老年人護理服務(wù)機器人設(shè)計研究

孫楷強 臧嘉帥 張明芳

摘要：本文通過分析國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀以及相關(guān)理論研究，闡述了老年人的護理需求及護理機器人的相應(yīng)功能，分析了護理服務(wù)機器人在設(shè)計中的諸多要素，為健康護理機器人下步的研發(fā)提供參考。為豐富和發(fā)展老年人護理服務(wù)機器人的護理方式和產(chǎn)品功能設(shè)計及技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)，對推動護理機器人的產(chǎn)業(yè)化進程具有重要意義。

關(guān)鍵詞：老年人;護理;服務(wù)機器人設(shè)計

中國分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）01-0055-02

1 服務(wù)機器人概述

根據(jù)國際標準化組織（ISO）最新資料，機器人的定義如下：具有一定程度的自主能力，可在其環(huán)境內(nèi)運動以執(zhí)行預(yù)期任務(wù)的可編程執(zhí)行機構(gòu)。目前，國際上一般把機器人分為工業(yè)機器人和服務(wù)機器人。按照國際機器人聯(lián)盟（IFR）按照應(yīng)用領(lǐng)域劃分的分類，將服務(wù)機器人分為個人/家用機器人（Personal/DomesticRobots）和專業(yè)服務(wù)機器人（Professional Service Robots）兩大類。服務(wù)機器入主要從事維護保養(yǎng)、修理、運輸、清洗、保安、救援、監(jiān)護等應(yīng)用領(lǐng)域。其中，個人/家用機器入主要包括：家庭作業(yè)機器人、娛樂休閑機器人、殘障輔助機器人、住宅安全和監(jiān)視機器人等;專業(yè)服務(wù)機器入主要包括：場地機器人（ Fieldrobotics）、專業(yè)清潔機器人、醫(yī)用機器人、物流用途機器人、檢查和維護保養(yǎng)機器人、建筑機器人、水下機器人，以及國防、營救和安全應(yīng)用機器人等。

2 老年人護理設(shè)施現(xiàn)狀

根據(jù)功能的不同，可以將老年人基礎(chǔ)護理設(shè)施分為起居飲食設(shè)施、助行器械、洗浴如廁設(shè)施及緊急呼叫系統(tǒng)設(shè)施等幾大類。據(jù)調(diào)查顯示，大部分老年人都是在以床為中心的范圍內(nèi)進行主體活動的，然而當前大多數(shù)的老年人基礎(chǔ)護理設(shè)施都與床之間缺乏必要的聯(lián)系，護理人員每次都要花費力氣將老年人轉(zhuǎn)移到這些設(shè)施之上，這既給護理人員帶來了不小的麻煩，也讓老年人備受折騰，因此導(dǎo)致雙方都情緒低落，缺乏行動的積極性。再者，護理人員在轉(zhuǎn)移老年人的過程中極易出現(xiàn)意外，這無疑增加了老年人的安全風險，不利于保障老年人的生活安全。另外，很多家庭雖然都安裝有老年人緊急呼叫系統(tǒng)設(shè)施，但這些設(shè)施一般都是固定在某一個位置上的，當老年人離該位置較遠或身體出現(xiàn)癱瘓時，往往無法觸及這些設(shè)施，導(dǎo)致設(shè)施失去了效用。

3 老年人服務(wù)機器人設(shè)計的意義

在未來的設(shè)計發(fā)展中，老年人護理服務(wù)機器人可以應(yīng)用于醫(yī)院、養(yǎng)老院等公共場所中，對相關(guān)醫(yī)護人員提供必要的幫助，減輕醫(yī)護人員的體力負擔;同時也可以走入家庭，為居家老人提供生活上的幫助，協(xié)助家庭中的其他成員能夠更加輕松高效地完成對老年人群的護理服務(wù)工作。所以設(shè)計一款老年人服務(wù)機器人對于醫(yī)院的護理人員、家庭成員、老年人自身都具有重要的意義。

4 老年人護理服務(wù)機器人設(shè)計實例分析

豐田公司201 7年首次推出了它的第一個自動助手——人類護理機器人（HSR），已在美國家庭展開服務(wù)，該機器人用于幫助殘疾人自行完成日常任務(wù)，比如開門、從食品柜中取食物或水等，如圖1所示，也用于日本的醫(yī)院，幫助照顧國內(nèi)的老齡化人群。HSR機器人高度約為1米，身體可以伸縮、手臂可以折疊，手掌也非常靈活，雖然沒有腿，但輪式底座可以在平坦的地面上移動。此外，由于在機器人身上安裝搭載了系統(tǒng)性傳感器，可對家中物品進行掃描識別，從而自動創(chuàng)建出一個合理的操作范圍。比如，用戶可通過嘴來點擊平板電腦輸入命令，HSR機器人就會做出相應(yīng)反應(yīng)，當然它也能接受普通的語音命令。

5 老年人護理服務(wù)機器人設(shè)計思路

5.1 界面設(shè)計

就目前而言，雖然不當?shù)臋C器人設(shè)計方案與機器人功能的發(fā)揮之間并不是絕對的因果關(guān)系，但是相關(guān)用戶數(shù)據(jù)表明，用戶在使用機器人時缺乏全面、有效地培訓(xùn)，導(dǎo)致使用機器人的過程中出現(xiàn)了諸多的問題，這一類原因產(chǎn)生的使用問題占服務(wù)機器人用戶反映問題的70%到90%，占有相當大的比例。用戶操作不當可能對老年病人造成更嚴重的危害，其中導(dǎo)致操作不當?shù)囊粋€問題就是操作難度較高，而操作界面的不清晰、不明確就導(dǎo)致了操作難度的增大。

