畢業(yè)設計（論文）-爬樓梯輪椅設計

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1、摘要 摘 要 上下樓梯是普通日常生活中很平常的一種行為，在那些大量不設電梯的七層以下的住宅樓房居住的居民，尤其是那些老年人和殘疾人，上下爬樓在生活上會有諸多的不便。目前無論鄉(xiāng)鎮(zhèn)還是城市無一不在飛速發(fā)展，其中階梯更是基本的設施之一。如上下汽車、地鐵火車有階梯；登越人行天橋和地下通道需要穿越樓梯；大型商場更是免不了要爬樓下梯。這些在我們看來異常簡單的階梯對那些腿腳不方便的殘疾人來說想要通過是很艱難費力的。 基于以上種種因素的考慮，我們設想能不能設計個可以實現(xiàn)上下樓梯的電動輪椅，我們通過在路面電動輪椅的設計基礎上進行改裝，解決人們在生活中遇到的上下樓梯難題。該電動輪椅的設計，方便了人

2、們的生活。因此，這種電動爬樓輪椅的設計，無論是從實際應用方面還是理論研究方面，都是具有很高價值的。 設計創(chuàng)新之處： 一、 對現(xiàn)有此類產(chǎn)品外觀進行改進，造型獨特、設計感強； 二、 充分考慮產(chǎn)品的使用目的，設計出人性化，安全舒適，操作簡便的產(chǎn)品； 三、 對上下樓梯機的功能進行重新定義，使其功能多元化：上下樓梯、爬越障礙以及物品儲存等多功能集合于一身的設計更符合消費者的心理，市場前景無限； 四、 充分組合現(xiàn)國內現(xiàn)有比較成熟的生產(chǎn)技術、材料的運用，使產(chǎn)品的成本降低，以求降低殘疾人和老年人這些弱勢群體生活負擔； 五、 充分考慮人機關系，設計出具有可調節(jié)功能的產(chǎn)品，造型創(chuàng)新、大膽。 對市場進

3、行了細致的調查，經(jīng)過設計定位，繪制草圖、效果圖，繪制出產(chǎn)品外觀尺寸圖，并設計了效果圖展示，完成了對爬樓梯輪椅的設計。 關鍵詞：樓梯，人性化，老年人殘疾人，人機關系 I 摘要 ABSTRACT Walking up and down stairs is very common in our daily life, in those residents living apartment building which do not set the elevator of the seven layers below, especially t

4、hose elderly and disabled persons, climbing building up and down in life will have a lot of inconveniences. Currently, both rural and urban areas are all in the rapid development. And among this development tendency the ladder become one of the basic facilities. The ladder help us to fluctuation car

5、 ,take the train and underground; climb the passenger foot-bridge and pass through the souterrain; The large shopping centers is inevitable to use the ladder to help climbing stairs. The exception in our view, a simple ladder legs and feet of those who want to inconvenience people with disabilitie

6、s is very difficult through the laborious. Based on the above considerations, we can design a vision can be achieved down the stairs of the electric wheelchairs, electric wheelchairs on the road we passed on the basis of modified design to address the people down stairs in life had challenges.

7、The design of the electric wheelchair to facilitate people's lives，Thus, the design of electric wheelchairs climbing stairs, either from theoretical or practical application of research, both with high value. Design innovation: First, the appearance of such products to improve the existing, un

8、ique, design sense; Second, give full consideration to the intended use of products designed user-friendly, safe and comfortable, easy to operate products; Third, on the up and down stairs to redefine the functions of machines, making it functional diversification: up and down stairs, clim

9、bing over obstacles and multi-functional storage items in a set of design more in line with consumer psychology, market prospects are promising; Fourth, the full portfolio is now relatively mature domestic production of existing technologies, materials use, reduce the cost of the product in ord

10、er to reduce the disabled and elderly people the burden of these vulnerable groups; II Fifth, take full account of human relations, designed with adjustable features of products, innovative style and bold. Conducted a detailed market survey, after a design orientation, drawing sketche

11、s, renderings, three-dimensional computer model of the construction and assembly of animation, drawing out the appearance of the product dimensions, and design renderings show, completed the design of the machine and down the stairs . KEY WORDS： stairs, human； elderly and disable people；Relat

12、ionship between man and machine III 目錄 目 錄 前言...........................................................1 第1章 緒論...................................................1 1.1 國內外上下樓梯機的研究現(xiàn)狀...............................1 1.2 設計依據(jù)和意義........................

13、...................4 第2章 設計調查與分析........................................5 2.1 市場調查與用戶調查.......................................5 2.2 調研分析與設計定位.......................................8 2.3 上下樓梯機設計原則.......................................9 第3章 草圖構思與方案確定..................................10 3.1 設計構思

14、................................................10 3.2 草圖分析比較............................................11 3.3 設計深入................................................12 3.4 設計方案的優(yōu)化..........................................15 第4章 定稿方案優(yōu)選.........................................17 4.1 功能定案..........

15、......................................17 4.2 色彩定案................................................18 第5章 電腦制作效果圖及后續(xù)設計...........................19 5.1 尺寸設定................................................19 5.2 計算機三維建模和效果圖制作..............................19 第6章 結論..................................

