王添運(yùn)　周巖

辦學(xué)特色

我校工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)，1994年籌建并于1996年招收本科學(xué)生，2000年工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)劃歸機(jī)電工程學(xué)院，2011年建成設(shè)計(jì)學(xué)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)，現(xiàn)為國(guó)家級(jí)工業(yè)設(shè)計(jì)一流專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)。專(zhuān)業(yè)建有人機(jī)工程實(shí)驗(yàn)室、模型制作實(shí)驗(yàn)室、生理與心理實(shí)驗(yàn)室等，涉及創(chuàng)意表達(dá)、模型制作、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、人機(jī)工程等方面，專(zhuān)業(yè)還極具特色的學(xué)生創(chuàng)新工作室，與美國(guó)伊利諾伊理工大學(xué)、日本千葉工業(yè)大學(xué)等國(guó)外著名工業(yè)設(shè)計(jì)院校建立了長(zhǎng)期緊密的交流合作關(guān)系，開(kāi)展外籍教授交流授課、學(xué)生互訪(fǎng)交流等活動(dòng)。

專(zhuān)業(yè)強(qiáng)調(diào)工科與藝術(shù)的深度融合，面向國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略需要，形成獨(dú)具哈工大鮮明特色的航天與裝備工業(yè)設(shè)計(jì)，多覺(jué)體驗(yàn)及感性工學(xué)、特殊空間人機(jī)及作業(yè)環(huán)境、機(jī)電裝備人機(jī)交互方法與界面等研究方向，著力培養(yǎng)具有家國(guó)情懷、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)寬厚、富有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的卓越設(shè)計(jì)人才。

卒中后手運(yùn)動(dòng)功能障礙康復(fù)設(shè)備設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)者：王添運(yùn)

指導(dǎo)老師：周巖

院校：哈爾濱工業(yè)大學(xué)

作者闡述：卒中后手運(yùn)動(dòng)功能障礙是一種常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)損傷。為了提高卒中后手運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的效果和便利性，本設(shè)計(jì)提出了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)和肌電信號(hào)采集技術(shù)的康復(fù)設(shè)備。

該設(shè)計(jì)利用于患側(cè)手小臂處采集的肌電信號(hào)和頭部顯示設(shè)備裝有的攝像頭采集的信息作為輸入，通過(guò)識(shí)別患者的手勢(shì)動(dòng)作，并將其映射到虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，使用氣動(dòng)元件為患側(cè)手提供助力和阻抗，完成不同的康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)分析，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)頭部顯示設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。同時(shí)，制作了視覺(jué)形象標(biāo)識(shí)，以助力其營(yíng)造良好的品牌形象。

該設(shè)計(jì)還依據(jù)現(xiàn)有的康復(fù)方案設(shè)計(jì)了面向護(hù)理人員的交互界面系統(tǒng)和面向患者的多種康復(fù)任務(wù)。交互界面可以實(shí)時(shí)顯示患者的肌電信號(hào)、手勢(shì)識(shí)別結(jié)果、虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景和康復(fù)進(jìn)度等信息，方便護(hù)理人員對(duì)患者進(jìn)行監(jiān)測(cè)和指導(dǎo)?？祻?fù)任務(wù)包括多種類(lèi)型的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲，如抓取、伸展、旋轉(zhuǎn)等手指動(dòng)作，以及各種多關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。該設(shè)計(jì)為卒中后手運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)提供了一種新的可能。

指導(dǎo)老師 周巖

周巖，哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院副教授，長(zhǎng)期從事工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作，聚焦智慧醫(yī)療、機(jī)器人和智能裝備等產(chǎn)品品類(lèi)的工業(yè)設(shè)計(jì)、人因?qū)W研究、感性工學(xué)研究、數(shù)字化及虛擬設(shè)計(jì)等，榮獲中國(guó)優(yōu)秀工業(yè)設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)、黑龍江省教學(xué)成果獎(jiǎng)、黑龍江省科技獎(jiǎng)等。

