基于老齡化社會下的智能巡航輪椅設計

邵文聰 盧國英 李偉 代夢凱 羅溶

上海電機學院設計與藝術學院

一、設計目標

隨著中國老齡化速度的加快,低齡老年人口基數占老年總人口的50%以上,而且,他們大多身體素質良好,具備獨立外出的能力及意愿。與此同時，研究表明老齡人群的視覺、活動、信息能力都受到不同的損害。

本項目設計的智能巡航輪椅在包括現有輪椅的基礎助行功能上，根據現有的導航技術和老齡化社會背景結合老年人助行問題，改進為智能巡航輪椅，增加了智能巡航等創新功能，通過出行前的路線規劃，幫助老年人出行的同時，使得體驗信息傳達更加實時準確，從而減少突發性狀況的意外，提高老齡用戶在出行活動中的自助性與自主性。

二、設計過程

輪椅是老年下肢殘障人士常用設備，但是傳統輪椅應用上有許多不足之處：手扳輪椅需乘坐人雙手驅動，不能自動運行，費時費力，老年人難以長時間自己操控；電動輪椅雖然不依靠人力驅動，但在運行中一直需要乘坐人操控速度和方向以及停靠，不能根據預設目的地自動運行，也無法遠程監視和操控。

另一方面，隨著制造技術和計算機技術、機器人技術、物聯網技術的發展，基于這些技術(紅外與超聲波傳感器的跟蹤系統、多傳感器信息融合技術、GPS定位技術、激光和視覺/深度及其他環境感知傳感器、信息無線傳輸、互聯網等)的創新融合，使自主運行的智能新型輪椅的實現成為可能，智慧化、數據化也是未來電動輪椅或者說智能輪椅的發展方向，于是本產品智能巡航輪椅應運而生。

（一）設計切入

通過模擬和觀察，發現具備自助并有意愿的老年人日常出行的目的其實很明確，并且有很強規律性，通常都是去固定的幾個地點，出行的時間段也不會相差很大，路線也往往變化很小，但是通過觀察發現，老年人基本上是獨自外出，身邊沒有家人陪伴，這就給老年人造成了很大的安全隱患。所以本項目的目的在于：設計一款通過出行前的路線規劃，幫助老年人出行的同時，且能將體驗信息實時準確傳達，從而減少突發性狀況的意外的智能巡航輪椅。

（二）結構與功能

在功能的設計上，以充分考慮安全因素為第一要義，設計穩定可靠的機構，滿足使用人安全需求的心理。其次，將人性化和智能化貫穿整個設計工程。滿足使用者不同層次的需求在能源方面，此輪椅為清潔環保潔凈的新能源輪椅。減少了噪音和尾氣對使用者和社會的危害。考慮到經常使用輪椅的老年人精神需求層面，公園、社區等半封閉環境為其經常出現的地點。對于體力不足的大部分老年人來說，在家和目的地之間的路程十分艱難且易發生意外。此輪椅設計有智能巡航系統，在輪椅的右（慣用手）前方，設計有可視化觸屏顯示器以及實時語音提示喇叭，用于顯示實時位置播報與設定常用路線。能解除老年人對輪椅的實時控制，自動規劃路線，點與點直接輸送。對于基于規定線路的輪椅而言，在交通環境中，輪椅的行駛路線相對固定，不與社會車共駕，且任務簡單(如在遇到障礙物時及時剎停、避讓，和在目標站點停止等)。通過長、短距離毫米波雷達和視覺傳感器來感知輪椅周圍環境特征，處理器進行分析，做出相應的反饋，GPS技術和互聯網技術在極大程度上提高了使用者出行的智能化。此外，當家人無法陪伴老人或者殘障人士時，可視化觸屏顯示器下有SOS急救按鈕，當老人發生突發狀況，或者感到身體不適時，可以按下此按鈕，輪椅就會遠程給家人提供信息，同時會發出閃亮的紅光以及急救聲音，引起行人注意，可通過手機app查看輪椅實時位置，及時獲得他們動態。

（三）設計創新

1.設計理念創新:不僅是擴展老齡人群的活動場景和活動能力，更是重塑他們的自信，使他們有尊嚴的出行；

2.使用方式創新：操作簡便，無復雜功能，注重能力受損老齡人群的切實需求；

3.使用場景創新：設計靈活多變，能應對多種情況下的行動，有預見性，針對性地解決問題。

4.使用功能創新：智能巡航是老年人助行項目產品的核心技術，在基礎使用功能之上，巡航輪椅能自主在線路線識別選擇是巡航輪椅智能化的重要特征之一。主要針對無兒女陪同、并且對路線障礙不熟悉的情況下，如何快速準確的對路線進行識別分類以及自動的刪除危險區域。為了提高在線智能自主路干識別精度和速度,提出了基于相似度競爭網絡,以繼承競爭網絡在模式識別方面快速簡單的優點,同時針對競爭網絡抗干擾能力差,對路線類型以外障礙無法剔除的不足進行改進,很好解決了巡航輪椅在為老年人快速確定優質路線準確問題。

三、小結

老年人智能巡航輪椅設計上真好符合當下設計的熱點，通過調研分析，我們找尋老年人在日常生活中使用電動輪椅的痛點，從而找到切入點，隨著老齡化社會的日益嚴重，我們的電動輪椅也必須符合當今社會的需求，智能巡航輪椅就是讓整個輪椅變得更簡單和更方便，減輕子女的負擔并且極大的幫助老年人的外出。

本產品充分體現了智能自動化等一系列理念，在未來老齡化的社會中，智能巡航輪椅將占據電動輪椅的主導地位。

在智能巡航方面，推陳出新，幫助老年人更好的應對當今社會的各類路面情況和老年人所迫切需要解決的問題，幫助老年人省心出行，安全出行。讓子女愿意讓老年人單獨出門遛彎等參與社交活動。最終，設計出了這款具有智能巡航功能的電動輪椅。