張子就

摘要：相對于正常人來說，行動不便人士自行拿取上肢活動范圍之外的物體，就顯得有點困難了。開發(fā)一種人性化的上肢輔助工具，便于行動不便人士在日常生活中的遠(yuǎn)距離物品的取放、實現(xiàn)提拉、簡單按壓等動作，使得他們能夠在無人照看和幫助下自主完成上述動作，以此提升其生活質(zhì)量，減少對家人的依賴，能夠滿足以上人群的自我滿足感。該產(chǎn)品能夠輔助行動不便人士完成超出上臂活動范圍之外的紙筆、藥瓶、遙控器等生活用品的拿取，完成開關(guān)燈具、窗簾等簡單動作，并充分考慮了人機(jī)工程、尺寸設(shè)計、材料搭配等，具有輕便、安全、實用、經(jīng)濟(jì)等特點，能夠適合行動不便人士的使用，提高其生活品質(zhì)，滿足個性化需求。

關(guān)鍵詞：手臂延長器;設(shè)計;多功能

中圖分類號：TB472文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編碼：1672—7053（2019）05—0156—03

Abstract ： Disabled people or people in need have trouble in reaching items faraway from them relative to normal people. A humanization design can help people in need reach items， simple press without others help. The multifunctional obstacle-free extender can help disabled people reach articles for daily use， open lights， close curtain and so on. This design considers ergonomics， dimension design and material collocation; it is lightweight， safe-use， practical and inexpensive， it can improve life quality for people in need.

Key Words ： Extender; Design; Multifunctional

1 多功能無障礙手臂延長器概念的提出

在日常生活中，老人、下肢殘疾病人、過度肥胖者、孕婦、坐輪椅者和其他行動不便人士（以下簡稱行動不便人士），想要拿取超出上肢活動范圍內(nèi)的物體，如藥品、水杯，燈具開關(guān)等，都是很不方便的。因此，本文提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、價格實惠、操作簡便的多功能無障礙手臂延長器，以便滿足不同經(jīng)濟(jì)水平的行動不便人士使用。

通過市場調(diào)研和專利檢索發(fā)現(xiàn)，專門用于行動不便人士使用的手臂延長器是沒有的。在市場上存在的帶有手臂延長功能主要是長柄拾物器，基本可以分為三種類型，如圖1所示。在圖1中，a是長柄取物器，由長柄、把手、扳機(jī)、夾鉗等構(gòu)成，具備高處取物不用站凳、夾縫取物不用彎腰等特點;b是可折疊長柄取物器，在a的基礎(chǔ)上進(jìn)行了便攜性的改進(jìn)，攜帶方便，操作簡單;c為不銹鋼剪刀式夾子，因其夾頭帶齒，能夠牢牢卡住夾取物;d為U型夾。以上四種長柄取物器均具有實現(xiàn)拿取放置在不遠(yuǎn)處但是伸手又夠不到的輕小物品的功能，但均不能夠?qū)⒛萌〉奈锲芬平褂谜?。本文的設(shè)計研究目標(biāo)是為行動不便人士提供一種人性化的上肢輔助工具，便于日常生活中的遠(yuǎn)距離物品（伸手不能取到的輕小物品：藥瓶、水杯、遙控器等）的取放、提拉（關(guān)合窗簾、扶手等）、簡單按壓操作（燈具開關(guān)）等，使得行動不便人士能夠在無人照看和幫助下自主完成上述動作，使得日常生活更加便，捷安全，提高生活自理能力。

2 多功能無障礙手臂延長器的設(shè)計原則

2.1 安全性

安全性是設(shè)計中的重中之重，多功能無障礙手臂延長器的出現(xiàn)是為了提高行動不便人士的生活自理能力，使之能夠減少對家庭和社會的依賴。所以多功能無障礙手臂延長器必須要保證其整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、易操作性。而行動不便人士由于身體行動機(jī)能的減退，對所使用物品的安全性要求提高1、2。因此，多功能無障礙手臂延長器的設(shè)計要把安全性設(shè)計放在第一位，要讓行動不便人士在使用時有安全感。

2.2 適用性

多功能無障礙手臂延長器的產(chǎn)品定位是幫助行動不便人士夠取超出上肢活動范圍的物體，這就要滿足大多數(shù)行動不便人士的身體需求，對于大多數(shù)行動不便人士的適用尺寸、材料需求、色彩搭配等，都要在設(shè)計中充分考慮到。