16、.................20 6.1 心得體會................................................20 6.2 設計中的缺點及遇到的問題和解決方案......................20 參考文獻......................................................22 致謝..........................................................23 IV 前言 前 言 爬樓梯對于普通人而言是非常輕松的事情，

17、但是腿腳不靈便的人可就沒那么幸運了。在公共場所還可以使用扶梯，但是要在家里安裝扶梯顯然過于奢侈，也沒有必要。所以就有人設計出了這樣一款專門為腿腳不靈便的人準備的升降梯。輪椅的確可以給殘疾人和其他腿腳不便的人提供了便利，但是傳統(tǒng)的輪椅并不能上下樓梯，必須有旁人協(xié)助才可以。如果能有一款可以讓殘疾人依靠自己力量上下樓梯的輪椅那該有多好？所以該課題從解決那些上下樓梯不便的人們出行安全方面出發(fā)，結合人機和美學進行深入研究，設計出一款產(chǎn)品能夠讓上下樓梯不方便的人們也能依靠自己的力量安全的上下樓梯。 此外，在目前市場此類產(chǎn)品還不是很多的時候，隨著技術水平的逐步提高，相信上下樓梯機的應用也會更加的普及，從而

18、市場前景是非常廣闊的。 爬樓梯輪椅的產(chǎn)生不僅可以改善老年人和殘疾人的生活狀態(tài)，而且能夠讓撫養(yǎng)老人和殘疾人的后輩們更加便利的照顧他們，方便了自己也方便了照顧他們的親人；如此一來，一個人性化的爬樓梯輪椅的設計將會給那些老年人、殘疾人、行動不便的人一個嶄新的生活狀態(tài)，使他們能夠依靠自己的力量去生活，這樣一來他們也不會那么的自卑，他們才會從容的面對生活。 該設計的目的也是為了打破以往相同產(chǎn)品因為價格昂貴而讓那些低收入弱勢群體望而卻步的瓶頸，解決上下樓為難的問題，使他們以比較低的價格就能得到比較高質量的產(chǎn)品從而讓他們的生活得以自理得以改善，所以上下樓梯機具有廣闊的市場前景，也能給不太成熟的市場以全新

19、的活力！ 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1 國內外爬樓梯輪椅的研究現(xiàn)狀 在歐美地區(qū)與日本，能夠上下樓梯的輪椅，即所謂的爬樓梯輪椅的設計水平都比較的成熟，產(chǎn)品的質量與外觀都處于領先的地位，無論是控制技術還是動力驅動技術都領先于其他國家和地區(qū)，他們在注重功能的同時也很好的把握了產(chǎn)品的外觀，以及他們在人機關系上的考慮都給其他國家提供了借鑒。 國外對爬樓梯輪椅的研究開始得相對較早，最早的專利是1892年美國的Bray發(fā)明的爬樓梯輪椅。此后，各國紛紛開始投入對怕樓梯輪椅的生產(chǎn)研究，其中美國、英國、德國和日本占主導地位，技術相對比較成熟，且有一些產(chǎn)品

20、已經(jīng)投入市場使用。我國對此類裝置的研究雖然起步較晚，但近年來也涌現(xiàn)了很多這方面的專利，然而投入實際使用的還很少。 總結目前國內外現(xiàn)有的爬樓梯輪椅，按爬樓梯功能實現(xiàn)的原理主要分為履帶式、輪組式、步行式爬樓梯輪椅。下面分別對國外、國內各種類型裝置的發(fā)展做一下簡要介紹，并分析其各自優(yōu)缺點。 1、履帶式 圖1-1法國TopChair-s悍馬 履帶式爬樓梯輪椅的原理類似于履帶裝甲運兵車或坦克，其原理簡單，技術也比較成熟。由英國Baronmead公司開發(fā)生產(chǎn)的一種電動輪椅車，車底部設置的是履帶傳動，可爬樓梯的最大坡度為35°，自重34kg，最大載重量130kg，上下樓梯速度每分種15～20個臺階，

21、充足電后可連續(xù)上下樓梯1000級。臺階最大高度不超過27cm。這種輪椅車可在平地自由運行，還可拆卸為兩部分，便于裝運。如圖1-1法國Topchair公司生產(chǎn)的電動爬樓梯輪椅，它的底部有四個車輪供正常情況下平地運行使用，當遇到樓梯等特殊地形時，用戶通過適當操作將兩側的橡膠履帶緩緩放下至地面，然后把這四個車輪收起，依靠履帶無需旁人輔助便能自動完成爬樓等功能。履帶型機構的爬樓梯輪椅應用較多，它采用比星型輪機構更為連續(xù)的行走方式，傳動效率比較高。在上下樓梯過程中，輪椅的重心總是沿著與樓梯臺 1 第一章 緒論 階沿的連線相平行的直線運動的，其重心的波動很小，運動非常平穩(wěn)。且使用地形范圍較廣，在

22、一些不規(guī)則的樓梯上也能使用。它除了具備爬樓梯功能外，也能作為普通的電動輪椅使用。履帶式爬樓梯輪椅最大不足是平地行走時阻力較大，運動不靈活，而且轉彎不方便，在爬樓梯時履帶容易損壞樓梯沿。為克服這一缺點，國內外提出過各種各樣的改進機構，一種改進的輪－履帶混合機構的爬樓梯輪椅，它在平地行走時利用輪式機構，爬樓梯時放下履帶機構進行工作，如此交替使用就能很好的解決平地行動遲緩的問題。 2、輪組式 輪組式爬樓梯輪椅按輪組中使用小輪的個數(shù)可分為兩輪組式、三輪組式以及四輪組式。輪組式爬樓梯輪椅的爬樓梯機構由均勻分布在“Y”形或“+”字形系桿上的若干個小輪構成。各個小輪既可以繞各自的軸線自轉，又可以隨著系

