基于感性工學的老年助行器外觀設計研究

我國正在進入急速人口老齡化階段，人口老齡化水平從18.5% 升至29.1%

。通過設計更好的助老伴老產品來提高老年人的生活品質具有重要的意義

。助行器是一種較好的幫助有行走障礙的老年人日常行走的工具。助行器分為無動力式助行器、功能性電刺激助行器、動力式助行器。其中無動力式助行器應用較為廣泛，具有靈活輕便、普適性高等優點

，文章設計的老年助行器屬于無動力式助行器。

①堿基對的制作：用紅色紙板代表腺嘌呤、橙色紙板代表鳥嘌呤、綠色紙板代表胞嘧啶、黃色紙板代表胸腺嘧啶。由于嘌呤堿基A和G是雙環化合物，而嘧啶堿基T和C是單環化合物，所以制作時嘌呤模型相對嘧啶模型要大一些；又因為A-T、C-G要進行配對，所以將A、T之間的街口裁剪成三角形，將C、G之間的接口裁剪成半圓形，以分別來表示堿基間的相互作用。最后，再根據A-T、C-G之間的氫鍵數目在部件上打孔，并用銀色鐵絲充作氫鍵進行連接。

1 感性工學概述

感性工學是將用戶模糊的、不確定的感性意象轉化為直觀的數據，并搭建出其與設計元素之間的關系模型，將用戶的感性需求在新產品的設計中進行表達。在產品設計中主要用感性工學的方法對用戶的感性意象進行定性和定量分析，定性分析的常見方法有二手資料研究法和實地考察法，定量分析的常見方法有因子分析、聚類分析和回歸分析

。

3.艾滋病期的診斷標準：成人及15歲（含15歲）以上青少年，HIV感染加下述各項中的任何一項，即可診為艾滋病；或者HIV感染，而CD4+T淋巴細胞數＜200個/μL，也可診斷為艾滋病。

2 老年助行器發展現狀

市面上有多種輪式助行器，已經能滿足行走障礙的老年人對助行器產品最基本功能的需求。但多數外觀都是冰冷的鋼管和灰色的塑料，造型和CMF 仍處于較低水平。雖然這樣的設計可以極大地降低產品的生產成本，但已經難以滿足當下老年人的需求。成功老齡化的觀點認為，老年人對產品審美的要求隨著社會的發展不斷提高,從對單一功能性的需求提升為情感上的需求

。以往的僅具有基本功能的助行器產品設計難以滿足當下老年用戶的審美需求，市場需要更美觀、更貼心的助行器設計。在實際的產品外觀設計工作中，設計師以自身經驗對老年助行器進行設計，可能設計出不符合老年人感性需求的外觀，甚至由于過度解讀老年人群的特點，設計出的產品讓老年人感覺到被區別對待

。作為一種長期使用，且出現在老年人社交活動中的器材，相較于拐杖等其他較成熟的醫療康復器械，老年助行器的設計還處在發展階段，在外觀設計上還有較大探索空間

。

無動力輪式助行器是一種十分常見的助老伴老產品，市面上該類產品的功能已經基本滿足有行走障礙的老年人日常使用需求。但該類助行器缺乏外觀上的考量，缺乏人文關懷，一味地使用過多的金屬材質，會給人冰冷生硬的感覺，在老年人的日常生活環境中顯得突兀

。品質較高的助行器采用了更符合人審美的造型，整體造型雖然仍受限于傳統無動力輪式助行器的基本結構，但采用了一些設計技法，使外觀更具韻律，作為日常行走要使用的產品，更具有親和力，能給用戶心理上的支撐，也能較好的融入老年人的生活。但目前該類產品很少，有廠商正在嘗試生產這種產品，卻缺少相關的設計方法。

3 老年人對助行器的感性需求分析

助行器造型中的主要特征為助行器支架的形態，對其進行感性量化分析。眼動追蹤試驗是感性工學中常用的感性測量方法，該方法相較于口頭報告法、出聲思維法等記錄用戶心理活動信息的方法，不用對受測者進行接受專門的訓練，能較為直接地獲取其對圖片的心理活動數據，對老年人群非常友好，因此比較適合用于對助行器支架形態的感性量化分析

。而助行器照的細節特征較多，如果直接采用實際產品的圖片進行實驗，受試者可能被產品外觀中無關緊要的部件吸引，增大實驗的誤差，無法保持變量單一性，難以針對支架形態特征進行定量分析。因此對篩選出的助行器的外觀特征進行簡化，去除與支架形態無關的細節，將助行器的支架形態歸納為五類。