2.3 輕便性

在多功能無障礙手臂延長器的設(shè)計中，應(yīng)考慮行動不便人士身體機(jī)能退化、動作遲緩、學(xué)習(xí)能力差等特點進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計。如材料應(yīng)該輕便牢固，主要部件應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單。

2.4 經(jīng)濟(jì)性

為了不增加行動不便人士的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，所設(shè)計的多功能無障礙手臂延長器所需零件材料應(yīng)該來源廣泛且價格實惠，主要部件應(yīng)該不需要特殊維護(hù)，同時方便拆裝與清洗，不需要外界的能源或動力，將使用者的花費降至最低。

3 多功能無障礙手臂延長器的設(shè)計實踐

經(jīng)調(diào)查，產(chǎn)品要能適應(yīng)各種條件下的“拿取”、“提拉”和“按壓”等動作。行動不便人士在大多數(shù)情況下需要“拿取”的物品范圍為：小到一支筆、一個藥瓶、一個遙控器，大到一個茶杯、一瓶礦泉水，還包括撿拾地面上的果皮、紙片等垃圾;“提拉”動作包括窗簾的打開關(guān)閉;“按壓”動作包括開關(guān)燈具、開關(guān)電視機(jī)等。設(shè)計的多功能無障礙手臂延長器由夾持機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、上臂固定機(jī)構(gòu)等四個部分組成，具體見圖2。在產(chǎn)品設(shè)計時，應(yīng)該深入研究行動不便人士使用多功能無障礙手臂延長器的各種場景，嚴(yán)格按照人機(jī)工程學(xué)，力求為使用者打造一個安全、舒適、便利的使用體驗。

3.1 多功能無障礙手臂延長器的工作原理

多功能無障礙手臂延長器是通過夾持機(jī)構(gòu)和伸縮結(jié)構(gòu)的共同作用下完成物品的拿?。ǚ畔拢┖鸵平ㄟh(yuǎn)），如圖2所示。在使用中，使用者握緊手柄A，通過拉線套管實現(xiàn)力的傳遞，使前面機(jī)械手部分夾緊，以此來拿取物體。在拿穩(wěn)物體之后，使用者在握緊手柄A的同時，向后拉動手柄B，通過中部的四桿伸縮機(jī)構(gòu)實現(xiàn)機(jī)械手的伸縮，將拿取的物品移近使用者。這樣分多段來實現(xiàn)伸縮的主要目的是起緩沖作用，使手臂的收縮幅度不至于過大，防止過快的動作所帶來的沖擊，提高產(chǎn)品的使用體驗。

3.2 多功能無障礙手臂延長器的結(jié)構(gòu)及人機(jī)功能設(shè)計

多功能無障礙手臂延長器由夾持機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、上臂固定機(jī)構(gòu)等四個部分組成。

3.2.1 夾持機(jī)構(gòu)

夾持機(jī)構(gòu)由夾鉗、拉線套管、手柄A等組成，使用者通過單手握緊或松開手柄A來控制機(jī)械手的夾取或放松，實現(xiàn)物品的取放（見圖3）。

夾鉗的夾持動作通過剪刀式的機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，用一根拉線套管來實現(xiàn)力的傳遞。握緊手柄A，通過復(fù)合繩索使前面夾持部分夾緊，以此來拿取物體（拉線套管結(jié)構(gòu)見圖4）。這樣的結(jié)構(gòu)很簡單，實現(xiàn)起來相當(dāng)容易，在實際生產(chǎn)中，拉線套管可以較方便地利用自行車剎車線來代替。

3.2.2 伸縮機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及人機(jī)功能設(shè)計

伸縮機(jī)構(gòu)由四桿機(jī)構(gòu)、剛性連接線、手柄B等組成，使用者通過手柄B的拉或推動作，實現(xiàn)伸縮機(jī)構(gòu)的收縮或伸展，從而能夠?qū)A取的物品移近或遠(yuǎn)離使用者（見圖5）。

在伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計時，我們考慮到使用者在使用產(chǎn)品時，要以較小的手柄B的行程，實現(xiàn)機(jī)械手較大幅度的伸縮4。因此，我們設(shè)計了一套四桿機(jī)構(gòu)，每根桿的長度都較小，不至于使機(jī)械手在伸縮時回轉(zhuǎn)半徑過大（具體見圖5中（a）、（b）、（c）、（d））。3.2.3長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

