特点分析而言，本文采用实地调研法，以某医院的17位脑卒中偏瘫患者作为受众对象进行参数的选择，主要包括：身高、下肢的长度等各项参数，并将搜集的参数进行整理和计算平均值，依次作为辅助行走装置的结构、形状以及尺寸设计的依据，达到提升使用舒适度的要求。在设计中，同时需要考虑的因素包括：辅助行走器材的设计、安装、生产、运输、使用中的复杂性等。

3 颜色的设计

穿戴式下肢复健辅助行走装置的设计中，在参照物的选择原则上，主要遵循“以人为本，情趣第一”的原则[1112]。根据研究表明，人在选择产品时，影响第一印象的关键要素是产品颜色。可以认为，辅助行走器材的色调使用是最迅速且直接影响患者使用心态的。因此，为了设计出适合的颜色，提升使用者的良好体验度。本文进行了问卷调查，通过整理问卷调查结果可知，对于医院的脑卒中偏瘫患者而言，平均年龄结构处于45—65岁区间。该年龄段的人群，通常具备沉稳、不太运动且文化层次一般等特征。所以，模拟色调可以从两个方面考虑：

（1）符合患者的性格特征，以冷色调为主的颜色;

（2）虽然该年龄段的人群比较沉稳，但其内心或许存在对昔日积极阳光的生活方式的向往，因此也可以考虑日常中能够给人以阳光、活泼感觉的暖色调。

同综合上述因素，辅助行走器材的人机工程设计方案为规则形状、同时可以匹配两种不同风格的色调。原因在于：

（1）辅助行走器材是规则形状，与该年龄结构中的文化层次中等，逻辑性较强的特征匹配;（2）传统辅助行走器材外形通常为灰色，比较单一，受众面不广。而暖色調和冷色调的设计风格容易引发不同受众对象的共鸣，增强产品与患者的交互性和信任感，提高患者使用产品的积极性。

4 设计效果追踪

行走辅助设备的设计效果如何，需要进行后续的数据追踪，本文采用问卷调查的方式进行评估。

随机采访20名用户，就这两种设计方案进行体验调查。部分主要的调研问题包括：

（1）这种辅助行走装置设计方案，你觉得造型是否能接受？

（2）两种复健器材的造型是否符合你的审美？

（3）两种复健器材造型设计是否层次分明？

（4）这两种复健器材，你更青睐于哪一种方案？

调研结果，如下表所示。

由上表可知，对两种辅助行走器材方案而言，外形设计的可接受度占比为50%;认为符合自己审美标准的人数占比为60%;觉得两种方案层次分明的人数占比为30%;而90%的人更倾向于方案2。该结果表明，对于行走辅助器材设备而言，大部分使用者还是倾向于暖色调的设计方案。

5 结语

将用户意向研究理论引入到辅助行走器材的研究中，选择了仿生学的设计方法，将辅助行走器材结构作为产品模拟的对象。根据色彩的冷暖基调冷色调和暖色调的两种方案，这两种方案均获得了较高的用户满意度。但同时也有不足之处：前期调研的场所和产品样本数量未达到足够多，可能会导致得出的结论不够准确;同时由于资金关系患者对同类型产品的接触并不是很多，可能会对实验结果造成一定的影响。

参考文献：

[1]王伟，岳博.中国老年人口数量预测[J].合作经济与科技杂志，2019（24）：166168.

[2]张立勋，赵豫玉，韩雪峰.穿戴式下肢康复机器人的运动学仿真分析[J].中国康复医学杂志，2008，35（12）：4346.

[3]余晖.可穿戴式三自由度踝足运动康复外骨骼系统研究与开发[D].杭州：浙江大学，2012.

[4]陈成.基于外骨骼的可穿戴式下肢康复机器人结构设计与仿真[D].南京：南京理工大学，2017.

[5]汤凌洁.情感设计产品——产品研发中的感性工学方法论研究[J].艺术百家，2007（6）：146149.

[6]李小娟.基于认知意向的我国城市色彩规划与控制研究[D].天津：天津大学，2013.

[7]马用孝.情感化设计在台灯设计中的运用[J].艺术教育，2015，（12）：255.

[8]徐全信.浅析工业产品中的仿生设计[J].工业设计，2019（7）：6667.

[9]覃小航.仿生学在工业设计中的运用[J].南方农机，2018（20）：223.

[10]B.H.施密特.体验营销[M].成都：西南财经大学出版社，2007.

[11]李黎樱.试论工业产品造型设计技术[J].机械设计与制造，2008（4）：208209.

[12]夏令辉.结构仿生设计方法及其在机械领域中的应用[J].科技视界，2018（16）：2425.

作者简介：陈虹宇（1997—），女，汉族，四川绵阳人，主要从事机械设计制造及其自动化方面的研究工作。