23、桿一起繞中心軸公轉。在平地行走時，各小輪自轉，而爬樓梯時，各小輪一起公轉，從而實現(xiàn)爬樓梯的功能。單輪組式結構穩(wěn)定性較差，在爬樓過程中需要有人協(xié)助才能保證重心的穩(wěn)定；而雙輪組式雖能實現(xiàn)自主爬樓，但由于其體積龐大且偏重，影響了它的使用范圍。 圖1-2 iBOT輪椅 美國著名發(fā)明家Dean Kamen發(fā)明的了一種能自動調節(jié)重心的如圖1-2所示的兩輪組式輪椅iBOT。它有6個輪子，前面有一對實心腳輪，后面有兩對行星結構的充氣輪胎，通過兩后輪交替翻轉可以上下樓梯。iBOT幾乎能適用于所有樓梯，此外它也能在沙灘、斜坡和崎嶇的路面上行駛，而且后輪可以直立行走，為使用者提供了更多方便之處，幫助他們能達到正

24、常人的高度。目前新型爬樓梯輪椅中性能指標最高的產(chǎn)品，它結構非常緊湊、運動靈活、操作方便.目前的iBOT3000型不僅能爬21厘米以下高度的樓梯和不超過15厘米高的“馬路牙子”，在沙灘、斜坡和崎嶇的路面和小山坡上前進，而且后輪能“站起來”直立行走，使坐在上面的人升高，可以取放位于高處的物體。在平地上前進時，6只輪子同時著地，當遇到崎嶇路面、沙土地或斜坡時，由4個后輪驅動行走；只靠一對后輪接觸地面的直立模式，iBOT可以保持這種站立姿勢，也能直立行走；由兩對后輪交替爬臺階的爬樓梯模式。iBOT不僅采用了比普通輪椅復雜的驅動結構，而且安裝了多個感知人－輪椅重心位置的陀螺儀，控制器根據(jù)陀螺儀的信號時時

25、調整重心的位置，使輪椅能夠在不同路面和直立狀態(tài)下保持平衡。國內外發(fā)明了多種星型輪式爬樓梯輪椅，除了iBOT外，大多數(shù)都采用3個或者3個以上星型輪，星型輪多的優(yōu)點是輪椅爬樓梯時的穩(wěn)定性好，缺點是體積較大，很難在普通住宅樓梯上使用，這也是星型輪式爬樓梯輪椅盡管發(fā)明專利很多，真正實施和推廣的卻很少的主要原因。它最大的優(yōu)點就是在輪椅重心安裝了陀螺儀，控制器根據(jù)陀螺儀的信號調整重心的位置，使輪椅能在不同狀態(tài)下保持平衡。經(jīng)過數(shù)十年的研究開發(fā)，它己經(jīng)由iBOT3000發(fā)展到了iBOT400O，功能也越來越強大，是目前該領域中性能最高的產(chǎn)品，它的售價在3萬美元左右，相當于一輛中檔橋車的價格，難以被普通使用者接

26、受。 圖1-3步行式爬樓梯輪椅 我國在上世紀八十年代對輪組式上下樓梯機已有研究，1987年專利號為86210653的國家專利中介紹了一種平地、樓梯運行多用輪椅，前滾輪和后滾輪都用多個星形輪組成，除自轉外還繞滾輪軸公轉而實現(xiàn)上下樓。內蒙古民族大學物理與機電學院的蘇和平等人借鑒了iBOT的爬樓方式，采用星形輪系作為爬樓梯機構，設計了一種雙聯(lián)星形機構電動爬樓梯輪椅。改輪椅爬樓時需要人工輔助或者樓梯扶手的輔助支撐，使其能調整重心的位置，安全爬樓。輪組式爬樓梯輪椅的活動范圍廣，運動靈活，但是上下樓梯時平穩(wěn)性不高，重心起伏較大，會使乘坐者感到不適。此外，輪組式爬樓梯輪椅體積較大，很難在普通住宅樓梯上使

27、用。 3、步行式 早期的爬樓梯輪椅一般都采用步行式如題1-3所示，其爬樓梯執(zhí)行機構由鉸鏈桿件機構組成。上樓時先將負重抬高，再水平向前移動，如此重復這兩個過程直至爬完一段樓梯。步行式上下樓梯機模仿人類爬樓的動作，外觀可視為足式機器人，采用多條機械腿交替升降、支撐座椅爬樓的原理。 步行式爬樓梯輪椅爬樓時運動平穩(wěn)，適合不同尺寸的樓梯;但它對控制的要求很高，操作比較復雜，在平地行走時運動幅度不大，動作緩慢。 綜上所述，國內外的同類產(chǎn)品對本課題的研究都有一定的借鑒意義，在外觀造型方面，國外產(chǎn)品重視造型設計，外觀流暢多變；而國內的產(chǎn)品整體結構嚴謹，忽視了產(chǎn)品的外觀，如此一來，實用而不美觀，產(chǎn)品缺乏

28、設計感。通過以上對國內外同類產(chǎn)品的調查和、分析、比較，此次上下樓梯機的設計會將國內外同類產(chǎn)品的優(yōu)點進行優(yōu)化整合，使產(chǎn)品更加完善和創(chuàng)新。 1.2 設計依據(jù)和意義 1.2.1 設計依據(jù) 老年人、殘疾人是人群當中的弱勢群體，他們的身體行動不方面，而作為身體健全、行動便利的我們應當給予他們更多的人性關懷，讓他們盡可能享受美好的生活。所以當我們沒時間陪在親人的身旁時，就需要借助一些專門的產(chǎn)品來方便他們的生活，使他們的生活帶來便捷使其感受到生活的樂趣。 現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，人們越來越希望使用多功能、便捷的產(chǎn)品，爬樓梯輪椅提供給用戶人性化、安全的生活，使殘疾人和行動不便的老年人的生活范圍更加廣泛，因

