孫一博
關(guān)鍵詞:上肢殘疾;助餐機(jī)器人;智能;設(shè)計(jì)
1 上肢殘疾人群界定
上肢殘疾人群作為肢體殘疾中的一類,患者通常行動(dòng)方便,主要為上肢力量不足的殘疾群體,用戶因衰老造成上肢肌肉退化,并且保留一定下肢能力的老年人,根據(jù)上肢殘疾程度保留不同水平的動(dòng)手能力,部分患者通過長(zhǎng)期磨練可熟練掌握各種操作技能。
2 上肢殘疾人群用餐面臨的問題分析
在實(shí)地觀察過程中,筆者選取兩位典型用戶展開一日觀察研究,梳理得出整個(gè)就餐流程中的痛點(diǎn)。
2.1 用戶落座和就餐不便
護(hù)工在就餐前使用帶子圍繞用戶腰部和座椅,進(jìn)行固定后喂食。在就餐過程中用戶身體容易發(fā)抖,有可能誤觸、打翻餐具。
2.2 陪護(hù)時(shí)間長(zhǎng)
就餐過程中護(hù)工需要觀察用戶的吞咽狀態(tài),確保用戶完成吞咽動(dòng)作后再進(jìn)行下一步喂食。護(hù)工在喂食過程中需要觀察老人的吞咽反應(yīng),增加服務(wù)時(shí)長(zhǎng)。
2.3 就餐等待時(shí)間長(zhǎng)
就餐過程中護(hù)工按照座位順序進(jìn)行一對(duì)一服務(wù),沒有輪到的用戶坐在椅子上等待服務(wù),全部用戶完成用餐服務(wù)時(shí)已是下午兩點(diǎn)。等待護(hù)工助餐時(shí)間過長(zhǎng),老人容易錯(cuò)過就餐時(shí)間。
3 面向上肢殘疾的助餐機(jī)器人產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及特征分析
3.1 助餐機(jī)器人產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析
助餐機(jī)器人基本由機(jī)械臂、餐盤、控制裝置組成[1]。
1) 機(jī)械臂。機(jī)械臂是助餐機(jī)器人的主要功能結(jié)構(gòu),末端可以連接餐具模擬人類取食的運(yùn)動(dòng)軌跡取餐[2]。取餐方式主要有三種:勺式取食、夾持取食、叉式取食。勺式取食需要機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)軌跡模擬人類取食,運(yùn)動(dòng)軌跡較為復(fù)雜,機(jī)械臂自由度要求較高,可實(shí)現(xiàn)多種餐品取送,常餐、碎食、流食均可;夾持取食對(duì)于控制系統(tǒng)要求較高,取用餐品種類相比勺式取食較少,湯類、流食等液態(tài)食物無(wú)法盛取;叉式取食容錯(cuò)率較低,取用餐品種類有限,只能叉取塊狀水果、主食等綿軟性塊狀餐品,市面上很難看到叉式取食的助餐機(jī)器人[3]。
2) 餐盤。餐盤是助餐機(jī)器人的主要儲(chǔ)食結(jié)構(gòu),餐盤的擺放要符合機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)軌跡范圍以及運(yùn)動(dòng)習(xí)慣,餐盤的形狀要方便餐具盛取食物,機(jī)械臂雖然可以代替人的手臂進(jìn)行取餐操作,但是機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)模式相對(duì)固定,不如人的手臂靈活,餐盤的造型在取餐環(huán)節(jié)中起到輔助的作用,即通過造型上的設(shè)計(jì)確保食物不會(huì)落在餐盤外面。
3) 控制裝置。助餐機(jī)器人的控制裝置表現(xiàn)多樣,目前有踏板控制、語(yǔ)音控制、下頜控制、操縱桿控制以及眼動(dòng)控制。眼動(dòng)控制在目前還處于開發(fā)階段[4]。
3.2 助餐機(jī)器人產(chǎn)品特征分析
通過對(duì)助餐機(jī)器人的構(gòu)成、使用方式的研究,與一般服務(wù)型機(jī)器人相比,助餐機(jī)器人具有指向人群性、長(zhǎng)期性、功能完備性三種特征。