通過眼動分析來優選最符合感性意象的助行器支架形態。邀請15 名設計和機械相關專業人員作為眼動追蹤試驗受測試者。請受測者坐在安裝有桌面眼動儀的顯示器前，向受測者介紹助行器的基本概念和試驗流程，并校準眼動儀。將意象詞匯輕巧、簡約、穩固、安全、明快、溫馨制為6 張詞匯圖。采用拉丁方設計方法將5 個助行器樣本排列在樣本圖中，防止樣本受受測者觀察習慣的不同而對試驗結果造成的誤差。每個受測者會看到意象詞匯圖5 秒和樣本圖15 秒，共進行6 個意象詞匯的試驗。要求受測者尋找與意象詞匯最貼切的支架形態樣本，找到后凝視該樣本，以便后期統計出具體數據。

從成分得分矩陣可知，影響最大的成分1 中，輕便性和簡約性最具代表性。對感性形容詞影響較大的成分2 和成分3 中，最具代表性的感性意象詞匯是穩固、安全、明快和溫馨。因此選取輕巧的—笨重的、簡約的—復雜的、穩固的—脆弱的、安全的—危險的、明快的—暗淡的、溫馨的—冰冷的，這幾組最能代表老年人感性需求的詞匯作為老年助行器外觀的特征描述詞匯。

4 基于感性工學的老年助行器外觀設計

4.1 老年助行器形態感性分析

通過廣泛收集輪式助行器的圖片建立樣本圖庫。對收集的圖片進行篩選，去除相似度過高和特征模糊的助行器樣本，得出14款助行器樣本圖片。通過分析老年人對助行器的感性需求，搜集相關文獻共獲取62 個老年助行器外觀感性形容詞匯。感性詞匯是對用戶感受的描述，能反映用戶對助行器外觀的感性需求，建立感性詞匯庫時需要保證感性詞匯的相關性和專業性。以老年助行器的外觀特征為主題對62 個詞進行分類，去除與主題相關性弱的和意思接近的詞語，同時為了防止老年人不能正確理解感性詞匯，替換掉對老年人來說不夠通俗的詞匯。處理后得出12 個感性詞匯，分別是簡潔的—復雜的，時尚的—傳統的，穩固的—脆弱的，大氣的—拘謹的，明快的—暗淡的，安全的—危險的，正式的—日常的，溫馨的—冰冷的，精致的—粗陋的，輕巧的—笨重的，柔和的—硬朗的，運動的—安靜的。

將14 個圖片樣本和12 組感性詞匯建立為語義差異量表。量表共7 個等級，將一組對立的感性詞組左側的形容詞和右側的形容詞分別計為3 分和-3 分，例如穩固的—脆弱的的這對意向詞組，3 表示非常穩固，-3 表示非常脆弱。將建立的老年助行器樣本感性評分量表以問卷形式搜集評價。調研對象為60 歲以上的老年人，請調研對象根據經驗感受對助行器圖片樣本進行打分。共收到53 份答卷。由于從樣本的得分中難以直接獲取可用于參考的設計要素，因此需要對得到的數據進行降維。把老年助行器樣本感性評價得分矩陣輸入spss 軟件進行因子分析，得出方差解釋率數據。分析得出適合選取前3 個公因子進行分析，第一主成分方差貢獻率為60.617%，第二主成分方差貢獻率為14.24%，第二主成分方差貢獻率為9.96%。對3 個公因子的方差貢獻率進行輪換，輪換后的累積方差貢獻為84.817%。因此靠前的3 個主成分包含所有指標的大多數據，可以替代原始變量。進一步分析得出其成分得分系數矩陣，見表1。

以其中一名受測者的試驗結果為例。先導出眼動試驗熱點圖，其中一名收受試者在一個意向詞測試中疊加的眼動熱區圖如圖1 所示，圖中顏色由紅到綠，表示注視時間由長到短，顯示紅色的部分為關注度最高的區域

。由熱區圖可以看出受關注較高的是圖中右上方的樣本，受關注最少的是右下方的樣本。但是僅以熱點圖分析難以得到精確的數據，所以將測試的圖片按照樣本進行興趣區域劃分，用矩形框選每個樣本，并用a1～a5 標注每個興趣區域

。

助行器現有生產工藝較為成熟，采用的材料主要包括合金、塑料、皮革、織物和橡膠。整體框架采用合金，以保證強度和耐候性，滿足安全的需求。在把手、座面和車閘等與人接觸的部位，盡量選擇較為親和的、方便成型的材質，以便設計出符合人體工學的造型。助行器的色彩等表面特征會受生產工藝的影響，因此在滿足使用和工藝要求的基礎上，進行助行器的色彩和材質等外觀要素同時進行分析。將市面上的助行器CMF 要素按支架顏色、色彩對比、光滑度和折射率進行分類，如表3 所示。