因為服務(wù)機器人屬于高科技產(chǎn)品，其功能復(fù)雜，因此必須經(jīng)過準確的控制臺操作進行使用。控制臺、按鍵遙控、控制顯示模塊組成了服務(wù)機器人的控制系統(tǒng)。在設(shè)計控制系統(tǒng)的過程中，設(shè)計師首先應(yīng)當站在用戶的角度進行思考：如何迅速地認清控制臺，如何全面準確地辨識電源和控制按鍵，如何從顯示裝置上獲得操作信息等。同時，要依靠用戶自身的能力實現(xiàn)準確控制也是不可能的，因此控制系統(tǒng)中必須包括糾錯報警系統(tǒng)，一旦用戶操作失誤，則應(yīng)當及時發(fā)出警報并進行糾正。

同時，還要兼顧用戶操作同類產(chǎn)品的經(jīng)驗及操作習慣，在設(shè)計服務(wù)機器人操作系統(tǒng)之時，要考慮到大多數(shù)用戶的操作習慣，使得控制系統(tǒng)各個模塊都與用戶的實際操作能力相匹配。這些能力具體包括的是：用戶的思維力、體力、記憶力、視力、聽力等。出于這些能力因素的考慮，設(shè)計人員要將各個功能操作進行簡化.按照適當?shù)呐帕蟹绞剑x擇適當內(nèi)容和大小的圖案、字體，將控制與顯示之間的關(guān)系明確地凸顯出來，減少用戶操作系統(tǒng)時面臨的困難。同時，要適當調(diào)整語音播報的聲音強度，保證能夠被用戶容易地聽到，且音量也不可過大，并考慮噪音環(huán)境下適當增大音量。同時，要考慮視覺信號的強度，使用戶在各種燈光和黑暗環(huán)境下，以及適當?shù)木嚯x范圍內(nèi)都可以清晰地接收到視覺信號，并且要保證信號也不可過大刺激人眼。另外，還要考慮標識在顯示裝置上的首字母易于用戶辨認，消除用戶使用時的疑惑。

5.2 形態(tài)設(shè)計

對于一個產(chǎn)品而言，其借由形態(tài)與使用方式與用戶建立使用關(guān)系。例如，門窗上裝著把手，則人就通過把手打開，以此建立使用關(guān)系。門窗的推拉是由門窗的向內(nèi)向外打開來決定的，如果搞錯了打開方式，則就不能順利打開。因此，在設(shè)計服務(wù)機器人時，最大的難度在于以設(shè)計讓用戶輕松地獲得機器人的使用方法，而進行后續(xù)的使用培訓(xùn)則浪費成本和資源。所以，在設(shè)計服務(wù)機器人時，如果能顧符合人體學特征，則用戶就能輕而易舉地上手。若操作復(fù)雜，則機器人產(chǎn)品市場受歡迎程度會大幅降低。

設(shè)計直立的機器人形體，給人以挺拔感;設(shè)計水平形體，則具有安全感;設(shè)計曲面、曲線形體，則給人以柔美、溫暖的感覺。因此，在良好地實現(xiàn)機器人功能的基礎(chǔ)上，盡量采用曲面設(shè)計，則可以獲得更多用戶的好感。

5.3 色彩設(shè)計

產(chǎn)品的色彩內(nèi)容及多種色彩的搭配不同，則給人的感覺就有所不同。例如，白色讓人倍感輕松明快、整潔干凈。而在機器人產(chǎn)品中，使用白的的最多。但是，由于白色過于單調(diào)，可能引起人的不滿情緒;綠色代表著希望，能夠營造出輕松、安靜的環(huán)境，同時也可以降低眼壓，緩解疲勞，在人的生理和心理上具有積極的作用。另外，顏色強度的選擇、搭配顏色種類、搭配方式、圖案條紋等，都應(yīng)當在設(shè)計中充分考慮。（1）質(zhì)樸、輕柔、簡潔、自然的色彩，可以營造出安靜、祥和、莊重的氛圍，與老年人的心理需求和生活元素較為符合，可以作為服務(wù)機器人的基本色彩;（2）親切、活波、開朗、帶有動感的顏色可以作為服務(wù)機器人的裝飾、輔助色彩，將其用于機器人的操作臺、顯示裝置等部分，可以加強機器人的親切感;（3）具有穩(wěn)重、剛性、大方的色彩，能夠給人帶來明顯的視覺沖擊，將其作為服務(wù)機器人的輔助色，體現(xiàn)出熱情、奔放、熾熱的感覺，豐富了機器人單調(diào)的色彩;（4）具有深沉、嚴肅、樸實等特點的色彩，能夠體現(xiàn)出加堅定、悠遠、深刻的感覺，以此為機器人的輔助色彩，能夠增加服務(wù)機器人的厚重感。

總體而言，服務(wù)機器人要達到性能良好、外觀舒適、操作簡便、色彩恰當，才能夠提升用戶的體驗，從而使得服務(wù)機器人獲得更多的市場空間。

6 結(jié)語

一個好的機器人設(shè)計，不在于它是否具有多么先進的技術(shù)或者是多么漂亮的外觀，而在于它是否真能急用戶之所急，憂用戶之所憂，幫助他們克服護理過程中所遇見的各種生理或心理上的實際問題，在平衡各種矛盾，協(xié)調(diào)各種關(guān)系的過程中，將人——產(chǎn)品——使用環(huán)境融入到一個和諧的系統(tǒng)里，設(shè)計出最優(yōu)化的產(chǎn)品。這樣的產(chǎn)品才會為大家所接受，在市場上具有強勁的競爭力。

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