1) 指向人群性。服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用范圍很廣,從維護(hù)保養(yǎng)到救援監(jiān)護(hù),服務(wù)機(jī)器人代替?zhèn)€體勞動(dòng)力工作,能收獲更多的效益。而對(duì)于助餐機(jī)器人來(lái)說(shuō),服務(wù)對(duì)象為上肢障礙人群,替代勞動(dòng)力為個(gè)體護(hù)工,一對(duì)一收獲效益而不是傳統(tǒng)服務(wù)機(jī)器人的一對(duì)多收益。所以從服務(wù)用戶角度出發(fā),與一般服務(wù)型機(jī)器人相比,助餐機(jī)器人具有指向人群性的特點(diǎn)。
2) 長(zhǎng)期性。對(duì)于上肢障礙群體,助餐機(jī)器人的作用是代替他們的上肢工作保證患者能夠正常進(jìn)餐。少部分進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練之后可以完全恢復(fù)的上肢障礙群體,對(duì)于輔助產(chǎn)品的需求是短暫性的,但是大部分用戶的上肢障礙造成的傷害是永久性的。和對(duì)一般產(chǎn)品的需求不同的是,助餐機(jī)器人對(duì)于上肢障礙用戶是長(zhǎng)期伙伴的關(guān)系。舉例來(lái)說(shuō),在進(jìn)餐時(shí)間中助餐機(jī)器人幫助用戶進(jìn)食,但是如果不使用助餐機(jī)器人,用戶將不具備獨(dú)立進(jìn)食的能力。可以得出結(jié)論,長(zhǎng)期性是助餐機(jī)器人的另一特征。
3) 功能完備性。人類正常生活和社會(huì)活動(dòng)需要健全的生理機(jī)能維持,大部分肢殘疾人依靠肢體輔助產(chǎn)品來(lái)維持這種生理機(jī)能,對(duì)于上肢障礙人群來(lái)說(shuō),肢體障礙導(dǎo)致他們不能獨(dú)立完成就餐,必須借助外部力量才能保證基本的生活水平。舉例來(lái)說(shuō),上肢障礙人群進(jìn)食時(shí)需要助餐機(jī)器人在旁邊代替選餐、取餐、送餐,可以說(shuō),功能完備性是助餐機(jī)器人的第三特性。
4 面向上肢殘疾人群的助餐機(jī)器人設(shè)計(jì)原則
4.1 易用性原則
易用性原則體現(xiàn)在簡(jiǎn)化操作方式上。用戶自身的理解能力和活動(dòng)能力有限,產(chǎn)品操作方式不可過于繁復(fù)。可以利用無(wú)線技術(shù)提高機(jī)器人控制中心收發(fā)信息的效率,相同時(shí)間內(nèi)能實(shí)現(xiàn)更多指令輸送,將信息工作量從前臺(tái)轉(zhuǎn)移至后臺(tái)運(yùn)行,簡(jiǎn)化用戶的操作流程。
4.2 智能化原則
助餐機(jī)器人在就餐過程中扮演了用戶的部分眼睛和手臂,這是傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)不能達(dá)到的,高智能化的控制處理系統(tǒng)是優(yōu)秀助餐機(jī)器人的基本素質(zhì)之一,優(yōu)化了眼和手臂的協(xié)調(diào)能力。
4.3 實(shí)用性原則
現(xiàn)階段產(chǎn)品在實(shí)際操作過程中與實(shí)際就餐習(xí)慣不符,存在較高的學(xué)習(xí)成本,消磨了用戶耐心。參考傳統(tǒng)就餐流程,保留就餐的基本要素,實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)食物區(qū)分餐盤和餐具等。實(shí)用的、與當(dāng)下就餐文化環(huán)境兼容的助餐機(jī)器人是用戶內(nèi)心的呼聲。
4.4 穩(wěn)定性原則
用戶對(duì)于輔助產(chǎn)品有天然的抵觸與不信任,經(jīng)過驗(yàn)證的、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)能保證產(chǎn)品長(zhǎng)久的使用壽命,打消用戶疑慮,安撫用戶心情。
4.5 適配性原則