29、此爬樓梯輪椅的消費市場前景廣闊。 通過對收集到的資料整理和分析，市場上的爬樓梯輪椅存在以下的不足之處： 1． 輪椅結構外露，機器運轉時對人的安全造成威脅。 2． 座椅部分由于固定不可調，因此影響使用者的姿勢的調整。 3． 體積偏大，笨重。 4． 成本過高，造價高昂，技術沒有得到很好的發(fā)揮。 5． 造型過于簡單，產(chǎn)品的審美價值沒有得到都很好的體現(xiàn)。 6． 結構過于復雜，操作繁瑣，安全性能過低，不利于殘疾人和老年人使用。 而本課題的研究就是從解決這些問題入手來進行設計，目的是為了讓爬樓梯輪椅更加的適合殘疾人和行動不便的老年人使用，充分運用所學設計理論，使產(chǎn)品的形式與功能都能比較完善

30、，從而讓那些弱勢群體得到最大的人性關懷。 1.2.2 設計意義 老年人及殘疾人生存質量越來越受到人們的關注，我們應該讓他們感受到社會給予他們的關愛，所以提出了“爬樓梯輪椅”的方案。利用簡便的操控系統(tǒng)對爬樓梯輪椅的控制來完成老年人及殘疾人群的上下樓梯的需求，運用目前已被掌握的技術，優(yōu)化產(chǎn)品的性能，使產(chǎn)品更加的實用。 設計就是運用科學技術來創(chuàng)造人的生活和工作所需的環(huán)境，并使人與物、人與環(huán)境、人與社會相互協(xié)調，其核心是為“人”。本設計在改善行動不便人群生存環(huán)境的同時也在促進和諧社會的建設，對于緩解老齡化加快的社會壓力有極大的幫助，同時改變同類產(chǎn)品價格居高不下的市場局面，充分考慮弱勢群體的經(jīng)濟狀

31、況，開拓市場，以創(chuàng)新贏得廣闊的市場。 24 第二章 設計調查與分析 第二章 設計調查與分析 2.1 市場調查與用戶調查 在明確了本次設計的方向后，設計者對用戶使用同類產(chǎn)品的評價進行觀察，主要是通過詢問法、網(wǎng)絡信息搜集兩種方式進行調查。 一、 市場調查 調查數(shù)據(jù)表明，我國殘疾人口規(guī)模大，社會面臨的傷殘風險增加，殘疾人口進入快速增長時期。截至2010年末，全國各類殘疾人總數(shù)為8296萬人，占全國總人口的6.34%，其中60歲以上的老年殘疾人增加了2365萬，占到新增殘疾人口數(shù)量的75.5%。中國‘十一五’的五年是中國人口老齡化快速發(fā)展的五年，60歲以上老年人口增長了3000多

32、萬，80歲以上高齡老人增長了500多萬，分別是“十五”期間的1.8倍和1.2倍?！濉陂g，老年人口將超過2億，到本世紀40年代末，將超過4億，約占當時總人口的三分之一?！彪S著壽命的延長，人口的傷殘期延長，殘疾發(fā)生風險也在逐步增大。 調查表明，殘疾人家庭收入低，貧困問題仍然比較突出。截至2010年，中國有殘疾人的家庭戶共7050萬戶，占全國家庭戶總戶數(shù)的17.80%。殘疾人家庭人均收入不足全國人均水平的一半。 調查數(shù)據(jù)還表明，殘疾人的基本需求與已經(jīng)提供的服務之間存在較大差距。殘疾人曾接受過醫(yī)療服務與醫(yī)療救助、貧困救助與扶持、康復訓練與服務和輔助器具配備服務的比例不高。 根據(jù)調查發(fā)現(xiàn)，

33、市場上存在的爬樓梯輪椅并不多見，尤其是國內市場更是屈指可數(shù)，適合老年人或殘疾人使用的也很少，不僅僅是成本和造價太高的緣故，而且大多數(shù)產(chǎn)品太過于機械化，忽略了需求者得審美要求。一些發(fā)達國家對于上下樓梯機的技術研究已經(jīng)相當?shù)某墒?，外觀造型也能充分體現(xiàn)產(chǎn)品的審美價值。國內爬樓梯輪椅的使用狀況并不普遍，甚至可以用稀少來形容，一旦該產(chǎn)品的成本和外觀以及技術的問題得以解決，國內的需求就已經(jīng)相當?shù)拇?，進而市場需求也將會很大。 二、 用戶調查 1. 產(chǎn)品使用人群分類： (1) 暫時失去行動能力的人 (2) 永久失去行動能力的殘疾人 第二章 設計調查與分析 (3) 日常生活無法自理的殘疾

34、人 (4) 行動不便的老年人 調查表明，那行動不便的人基本上都是常年生活在家中的狹小空間，居住于高層建筑的更是無法出門，影響他們的生理及心理的健康。 2.調查問卷及結果分析 (1) 您使用過輔助器具嗎？（ ） A正在使用 B曾經(jīng)使用 C未曾使用。 被調查對象有超過半數(shù)以上的人選擇正在使用，他們的生活需要輔助器具的幫助才能得到基本的滿足，只有小部分經(jīng)濟狀況不好的人選擇未曾使用，余下的人選擇曾經(jīng)使用。 (2) 您使用的輔助器具來自？（ ） A自己購買 B殘聯(lián)配送 C借用 對于使用過輔助器具的被調查的對象90%的人是屬于自己購買，少數(shù)人是殘聯(lián)配送和借用