導(dǎo)師點(diǎn)評(píng)：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主題是卒中后手運(yùn)動(dòng)功能障礙康復(fù)設(shè)備設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)旨在為卒中后手運(yùn)動(dòng)功能障礙的患者提供一個(gè)更加有效、有趣和人性化的康復(fù)訓(xùn)練環(huán)境，幫助他們恢復(fù)手部運(yùn)動(dòng)能力，提高他們的生活質(zhì)量和自信心。

該設(shè)計(jì)經(jīng)歷了以下三個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程：功能規(guī)劃、造型設(shè)計(jì)和交互界面設(shè)計(jì)。在功能規(guī)劃過(guò)程中，該設(shè)計(jì)根據(jù)醫(yī)護(hù)人員和患者的需求信息和相關(guān)理論，確定了設(shè)備的功能系統(tǒng)圖和功能結(jié)構(gòu)。設(shè)備的主要功能是利用氣動(dòng)元件、虛擬現(xiàn)實(shí)和肌電信號(hào)采集三種技術(shù)，對(duì)患者手部進(jìn)行力或運(yùn)動(dòng)控制、視聽(tīng)刺激、運(yùn)動(dòng)想象引導(dǎo)、手勢(shì)識(shí)別和評(píng)估。在造型設(shè)計(jì)過(guò)程中，該設(shè)計(jì)通過(guò)多種方法和軟件完成了產(chǎn)品整體造型、外觀(guān)結(jié)構(gòu)、材料選擇、色彩等相關(guān)設(shè)計(jì)。設(shè)備的造型設(shè)計(jì)旨在符合人體工程學(xué)原則，并給使用者帶來(lái)舒適美觀(guān)的感受。在交互界面設(shè)計(jì)過(guò)程中，該設(shè)計(jì)通過(guò)多種方式完成了交互界面設(shè)計(jì)方案、原型、測(cè)試和評(píng)估。設(shè)備的康復(fù)任務(wù)設(shè)計(jì)旨在提供簡(jiǎn)單易用、直觀(guān)友好、豐富多樣的交互，并給使用者帶來(lái)樂(lè)趣和成就感。

該設(shè)計(jì)主要采用了三種技術(shù)：氣動(dòng)元件技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和肌電信號(hào)采集技術(shù)。氣動(dòng)元件技術(shù)是一種利用氣體壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)力或運(yùn)動(dòng)的裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。氣動(dòng)元件可以根據(jù)患者的運(yùn)動(dòng)情況，提供相應(yīng)的助力或阻抗，以增強(qiáng)或抑制其肌肉活動(dòng)，提升康復(fù)效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境，讓用戶(hù)感覺(jué)身處其中的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以提供更加真實(shí)和生動(dòng)的視聽(tīng)刺激，激發(fā)運(yùn)動(dòng)想象（MI），即在心理上模擬自己進(jìn)行某種運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。MI可以激活與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行相似的腦區(qū)，促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性和重組，改善運(yùn)動(dòng)功能。肌電信號(hào)采集技術(shù)是一種通過(guò)采集和分析人體肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的微弱電信號(hào)，反映人體神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的活動(dòng)狀態(tài)的技術(shù)。通過(guò)采集和分析肌電信號(hào)，可以獲得人體手勢(shì)的信息，從而實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別，增強(qiáng)其參與感和沉浸感。

該設(shè)計(jì)主要使用了塑料和織物作為設(shè)備材料。為訓(xùn)練提供力量的氣體通路使用橡膠軟管制造，塑料表面均進(jìn)行磨砂處理，防止眩光為使用者帶來(lái)不適。此外，設(shè)備的織物部分還可拆卸洗滌，以滿(mǎn)足使用者的衛(wèi)生需求。

該設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)新性的手運(yùn)動(dòng)功能障礙康復(fù)設(shè)備設(shè)計(jì)，具有較高的實(shí)用性?xún)r(jià)值，值得進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和推廣。