因使用者胳膊長度有差異，為提高產(chǎn)品的適應(yīng)性，方便行動不便人士的使用，在主桿與托架之間設(shè)置長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由內(nèi)桿體、外桿體、鎖緊錐套等組成，其中外桿體底緣是呈內(nèi)縮的錐面，且設(shè)有剖溝;內(nèi)桿體與外桿體連接，根據(jù)胳膊長度調(diào)節(jié)長度，通過鎖緊錐套固定內(nèi)外桿達(dá)到長度調(diào)節(jié)的目的。

3.2.4 上臂固定機(jī)構(gòu)

考慮到使用者的特點，要求固定機(jī)構(gòu)要盡量簡單、牢固，因此我們采用了圖6的上臂固定機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由托架、卡環(huán)和魔術(shù)貼固定帶組成，卡環(huán)可以隨胳膊角度不同而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并通過魔術(shù)貼進(jìn)行輔助固定（見圖6）。

3.3 多功能無障礙手臂延長器的人機(jī)比例尺度探究

多功能無障礙手臂延長器要能適應(yīng)行動不便人士在各種條件下的“拿取”、“提拉”和“按壓”等動作。在設(shè)計過程中，要深入研究人體坐、躺等各種姿態(tài)，無論是手柄A與手柄B的大小形態(tài)，還是托架、卡環(huán)的距離、角度，都要嚴(yán)格按照人機(jī)工程學(xué)的要求，為行動不便人士打造一個舒適、安全的適用體驗。多功能無障礙手臂延長器的設(shè)計是為了方便行動不便人士的使用，因此設(shè)計者對不同體型（高矮胖瘦）、不同性別、不同使用姿態(tài)（坐姿或在床上躺臥）的使用者進(jìn)行了大量的調(diào)研，收集了受體型、性別、使用姿態(tài)等影響的多功能無障礙手臂延長器的有關(guān)數(shù)據(jù)，最終確定了適合絕大多數(shù)行動不便人士使用的設(shè)計尺寸。

3.4 多功能無障礙手臂延長器帶來的良性影響

多功能無障礙手臂延長器的產(chǎn)品定位是幫助行動不便人士夠取超出上肢活動范圍的物體，如拿取紙筆、藥瓶、遙控器、茶杯等，完成“拿取”、“提拉”和“按壓”等動作。這種產(chǎn)品的出現(xiàn)，填補(bǔ)了市場的空白，為老人、下肢殘疾病人、過度肥胖者、孕婦的日常生活帶來了巨大便利，對于其提高生活自理能力、提高其自信心有較大的幫助作用，同時也減輕了陪護(hù)人員的負(fù)擔(dān)，降低了家庭和社會負(fù)擔(dān)。

4 多功能無障礙手臂延長器設(shè)計中的人性化設(shè)計理念應(yīng)用

在多功能無障礙手臂延長器的設(shè)計中，不僅需要對產(chǎn)品的實用功能進(jìn)行充分把握和體現(xiàn)，還需充分考慮使用者情感、心理、精神以及感官等各方面的體驗，將人性化的設(shè)計理念融入其中，進(jìn)而最大限度滿足行動不便人士的需求。

4.1 考慮使用者感官需求的滿足

隨著國家經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，人們的生活水平也越來越高。在日常生活中，不僅追求所使用產(chǎn)品的實用性，還追求其美觀性，越發(fā)注重所使用產(chǎn)品能否滿足自身的感官需求。所以，在對多功能無障礙手臂延長器進(jìn)行設(shè)計時，需要對其實用性和感官體驗進(jìn)行綜合考慮，在產(chǎn)品顏色、外形以及具體性能等不同方面體現(xiàn)人性化。一是在設(shè)計中，需要重視產(chǎn)品的顏色搭配。若在設(shè)計中僅僅應(yīng)用單一顏色，則會給人缺乏情感內(nèi)涵的感受。因此，為了對人們的情感需求進(jìn)行滿足，可在設(shè)計過程中對組成多功能無障礙手臂延長器的夾持機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)、長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、上臂固定機(jī)構(gòu)等構(gòu)件的紋理、顏色以及圖案進(jìn)行應(yīng)用，提升其美觀程度。二是在設(shè)計中，需要重視產(chǎn)品的外形構(gòu)造與。對于多功能無障礙手臂延長器的外形結(jié)構(gòu)而言，要想在進(jìn)行設(shè)計時將人性化的設(shè)計理念進(jìn)行充分體現(xiàn)，必須要從行動不便人士及其家人的角度出發(fā)，將使用者的實際需求作為產(chǎn)品設(shè)計的立足點，在滿足實用性的基礎(chǔ)上對消費者的個性化需求進(jìn)行滿足。