35、的。 (3) 您對目前使用的輔助器具滿意嗎？（ ） A非常滿意 B一般滿意 C不滿意 對于長期使用輔助器具的被調查對象來說，因為使用習慣，所以大體上都覺得他們使用的輔助器具滿意。 (4) 您聽說過爬樓梯輪椅嗎？（ ） A聽說過 B沒聽說過 聽說過爬樓梯輪椅的和沒有聽說過的百分比相當，說明爬樓梯輪椅在普通民眾當中的被認知度還不是很高。 (5) 您都是怎么上下樓梯的？（ ） A靠別人攙扶或背 B 不上下樓 C 借助簡單裝置上下樓 將近一半的被調查者選擇A項，其余一些人都是長期不上下樓或是借助簡單的輔助裝置上下樓。 (6) 您對于上下樓的功能有什

36、么要求？（ ） A 只要能上下樓梯就行 B 多功能的 C 其他 被調查對象對于爬樓梯輪椅的基本安全功能都十分關心，能否安全順利的上下樓是他們最關心的，在這個基本功能滿足之后他們才考慮爬樓梯輪椅的其他功能。 (7) 您對爬樓梯輪椅了解多少？ （ ） A 不了解 B 基本了解 C 很了解 被調查對象超過半數(shù)的人對于爬樓梯輪椅不了解，這對于產(chǎn)品的推廣是一個不利的因素。 (8) 您希望爬樓梯輪椅的價位是多少？ （ ） A 3000以內 B 3000-5000 C 5000以上 在了解了產(chǎn)品的功能過后產(chǎn)品的價格就成為重要的參考對象，基于爬樓梯輪椅的適用人群定位為中低

37、檔市場，所以被調查對象期望值在3000-5000的區(qū)間居大多數(shù)。 (9) 您對于爬樓梯輪椅的材料有什么要求？ （ ） A 環(huán)保材料 B 特殊材料 C 無所謂 材料的選用直接關系到產(chǎn)品的成本，環(huán)保材料成為上下樓梯機適用人群的首選。 (10) 您喜歡什么樣式的爬樓梯輪椅？ （ ） A 履帶式的 B 輪式的 C 步行式的 D 其他 爬樓梯輪椅運動方式的不同安全性能也有所不同，越安全的運動方式自然樂手消費者的歡迎，所以百分之七十以上的人選擇履帶式爬樓梯輪椅。 3.行動不便的老年人和殘疾人生存狀況調查 圖 2-1 馬斯洛需求理論 行動不便的老年人和殘疾人的生存狀況普遍比

38、較的差，他們生存的環(huán)境不變更性相當?shù)拇?，喪失行動能力的他們不僅是生理缺陷，長期以來會造成他們的心理缺陷，有的甚至導致心理扭曲，生理和心理的雙重壓力使得他們的生存狀況不容樂觀。 研究表明，弱勢群體特別是殘疾人特別渴望他們的基本生理需求得到滿足，而他們對于心理的需求就是能夠得到人們的理解和關懷。依據(jù)馬斯洛的需求理論，人的需求是由低層次向高層次發(fā)展的，如2-1圖所示。 (1) 生理需求。這是一切需求中最基本、最優(yōu)先的一種需求。由于殘疾人和行動不便的老年人基本的生理需求已經(jīng)喪失，所以需要輔助于工具才能實現(xiàn)他們的基本生理需求。 (2) 安全需求。行動不便的老年人和殘疾人居住的環(huán)境要有特殊的要求；家

39、具等室內使用器具要便于他們使用和行動，而且上下樓的安全要求要更加的高。 (3) 歸屬的需求。首先，他們需要家庭的溫暖，需要別人的理解；其次，他們也渴望參與社會活動，渴望與鄰里、親朋好友的接觸和交流，害怕孤獨。 (4) 尊重需求。喪失行動能力的殘疾人和老年人都具有較強的自尊心理，對于別人的對自身的看法他們相當?shù)拿舾校赃@類人群的尊重需求相對來說比較的高，所以在設計產(chǎn)品的時候要充分的考慮這一需求。 (5) 自我實現(xiàn)的需求。這是最高層次的需要，它是指實現(xiàn)個人理想、抱負，發(fā)揮個人的能力到最大程度，完成與自己的能力相稱的一切事情的需要。而老年人也希望為社會做一些力所能及的事，充分發(fā)揮自己的潛能和

40、余熱，實現(xiàn)自身的價值或未完成的心愿，也從中體驗到成功的喜悅和滿足感。 2.2 調研分析與設計定位 一、 調研分析 有問題就需要解決，這是設計首先要考慮的，設計的目的就是為了解決現(xiàn)有產(chǎn)品存在的問題。通過對市場上的同類產(chǎn)品的設計調研,發(fā)現(xiàn)國外市場現(xiàn)有的產(chǎn)品在一定程度上已經(jīng)趨于成熟,而國內正處于起步的階段，產(chǎn)品無法得以大范圍的推廣，不能全面的滿足消費者的需求。而且,我們的設計對象是行動不便的老年人和殘疾人,主要是針對他們行動不便，上下樓梯困難的問題而展開的設計。所以首先我們明確了設計定位之后，從消費者的生活環(huán)境和心理特點著手，注重各種功能的結合，再加上對外觀造型的考慮，是產(chǎn)品更加的完善。調查顯

