基于感性工學的老年輪椅造型設計研究

倪 晴， 高 矚， 林靖朋

（上海工程技術大學 藝術設計學院， 上海201620）

0 引 言

目前社會老齡化，老年殘疾人數量有所增加［1］。 家庭核心化，教育功能弱化等社會問題導致年輕一代缺乏敬老愛老助老意識，殘疾人的身心健康受到社會的廣泛關注。 調查發現，老年殘障人群的特征分為以下幾點：活動范圍較小，無障礙設施的不完善也間接導致殘障人群的出行率降低［2－4］；具有強烈的孤獨感，自卑感；產生自我抱怨，憂郁的心情，敏感度增加，自尊心變強［5－7］。

隨著社會經濟的發展，殘障老年人參與社會的意識越來越強，對輔助和特殊用品的需求也繼續增長。 大量學者和設計師參與了以往產品的設計研究，其中，郭麗麗基于KANO 模型改善了輪椅的功能、形狀和人機交互性。 楊錦平等對多功能健康伴老椅的設計，使老人獲得心理上的獨立感；王宇搭建了以arm 嵌入式微控制器為核心的智能控制硬件平臺，開發了智能輪椅樣機。 但是，大多數老年輪椅設計研究仍停留于部分功能性的滿足。 消費者對市場上助老輪椅的普遍感受是復雜、冰冷、嚴肅、危險等，很難有溫暖、安全、舒適的感覺［8］。 并沒有滿足殘障人士的情感需求［9］。

1 產品感性意向的設計方法

1.1 設計流程

感性功效學越來越多地參與到設計實踐中。 通過情感測量，將人類的感知需求轉化為產品設計特征。 合理運用感性工學設計方法，提取影響老年殘障用戶需求的關鍵情感因子，得到滿足老

年殘障用戶輪椅樣本特征；然后應用語意差異法、層次分析法、Likert 量表、專家評估法等在設計流程中作為理論支撐［10］。

具體設計流程如下：

（1）從網絡、養老機構等媒介收集輪椅相關樣本。采用卡片法、比較分析法等篩選出問卷的產品樣本。

（2）選取實驗中的語義意象，整理出探究產品意象語義的形容詞對，篩選出收集到的情感意象詞匯對。

（ 3）輪椅樣本經過初選后與選出的代表性意象語意詞匯對結合，建立語義差異量表，采用因子分析法對樣本案例進行評估。

在分層模型里，基礎層代表信息基礎設施，傳輸層反映以寬帶網絡服務為代表的信息服務水平。在表3中，其相關系數是最低的，表明現階段在西部地區進一步提高信息基礎設施的網絡能力對提升信息服務水平的作用有限。

（4）從色彩、材質、造型三個方面進行層次分析和推理，總結出設計要素。

（5）進行草圖方案評估，通過likert 量表分析法篩選出最終方案，并用專家評估法對方案進行最終驗證。

1.2 因子分析數學模型

對于不同的數據類型或分析對象，通常采用R型和Q 型因子分析。 R 型主要用于數據分析和不同變量之間的降維，而Q 型主要對樣本本身的特征進行分析。 本文主要介紹R 型因子分析，其數學模型如下：

設原始數據中有n 個原始變量y1，…，yn，標準后的均值為0，標準差為1。 每個原始變量用m（m ＜n） 個因子f1，…，fn的線性組合表示，可得：

矩陣形式表示為Y ＝AF ＋ε.

式中，Y 為可實測的隨機向量；F 為因子；A 為因子載荷矩陣； aij為因子載荷； ε 為可以剔除的因子，如本文中篩選不必要感性詞匯過程的干擾因子。

2 老年智能輪椅設計的感性意向研究

2.1 老年輪椅的造型設計需求

本研究以休閑運動輪椅為對象，廣泛收集休閑運動輪椅的樣本。 基于產品造型的清晰度、產品拍攝角度的一致性和形狀相似性考慮，初步篩選出65個產品樣本，最終選出36 個造型樣本。 運用KJ 法進行評估分析，將造型相似的圖片進行編號并集中，分組進行預覽并找出具有代表性的樣本案例，得出10 款老年休閑運動輪椅樣本案例。

2.2 感性意象詞匯收集與篩選

基于用戶群體的特殊性，把用戶群體鎖定在有選擇意識的老年群體。 首先，對于老年輪椅感性意象詞匯進行收集。 其次，對相近、同義或者相反含義詞匯進行精簡。 根據老年輪椅的基本造型特征，對收集到的感知詞進行分層分類，最后得到20個組詞，如圖1 所示。 根據選擇的20 個詞匯量，問卷調查結果如圖2 所示。 針對問卷調查結果，進行專家評估。 最終篩選出7 組感性意象詞匯。 即：安全－危險，耐用－易碎，簡單－復雜，溫暖－寒冷，靈巧－笨拙，穩定－明快，明亮－黑暗。

圖1 感性詞對Fig.1 Perceptual word pairs

圖2 調查結果Fig.2 Survey results

2.3 語義差異問卷調查

使用語義差異方法從10 個樣本和7 組感性詞匯（從－3 分到3 分）中建立7 個等級量表。 如安全的－危險的這對意向詞對， －3 表示非常危險， 3 表示非常安全。 基于所選的樣本案例和感性圖像詞進行了問卷調查。 調查對象要求對輪椅使用基本了解以及對輪椅生產技術基本了解，調研人員根據經驗感受對產品樣本進行打分。 根據調查問卷反饋的結果，計算出樣本的感性意象詞對均值，見表1。

表1 38 名老年用戶對輪椅感性評價均值Tab.1 Average value of 38 elderly users＇perception of wheelchair

