探索智能轮椅控制器工业设计

　　
　　探索智能轮椅控制器工业设计
　　工业设计是产品创新的必要手段，它是产品开发过程中统一产品合理性、经济性、审美性、独创性的产品规划。
　　我国人口老龄化程度正在日益加深，2000年上海市老年人口已达238万，占总人口的18．5％，到2025年将达到最高峰468．8万，占总人口的32．7％。智能轮椅作为典型的助老助残产品，将逐步成为老人及残障人士的代步工具，市场前景非常广阔。目前国内外生产智能轮椅的生产厂商很多，但是轮椅控制器方面的白有技术能力上明显存在不足，国内市场主要以使用P&G公司的轮椅控制器为主，该控制器虽然性能优良，但是价格昂贵，无形之中推高了轮椅的销售成本，同时国内轮椅厂也沦为“中国组装车间”。为了改变这一现状，我们以智能轮椅控制器作为研究对象，通过攻克控制器关键技术形成拥有自主知识产权的轮椅控制器。然而若与国外产品竞争，除了轮椅控制器的强大功能及稳定性好之外，控制器的外观也非常关键。通过进行轮椅控制器的工业设计，提高轮椅控制器综合竞争力，扩大自主控制器的市场份额，为老年人生产性价比高的智能轮椅产品。
　　二、轮椅控制器工业设计
　　控制器是一种非常普遍的成熟产品，主要以实现控制功能为主。传统的控制器比较注重功能上的开发而忽略外型的设计，控制器的壳体也只是简单地包容内部控件，以起到固定及保护作用。然而，智能轮椅控制器面向的用户是特殊群体，多为老年人及残障人士，因此，控制器仅能实现操作功能是不够的，必须从老年人及残障人士行动不便、视力下降等角度考虑，以满足他们的特殊需求。为了生产一款适合老年人及残障人使用的轮椅控制器，我们对轮椅控制器进行工业设计，从设计细节入手，同时融入节能降耗的设计理念，保证设计完成的智能轮椅控制器既人性化又节能实用。
　　轮椅控制器工业设计前期，针对控制器的功能和稳定性做了深入的研究，实现了包括轮椅控制核心——电路板在内的部件制作，在现有的技术成果上，将轮椅控制器的工业设计分为控制器外形设计、内部部件建模、虚拟装配及修改模型、触摸面板平面设计、样机试制、生成加工图样和加工制作七个流程。

　　1．控制器外形设计工业设计包括外形设计、结构设计、色彩方案设计等，其中外形设计是工业设计的首要步骤。所谓外形设计，侧重的是形的设计，一般在软件选用时会选择建模简便、渲染效果好且对数据没有严格要求的建模软件，如今使用比较多的有3dsmax、Rhino等。对轮椅控制器进行外形设计时，考虑到该产品已有成熟商品，且内部部件已经制作完成，因此，整体外形尺寸已经基本确定，选用对建模数据有严格要求的建模软件不但可以表现精准，更可以便于后期的加工制作。
　　本次，选用SolidWorksSE程软件来实现外形设计。SolidWorks是如今非常常用的三维建模软件，其有灵活的草图绘制和检查功能、强大的特征建立能力、零件与装配的控制功能、自动生成工程图以及与其他软件数据交换等功能，操作非常简便。
　　设计初期，通过比较和分析同类型的轮椅控制器，提出自己的设计方案，在SolidWorks软件中，通过拉伸、切除、放样等基本功能实现了轮椅控制器外形设计图(见图1)。在设计过程中，充分考虑了老年人及残障人士的操作方便及安全，外形构成上多采用弧线及曲面，同时兼顾人机工程学原理，以求控制器的外形既美观又人性化。

　　图1及图2分别为自行设计的外形效果和市场成熟产品图片。通过对比可以发现，在我们的设计中，有以下几个特点：
　　(1)采用弧线、曲面，彰显整体外形流畅感的同时，防止不必要的碰伤，确保老年人及残障人士的操作安全。
　　图2所示的轮椅控制器虽然体积与我们设计的相仿，但在线条处理上，均采用直线条的构成，使得整个控制器显得体积庞大笨重。同时，直线条的处理会导致整个控制器壳体多棱角，老年人及残障人士在操作过程中很容易因不小心而碰伤，大大破坏了控制器操作的安全性。图1所示为我们自行设计的控制器外形，在外形构成中多采用弧线线条，面与面之问也采用曲面效果，使得整个控制器外形圆滑，减小了碰伤系数。外观造型上精致简洁，彰显整体外形的流畅感及时尚性。
　　(2)善用减法，减少材料使用。
　　能源是我国当前乃至今后相当长一个时期内，制约经济社会发展的突出瓶颈，节能减耗成为当前经济工作的一项紧迫任务。轮椅控制器作为一个批量的产业化产品，如何实现节能减耗，就必须从最初的工业设计着手。在设计过程中，善用减法，减去不影响外观及基本功能的多余造型，减少原材料的使用及消耗，最终实现节能减耗目的。观察图2所示的外观造型可以发现，摇杆与控制器上壳之间通过一个平面来连接，不但破坏了控制器的整体感，也影响了操纵的舒服度。我们在进行外形设计时做了减法，省去多余的面，将摇杆和控制器上壳直接衔接，既实现了节能减耗，又大大提高了控制器造型的一体感。
　　(3)充分考虑人机工程学，使产品设计更人性化，老年人及残障人使用更舒适。
　　人机工程学的主旨是建立人与物(产品)之间最为和谐的关系方式。从人机工程学角度来评价产品好坏的标准有：产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合；产品是否顺手和好使用；是否防止了使用人操作时意外伤害和错用时产生的危险等。
　　轮椅控制器作为供老年人及残障人使用的产品，在对其进行外形设计时必须融入人机工程学原理，提高控制器的操纵舒适度。图2所示产品在外观设计时就充分考虑了人机工程学，通过在摇杆与上壳之间增加的平面，使得控制器以底面水平安装时摇杆与地面垂直，形成人体用力最适合的角度，便于用户操作。我们在设计时，出于外观及减耗的考虑省去了这个平面，使得摇杆向前倾斜，老年人及残障人长时间使用后会导致操纵疲劳，违背了人机工程学原理。为了能够兼顾外观和操作舒适，在控制器底部设计了一个小小的平面(见图3)，以该面作为与轮椅的固定面，安装完成后，摇杆仍可保持与地面的90。角，保证操纵摇杆的舒适度。另外，老年人及残障人是坐在轮椅上对控制器进行操作的，导致视野范围比较狭窄，若水平安装将很难看清控制器前部的触摸面板，给操作带来不便。以该平面作为固定面，可以带动触摸面板翘起，与视觉构成一个锐角，形成了适宜的视觉角度，最大程度地提高控制器的使用舒适度。(责任编辑：一枝笔写作事务所)