41、示,現(xiàn)有很多上下樓梯機器機械化嚴重，結構過于復雜，不便操作消耗了大量的時間；機體本身的重量過于大，增加了使用者的額外負擔；外觀造型笨重、呆板；一些結構的外露使機器的安全性能大大降低；此外，國內一臺爬樓梯輪椅目前普遍的價格都比較高，遠遠超過行動不便的殘疾人和老年人的經(jīng)濟承受能力。機鑒于此，設計者要充分了解這些問題的根源，使問題清晰化，明確化，并運用所學知識解決問題。 除去以上產(chǎn)品功能造型上的缺陷外，市場上現(xiàn)有同類產(chǎn)品的色彩運用和材料的運用同樣也存在諸多問題，但是色彩和材質也是消費者在購買產(chǎn)品是參考的重要因素，所以材質和色彩也需要設計師精心的搭配和挑選，同樣的產(chǎn)品，不同的造型，色彩搭配，以及不同

42、的材質都能產(chǎn)生不一樣的市場效果，注重這些，產(chǎn)品會更加的具有魅力。 二、 設計定位 基于以上的調查分析，對產(chǎn)品的設計進行定位，設計定位就是設計師的參考基準，準確的設計定位能幫助設計師在設計過程中將注意力集中在最重要的問題上，并且還能為設計過程指明方向，少走彎路。通過尋找產(chǎn)品特征、建立產(chǎn)品差異空間，形成產(chǎn)品概念，從而得出設計定位： 1. 市場定位：中低檔消費市場 2. 目標消費群：喪失行動能力的老年人和殘疾人 3. 銷售區(qū)域定位：中國大中城市地區(qū) 4. 產(chǎn)品類別定位：輔助行動工具 5. 使用場所定位：醫(yī)院，普通高層家居，養(yǎng)老院 2.3 爬樓梯輪椅設計原則 1. 無障礙設計的原則。

43、所謂無障礙設計就是要充分考慮到殘疾人和老年人的生理缺陷，使他們在使用爬樓梯輪椅的時候能夠避免遇到不必要的問題，這不僅能夠使他們的生理需求得到滿足，而且心理上也能夠得到安慰。 2. 綠色設計原則。盡量考慮到所使用材料為環(huán)保的材料，那樣才能在產(chǎn)品回收循環(huán)的時候不致于污染環(huán)境，材料的運用也要考慮到對人體的無危害性，盡可能采用綠色環(huán)保材料。 3. 人性化設計原則。肢體殘疾的群體在日常生活中與健全人相比，存在較大的障礙。因此，設計師就應該給予他們特殊的人文關照。為該特殊的群體營造一個安全、舒適、人性化的生活環(huán)境。針對老年人及殘疾人的上下樓問題，本著人性化和無障礙設計的原則，展開設思路，充分運用人機工

44、程學的知識進行設計。 第三章 草圖構思與方案確定 第三章 草圖構思與方案確定 3.1 設計構思 經(jīng)過了前期充足的調查準備和對現(xiàn)有同類產(chǎn)品的分析，設計工作進入了構思階段，充分利用各種表現(xiàn)手法把設計想法由理論轉化為草圖方案，使得設計想法更加直觀。工業(yè)設計師常采用概念草圖表現(xiàn)不同的可供選擇的概念構思，只有通過草圖的表達，才能最大程度地擴展設計師得設計思路，得到最佳的設計草案。 創(chuàng)意是設計構思最重要的部分，充分考慮對產(chǎn)品的前期調查工作中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有同類產(chǎn)品存在的問題，分析問題，解決問題，從其創(chuàng)新性、可行性、經(jīng)濟性等方面逐一考慮創(chuàng)新點的取舍，并最后確定實現(xiàn)所選創(chuàng)新點的一些方案。

45、創(chuàng)新點 1：要滿足使用者安全上下樓這一最基本的本功能，在此功能的基礎上適當?shù)奶砑右恍┹o助的功能，比如，儲物，按摩之類的，采用目前先進的技術來實現(xiàn)這些功能：爬樓梯輪椅的轉向控制，速度控制，座位部分的位置調節(jié)；通過操縱桿控制控制器調節(jié)；按摩功能的實現(xiàn)可以通過安裝配套的按摩椅。 創(chuàng)新點 2：功能方面的操作要避免過于復雜的動作，針對設計對象，設計符合用戶生理和心理要求的操作模式。 創(chuàng)新點 3：造型要美觀大方，跳出現(xiàn)有產(chǎn)品機械化的外形，可以考慮人體的曲線來設計。產(chǎn)品整體造型運用形式美法則：對稱與均衡、對比與調和、穩(wěn)定與輕巧、比例與尺度、變化與統(tǒng)一、節(jié)奏與韻律。 創(chuàng)新點 4：產(chǎn)品的顏色搭配要得宜，整

46、體顏色搭配避免突兀，要給使用者親和力、溫馨感，同時在整體色調中搭配相關色彩，突出要重點表達的細節(jié)。 創(chuàng)新點 5：材料的應用：充分考慮產(chǎn)品的成本選擇適合產(chǎn)品的材料，諸如強化塑料，輕便而且強度足夠；靠墊，坐墊的采用皮質透氣材料，以防止使用者長期使用而導致身體皮膚不適。 創(chuàng)新點 6：操作方式要便于用戶使用，防止錯誤操作，減少使用的疲勞，考慮操作界面的人機數(shù)據(jù)。也可以采用高科技的觸摸屏界面，表現(xiàn)要突出，設計符號要便于識別。 創(chuàng)新點 7：進出裝置的可伸縮設計、推拉門的設計、可升降的設計。 創(chuàng)新點 8：安全性設施：防滑、防止結構外漏的設計。 創(chuàng)新點 9：新技術、高科技的運用。使產(chǎn)品科技含量高，