4.2 重視材料的搭配與利用

人性化設(shè)計理念在產(chǎn)品設(shè)計過程中的應(yīng)用，需要提升對所用材料的科學(xué)選擇與合理應(yīng)用的重視程度，一切設(shè)計活動都應(yīng)該將人性化作為基本出發(fā)點。在設(shè)計過程中如不能給予材料足夠的重視，并嚴(yán)重忽略材料的選擇和應(yīng)用，不僅無法滿足用戶的需求還會被競爭激烈的市場所淘汰。多功能無障礙手臂延長器設(shè)計定位的人群為老人、下肢殘疾病人、過度肥胖者、孕婦、坐輪椅者和其他行動不便人士，并不是傳統(tǒng)意義上的殘疾人，也不是病人。他們需要的不是帶有冰冷金屬管材的醫(yī)療輔助設(shè)施，而是材質(zhì)堅固、耐磨、親膚的輔助工具。因此，通過材料的合理搭配實現(xiàn)有個性、有品質(zhì)的悠閑生活，就使用者心理的考量來看，設(shè)計者采用斯堪的納維亞設(shè)計的理念，將金屬管材的使用與橡膠結(jié)合，甚至可以與木質(zhì)、皮革的使用結(jié)合。例如，皮革在手柄和托架處的使用，能夠拉近使用者與該產(chǎn)品的之間的聯(lián)系，使使用者對產(chǎn)品產(chǎn)生親切感，成為一件有人情味的產(chǎn)品;因木質(zhì)材料輕盈、環(huán)保，不受干燥和潮濕環(huán)境的影響，不會因出汗等原因產(chǎn)生銹蝕等問題，特別是木質(zhì)材料溫度適宜，不會給使用者帶來冰冷的感覺，因此也可以在手柄和托架處使用木質(zhì)材料，冬天與夏天使用都不會感到不舒適;夾鉗采用TPR橡膠一次注塑成型，防滑不卡夾取物體更牢固;伸縮機(jī)構(gòu)、主桿等采用金屬管，金屬的硬度增加了產(chǎn)品的承重能力，保證產(chǎn)品更加穩(wěn)固，也延長了產(chǎn)品的使用周期，降低了維修成本，滿足綠色設(shè)計的要求。另外在設(shè)計時，要確保所選擇的材料符合綠色環(huán)保的特性，設(shè)計活動要滿足綠色可持續(xù)性的發(fā)展原則，盡最大努力提升材料的使用率。

4.3 符合使用人群的情感需求

當(dāng)前階段隨著人們物質(zhì)條件的提升，人們對精神文化方面的需求越發(fā)重視。對于行動不便人士來說，為其開發(fā)一種人性化的上肢輔助工具，使其能夠在無人照看和幫助下自主完成日常生活中遠(yuǎn)距離物品的取放，實現(xiàn)提拉、簡單按壓等動作，就能夠顯著提升上述人群的自我滿足感，也能提高其生活質(zhì)量，減少對家人的依賴。因此進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時要結(jié)合人們的情感體驗，對使用人群的內(nèi)心需求進(jìn)行深入探索，進(jìn)而挖掘出這類人群心中蘊藏的不同情感，并將其作為開展產(chǎn)品設(shè)計的依據(jù)，使得所設(shè)計的產(chǎn)品在保證其實用性的基礎(chǔ)上可對用戶的精神文化需求進(jìn)行滿足。

5 結(jié)語

在社會生活中，老人、下肢殘疾病人、過度肥胖者、孕婦、坐輪椅者和其他行動不便人士，作為社會中不可或缺的群體，因其行動不便，需要得到更多更溫馨的關(guān)懷。相對于正常人來說，行動不便人士自行拿取上肢活動范圍之外的物體，就顯得尤為困難了。本文設(shè)計的多功能無障礙手臂延長器能夠完成超出上臂活動范圍之外的紙筆、藥瓶、遙控器等生活用品的拿取，完成開關(guān)燈具、窗簾等簡單動作，并充分考慮了人機(jī)工程、尺寸設(shè)計、材料搭配等，具有輕便、安全、實用、經(jīng)濟(jì)等特點，能夠適合以上行動不便人士的使用，提高其生活品質(zhì)，滿足個性化需求。

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