回歸系數標準化值與位于左側的感性形容詞匯正相關，回歸系數標準化值越大，說明該表面特征要素越能代表右側的感性形容詞匯。將數據轉化為感性意象與表面設計特征要素的對應關系

。得出不同表面特征會對用戶的感受產生不同影響。其中淺色調和白色會給人以輕巧的、簡約的、明快的、溫馨的感覺，黑色和深色調會給人穩固的和安全的感覺。強對比的配色會給人輕巧的、明快的、溫馨的感覺，中對比和弱對比會給人簡約的、穩固的、安全的感覺。啞光面和多種粗糙度組合的表面會給人正面的反饋，高折射率的表面會給人穩固的、安全的、明快的感覺，低折射率的表面會給人輕巧的、簡約的、溫馨的感覺。其中黑色、暗色調和大面積的亮面會給人復雜的、脆弱的等負面的反饋，在設計中應當少采用該類表面特征。綜合以上因素制作助行器CMF設計方案，如圖3 所示。對方案進行滿意度和感性意象評價問卷，得出受測者對三個方案都比較滿意，與16 個樣本的感性意象得分對比，得出CMF 方案2 和CMF 方案3 基本滿足老年人的感情需求，而CMF 方案2 的輕便感略有不足，對照感性意象對應表面特征設計建議進行分析，可能是由于方案2 采用了高折射率的支架表面，高折射率的支架表面雖然會帶給用戶安全、穩固的感覺，但同時也會讓用戶覺得產品更加笨重。評估結果反應了感性意象對應表面特征設計建議的有效性。

4.2 老年助行器CMF 感性分析

興趣區域首次注視時間越短，說明越傾向條件反射式的搜索匹配對象，對與受測者而言，該興趣區域越貼近感性詞匯。因為試驗要求受測者找到和感性意象詞匯最貼切的樣本后進行凝視，所以興趣區域的注視時長越長，該興趣區域所對應的助行器支架形態就越接近受測者的搜尋目標。受測者對某個興趣區域的瀏覽次數越多，就說明在進行意象詞匯感知后對該興趣區域的認同感越高

。導出15 名受試者的6 個感性意象的試驗數據均值，見表2。根據表中數據比較得出a3 和a2 形態最優，最符合感性意象定位。根據a3 和a2 進行助行器造型設計，得到三個造型方案，如圖2 所示，選用AO 圖展示效果以排除色彩和照明對造型產生的影響，并對老年人進行問卷，得到造型方案1 的滿意度最高。

將老年助行器的表面特征進行參數化，將存在的特征賦值為1，不存在的特征賦值為0，得出所有樣本的表面特征要素編碼表，見表4。對制作的助行器表面特征樣本進行感性意象問卷，共收到31 份答卷。采用多元線性回歸對感性詞匯與表面特征要素間的關系進行分析，得到感性意象詞匯與助行器表面特征之間的回歸關系模型，如表5 所示。

以優選的助行器造型方案為基礎，在渲染軟件中模擬助行器的表面特征，共制作出16 個樣本，其中有9 個樣本參照現有產品的表面特征，其余7 個樣本隨機搭配表面特征要素。

負荷頻率控制(Load Frequency Control,LFC)能夠有效抑制系統頻率偏差[2],使系統頻率波動保持在電力工業允許的范圍內。柴油發電機是參與負荷頻率調節的主要電源,其對穩態功率需求具有明顯的優勢,而對于瞬時功率波動需求存在劣勢。通過柴油機調頻可以優化穩態功率波動,而儲能裝置可以對瞬時功率波動進行快速響應并優化系統頻率[3-4]。但是,為了保證柴儲混合電力系統的穩定運行,需要設計協調控制策略:對不同的頻率管理裝置進行協調配合,使得各裝置能夠充分發揮其頻率管理的優勢;考慮負荷需求功率的不確定性和儲能輸出功率的擾動性,設計魯棒負荷頻率控制器以提高系統的穩定性。

5 結語

文章采用因子分析、多元線性回歸和眼動追蹤等方法對老年助行器的形態和CMF 方案進行了優選，并設計出了老年助行器的外觀方案。感性工學的介入能夠挖掘老年用戶內心的潛在需求，在一定程度上能夠使設計輸出更準確地滿足老年人的感性需求，減少了設計師在進行老年助行器外觀設計中的試錯成本。

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