47、產(chǎn)品質量好。 3.2 草圖分析比較 表1.草圖方案： 3-1 方案1 1.造型適合人體坐躺，符合人機工程學基本要求。 2.履帶式的運動方式連續(xù)穩(wěn)定。 3.操桿控制機器的前進后退以及轉向。 3-2 方案2 1. 上下樓方式為履帶式，智能操控。 2. 造型很具有現(xiàn)代感 3-3 方案3 1.此設計為兩組輪式爬樓梯輪椅。 2.外觀造型時尚簡潔。 3.運動控制采用智能控制系統(tǒng)。 3.3 設計深入 在設計深入階段，首先將先前所捕捉到的構思進行比較和分析，進而在以后的設計發(fā)展中有的放矢，而不至于將面鋪的太廣而難以深入。根據(jù)初步評審的可實現(xiàn)性、

48、功能性、合理性、目的性原則，篩選以上方案得出優(yōu)選方案，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比較，具有功能多元化，創(chuàng)新的造型，自然溫和的色調，環(huán)保新材料的運用，符合以人為本、綠色設計的這一設計理念，以下是對初選出來的方案進行詳細說明。 方案一： 特色 1：整體造型線條流暢，結構緊湊，外觀簡潔大方，體現(xiàn)科技感。 特色2：扶手部分既有放置手的作用，又有保護人體，防止機器傾斜時對使用的安全造成威脅。 特色3：座位部分充分貼合人體臀部，腿部，背部的曲線，給人一個最佳的坐姿。如圖3-4，圖3-5。 圖 3-4 方案一效果圖 圖3-5 方案一效果圖 技術材料：

49、座椅部分采用軟質塑料，履帶外殼采用強塑料：滿足與人體接觸部分軟，與機器接觸部分強度硬的要求，也符合人性化設計的要求，安全實用。 方案二： 亮點 1：造型有酣暢淋漓之感，線條流暢，動感強烈，如圖3-6。 3-6 方案二效果圖 亮點 2：與履帶結合的保護外殼設計有導軌，使座椅能順著導軌運動以調整座椅位置保證機器運行時的重心穩(wěn)定，如圖3-6。 亮點 3：色彩搭配協(xié)調，充分體現(xiàn)爬樓梯輪椅的材料質感。 亮點 4：靠背采用包裹式設計，放置身體側歪，既有美觀的形態(tài)，又有實用的功能，履帶固定在外殼之上。 技術材料：整個機器外殼采用加強塑料，目的是為了保證整個機器的安全的基礎上減輕機器的重量，把手

50、和控制操桿部分采用軟質塑料或橡膠以增加摩擦力。 方案三 特點1：造型時尚，略顯科幻，適合青年傷殘人士的使用，如圖3-7。 3-7 方案三效果圖 特點 2：采用兩輪組式的運動方式，運動速度緩慢平穩(wěn)。 特點 3：控制方式采用智能控制系統(tǒng)，以控制座椅部分升降和機器的轉向。 特點 4：控制按鈕設置在扶手的把手部分，而且設計成隱藏式的，避免誤操作。 技術材料：整個機器外殼采用加強塑料，目的是為了保證整個機器的安全的基礎上減輕機器的重量，把手部分采用軟質塑料或橡膠以增加摩擦力。 3.4 設計方案的優(yōu)化 產(chǎn)品的設計要想達到質的轉變，必須要有量的積累。

51、在考慮設計方案時，不能只單純地從形態(tài)的角度去設計產(chǎn)品，產(chǎn)品的功能和結構等因素也直接影響產(chǎn)品的造型。 在方案優(yōu)化階段，產(chǎn)品形態(tài)要素應以尺寸為依據(jù)，對產(chǎn)品使用方式、人機關系、產(chǎn)品結構、制造可行性和成本反復斟酌，尋求最合適的細節(jié)設計方案。從以下幾方面細化設計： (1) 人機關系“以人為本”是設計的根本目的，所以在探討設計的合理性時應將人機關系放在第一位。人性化產(chǎn)品，就是包含人機工程的產(chǎn)品，只要是“人”所使用的產(chǎn)品，都應在人機工程上加以考慮，產(chǎn)品的造型與人機工程無疑是結合在一起的，如圖3-8。這次設計中，設計者考慮了產(chǎn)品長期使用的效果及使用時的舒適性，并對傷害與危險進行了排除。一切與人發(fā)生關系的

52、接觸面都是需要考慮的問題的切入點。 圖 3-8 人機關系圖 此產(chǎn)品設計的目的是能使用戶能以舒服的姿勢上下樓梯，主要是通過與履帶裝置的結合以及座椅的人性化設計來實現(xiàn)的。 座椅：其高、深、寬取決于患者的體型，其材料質地也取決于人的生理狀況。 坐墊：為避免壓瘡，對墊子要特別注意，通常用蛋簍型，這種墊由于在坐時，坐骨結節(jié)承壓很大，常超出正常毛細血管端壓力的1～16倍，易于缺血形成壓瘡。為避免此處壓力過大，常在墊子的相應處上挖去一塊，讓坐骨結節(jié)架空，挖時前方應在坐骨結節(jié)前2.5cm處，側方應在該結節(jié)外側2.5cm處，深度在7.5cm左右，挖后墊子呈凹字形，缺口在后，