2.4 語義差異問卷分析

將輪椅感性評價的平均值輸入spss 軟件進行因子分析，各分量的方差貢獻率和累積貢獻率見表2。 前2 個公因子的特征根大于1，且解釋力較大，因此提取前2 個主成分。 第一主成分方差貢獻率為51.500%，第二主成分方差貢獻率為28.401%。 2 個公因子的方差貢獻率在輪換后有所變化，但順序不變，累積方差貢獻率仍為79.901%。 說明這2 個主成分包含了所有測量指標的主要信息。 前2 個主成分足以替代所有原始變量，2 個公因子對各成分的矩陣見表3。

表2 公因子提取Tab.2 Common factor extraction

表3 成分得分系數矩陣Tab.3 Component score coefficient matrix

將2 個公因子命名為F1和F2，通過對照公式（2） 和表3，計算每個樣本的綜合因子得分，見表4。 有7 個樣本為正值樣本，最低分樣本為X3。

在公式中：S 是各樣本綜合因子得分； F1為各樣本第一公因子得分； F2為各樣本第二公因子得分。

在成分矩陣列表3 中，2 個主要成分給出的數值顯示了感性詞和主要成分之間的相互系數。 系數越大，它們之間的聯系越緊密。 在主成分1 的相互系數列表中，3 個數值最大的感性詞匯是“安全”、“耐用”和“穩定”，這幾個形容詞與用戶在操作和使用機器后的感受有較緊密的聯系；在主成分2 的相關系數列表中，數值最大的3 個感性詞匯是“靈巧”、“簡潔”、“明快”，這3 個形容詞與用戶在看到器械后的直觀感受有較緊密的聯系。

3 設計方案

3.1 智能輪椅結構要素

智能輪椅通常由機器本身和控制系統組成。 它是一種以智能系統為核心的機械輪椅設備，可以通過用戶的自我控制來移動。 驅動方式有手動、電動、手輪圈、手搖曲柄等；附加功能包括輔助站立、平躺、折疊等；外觀需求包括車體顏色、車輪外形、座椅外形、車架外形；舒適需求包括靠背材質、扶手材質、座椅高度等要素。 智能輪椅結構如圖3 所示。

圖3 輪椅結構Fig.3 Wheelchair structure

3.2 老年輪椅設計定位

3.2.1 目標用戶定位

基于對用戶的調查與訪談，輪椅作為殘障人士的主要活動工具，需求量較大。 但是，不同的產品定位決定了產品不同材料和功能。 本文研究的智能輪椅主要用戶群體為有一定經濟基礎、對價格具有包容性的老年人和殘疾人。

3.2.2 智能輪椅功能定位

為了增強老年人的精神生活與用戶體驗，本設計將通過智能顯示屏，實現老人與輪椅的人機交互。智能輪椅的核心功能是駕駛，如手動操作，自動回避，語音通訊，默認駕駛等。 本文通過市場研究和用戶反饋，在智能輪椅的設計中增加了擴展踏板和彈簧座等附加功能。

3.2.3 智能輪椅設計方案

本文通過因子分析，可以得出老年人智能輪椅的造型設計有6 個要素：安全、耐用、穩重、簡潔、靈巧、明快。 同時，結合造型、色彩、材質3 個維度對感性意向進行拓展，從根層開始向下拓展至對應的設計特征，逐層細分，經過分析及實地考察，最終繪制出老年智能輪椅的階層圖，如圖4 所示。

圖4 層次分析Fig.4 level analysis

造型上，減少裝飾，形態穩重具有科技感，線條流暢，簡潔；材質選用高強度碳鋼與充氣減震輪胎、并搭載強力雙電機；在色彩方面，根據老年人的喜好和殘疾人的心理，在輪椅的色彩設計中選擇了黑色、深灰色和亮橙色3 種顏色組合。 低飽和度的顏色會給用戶帶來安靜穩重的感覺，高飽和度的顏色會給用戶帶來活力和溫暖。

綜合分析，對老年智能輪椅的造型設計形成4組方案，如圖5 所示。

圖5 造型設計方案Fig.5 Design scheme

表4 樣本因子綜合得分Tab.4 comprehensive scores of sample factors

3.3 方案評估

對已繪制方案進行專家評估進行問卷調查。 通過SPSS 軟件統計，設計專家給出的方案1、方案2和方案3 的原始總體得分和平均得分見表5。

表5 三組專家總得分與平均分Tab.5 Total and average scores of three groups of experts

3 組專家的評估結果得出：大學專家、企業設計團隊1 和企業團隊2 對方案4 相對滿意。 而3 組專家對方案3 相對不滿意。 對方案1 與方案2 各有不同觀點。

3.4 老年智能輪椅最終方案設計及評估

由表5 可知，方案4 均在兩組專家評估內得分最高。 產品整體為穩重的深色調，加入高亮度配色，避免單調的同時顯得沉穩大氣，造型整體塊面劃分較大，底盤敦厚，使產品顯示出安全性和穩重性。 產品側面線條圓滑流暢，增加科技感。 最后，對受測者再次結合Likert 量表進行問卷調查。 將受測者對方案的喜愛分為5 檔屬性進行評價，50 分代表“非常喜歡”，25 分代表“較為喜歡”，0 分代表“可以接受”，－25 分代表“不能接受”，－50 分代表“討厭”。通過消費者對產品的調查問卷，評估平均分為43.9，代表受測者對最終方案較為滿意。

4 結束語

通過感性工效學、因子分析法、層次分析法等研究方法相結合作為理論支撐，結合老年智能輪椅造型設計的案例分析，得出該類產品的造型設計。 本文為該類產品以及相關產品造型設計的感性異鄉研究提供了參考和借鑒，最終方案的評估結果反應了消費者樂于接受此類方法的設計產物。 該類研究模式在老年輪椅造型設計領域中具有一定的可行性與應用性。