適配性原則體現(xiàn)在服務(wù)多場(chǎng)景、功能和風(fēng)格的適配。首先,實(shí)現(xiàn)環(huán)境適配。助餐機(jī)器人需要放置在餐桌上對(duì)用戶進(jìn)行輔助用餐,可以適配不同大小的餐桌,對(duì)機(jī)器人的空間要求占用率盡可能小。其次實(shí)現(xiàn)功能適配。在一個(gè)正常的就餐流程中,人們往往使用不同餐具來(lái)進(jìn)行主食、配菜以及湯類食品的拿取,而在前期調(diào)研中發(fā)現(xiàn)助餐機(jī)器人使用餐具單一。中國(guó)飲食環(huán)境多樣,餐具多樣化更能適應(yīng)國(guó)內(nèi)的飲食習(xí)慣[5]。最后,實(shí)現(xiàn)風(fēng)格適配。人性化是助殘類產(chǎn)品的最主要風(fēng)格,敏感是殘疾群體心態(tài)的主畫像,輔助產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該做到造型柔和、色彩搭配舒適,人機(jī)尺寸關(guān)系和諧等,避免造型尖銳,色彩、材質(zhì)工業(yè)化等情況。
5 面向上肢殘疾人群的助餐機(jī)器人設(shè)計(jì)實(shí)踐
5.1 設(shè)計(jì)定位
助餐機(jī)器人主要由機(jī)械臂、旋轉(zhuǎn)餐盤以及下肢控制三部分構(gòu)成。整體以白色系為主,淡綠、淡黃、金屬橙色作為輔助顏色,整體風(fēng)格柔和圓潤(rùn)。產(chǎn)品主要圍繞三方面解決問題:第一,減輕了患者照顧人的負(fù)擔(dān),以前患者需要人員一對(duì)一喂食,現(xiàn)在僅需要擺放好餐品由患者自己控制機(jī)器人進(jìn)行喂食;第二,餐盤固定,使助餐機(jī)器人在使用過程中不會(huì)因?yàn)橛脩舨恍⌒亩蚍?第三,幫助患者樹立生活自信心,使用產(chǎn)品過程中基本不需要他人幫助即可自行進(jìn)食,對(duì)于患者而言是一個(gè)非常有成就感的過程(如圖1)。
5.2 設(shè)計(jì)思路
第一,功能設(shè)計(jì)。助餐機(jī)器人主機(jī)主要實(shí)現(xiàn)兩方面功能:幫助用戶進(jìn)食以及自行更換餐具。對(duì)湯類食品和對(duì)應(yīng)餐具和主食、配菜類菜品和對(duì)應(yīng)餐具做了顏色區(qū)分,淺綠色的湯匙和小餐盤作為湯類食物專屬餐具組合,白色的湯匙和小餐盤作為其他類食物的專屬餐具組合。一個(gè)完整的就餐流程為:用戶落座――護(hù)工將餐食分類放入小餐盤中――用戶腳部左右滑動(dòng)控制餐盤旋轉(zhuǎn)――腳步離開踏板時(shí)機(jī)械臂將前往取餐――送餐――進(jìn)食。當(dāng)用戶控制淺綠色標(biāo)識(shí)餐盤面向自身時(shí),機(jī)械臂會(huì)自主更換對(duì)應(yīng)餐具繼續(xù)完成取餐、送餐任務(wù)。
第二,產(chǎn)品造型。產(chǎn)品整體造型流暢,在球體、圓柱體、圓臺(tái)體等基本幾何體的基礎(chǔ)上進(jìn)行組合、切割,產(chǎn)品形態(tài)立體、明朗、有力,給用戶傳遞均衡、穩(wěn)定的造型語(yǔ)言,用戶對(duì)產(chǎn)品的初印象更偏向于安全穩(wěn)定,對(duì)產(chǎn)品的抵觸情緒較小。
第三,產(chǎn)品配色。產(chǎn)品色彩以低飽和度色系為主題,以白色為主,輔以少量淡綠色、淡黃色、橙色,助餐機(jī)器人與飲食密切相關(guān),強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的安全衛(wèi)生,所以選取象征清潔的白色作為主色調(diào)[4]。整體色彩風(fēng)格潔凈莊重,關(guān)節(jié)處用活潑的橙色來(lái)消除整體色彩的嚴(yán)肅感。
6 結(jié)語(yǔ)
助餐機(jī)器人設(shè)計(jì)是在人工智能技術(shù)不斷強(qiáng)大的背景下興起的一個(gè)新課題,研發(fā)方向越來(lái)越注重和用戶的人機(jī)匹配性,同時(shí)社會(huì)給予上肢殘疾人的生活與飲食的關(guān)注越來(lái)愈多。國(guó)家推進(jìn)護(hù)理保障體系健全成為時(shí)代趨勢(shì),作為設(shè)計(jì)師有責(zé)任設(shè)計(jì)出更加適合他們自身情況的產(chǎn)品,幫扶他們重新建立生活的自信心,不斷提高他們的就餐獨(dú)立程度,相信無(wú)需等到未來(lái),殘疾人就能借助助餐機(jī)器人像常人一樣就餐。