53、若采用上述墊子加上切口，可以相當有效地防止壓瘡的產(chǎn)生。 腳托及腿托：腿托可為橫跨兩側式，或兩側分開式，這兩種托都以采用能搖擺到一邊和可以拆卸的為最理想。必須注意腳托的高度。腳托過高，則屈髖角度過大，體重就更多地加在坐骨結節(jié)上，易引起該處壓瘡。 靠背：靠背有高矮及可傾斜和不可傾斜之分。如患者對軀干的平衡和控制較好，可選用低靠背的輪椅，使患者有較大的活動度。反之，要選用高靠背輪椅。 扶手及臂托：一般高出椅座面22.5～25cm，有些臂托可調節(jié)高度。還可在臂托上架上搭板供讀書、用餐。 機器行駛的速度一般控制在每分種15～20個臺階，可爬樓梯的最大坡度為35°，臺階最大高度不超過27cm

54、，保證整個機器的安全穩(wěn)定運行，從而保證人的安全。 (2) 結構：結構與形態(tài)兩者相互依存，不可分割。結構與形態(tài)實質上是“手段與目的的完整協(xié)調”。形態(tài)必然以某種結構形式存在，不同類型的形態(tài)，它們的結構具有不同的受力特點和構造特點，大至結構體系的構成，小至構件的尺寸大小。而結構則必然以一定的形式表達，無論是自然形態(tài)還是人工形態(tài)，結構都是其基本因素。 (3) 環(huán)境：任何產(chǎn)品均在于一定的時間和空間中，不可避免的與周圍環(huán)境進行交互。產(chǎn)品環(huán)境是指產(chǎn)品在生產(chǎn)、銷售、使用和處置過程中有可能影響和輻射到的周圍環(huán)境，它融合了時間、空間、自然、社會、科學、技術和各種相關因素的綜合體系。 爬樓梯輪

55、椅的使用環(huán)境就是樓梯，和室內平整地面，機器在運行過程中必須與樓梯環(huán)境緊密結合，以使機器發(fā)揮更大的效用。 (4) 材料和工藝：如果產(chǎn)品的形態(tài)是感人的，那么利用良好的材質可以使產(chǎn)品設計以最簡約的方式充滿藝術性。不同的質感肌理帶給人的心理感受不同。如玻璃、鋼材可以表達產(chǎn)品的科技氣息；木材、竹材可以表現(xiàn)自然、純樸、人情意味等。 靠墊和座椅的材料：為了使體壓分布合理，需精心設計好靠墊的彈性材料，可以采用不同材料配成三層結構合適。與人體接觸的面層采用柔軟材料；中層采用硬一些的材料，有利于身體保持良好的姿態(tài)；最下層是承受壓力的部分，用稍軟的彈性材料起緩沖作用。 經(jīng)過對上述三個優(yōu)選方案的篩選和分析，決定

56、將第二個方案即確定為最優(yōu)方案，理由如下： 首先分析造型，方案一的造型簡潔、大方；方案二的造型有一定的突破，線條流暢；而方案三造型雖然比較簡單，但功能上具有一定的可行性。 其次在色彩選用和搭配上，三個方案的色彩方案都有一定的代表性，不同的顏色體現(xiàn)的質感不同，帶給人的感覺也不同，但方案二的色彩運用在體現(xiàn)了強烈的時尚感、動感的同時也也給人科技、先進的感覺，這是另外兩個方案無法比擬的優(yōu)點。 再次在功能上，每個方案都體現(xiàn)了無障礙設計、人性化的關懷，合理的人機交互方式，都考慮到操作程序的簡化，但第二個方案的功能作用較為齊全，并且有特色。功能不僅是實用功能，給人精神上的愉悅、享受也是一種功能。 最后

57、是技術原理，三個方案都選擇使用目前較新的材料以及加工工藝，其中方案二選用最穩(wěn)定的履帶式連續(xù)上下樓的運動方式 經(jīng)過整體的綜合分析考慮，方案二能滿足各個類型的使用者，在造型上、功能上、技術上具有更多的優(yōu)點，更為成熟，所以選取它為最優(yōu)方案做細節(jié)細化。 第四章 定稿方案優(yōu)化 第四章 定稿方案優(yōu)化 4.1 功能定案 產(chǎn)品的功能分實用功能和美學功能，實用是設計產(chǎn)品必須考慮的首要問題，還要使其達到方便、安全、高效的要求，符合人們日常生活和生產(chǎn)的需要。與此同時還要考慮到應有益于人們的身心健康，避免污染環(huán)境，符合人們健康向上的審美觀和習俗愛好等[11]。 實用性：爬樓梯輪

58、椅的設計首先考慮能否安全上下樓，在基本功能實現(xiàn)的基礎上，提高產(chǎn)品的共用性，盡可能使?jié)撛诘挠脩裟軌蚴褂迷摦a(chǎn)品。此設計針對上下樓，坐姿可調等功能進行深入研究以滿足不同使用者的要求。 可控性：在行動不便的老年人和殘疾人上下樓過程中，有些事情是個人獨立完成的，有些需要他人的幫助。而對于老年人和殘疾人來說，自己獨立完成的事情很少，需要身邊的其他人幫助才能完成上下樓的整個過程。就此設計者要盡量簡化他們的操作，提高機器的可控性能。 安全性：操作可逆的設計，消除或減少誤操作造成的不利后果，操作時間和頻率可根據(jù)操作者的不同可調節(jié)。預防了誤操作造成的傷害，確保了用戶的安全性，體現(xiàn)“以人為本”和“無障礙設計”的

59、這一理念。 舒適性：舒適性是產(chǎn)品設計過程中必須要考慮的因素，這里的舒適有多層含義，包括經(jīng)濟、省時、易操作、易維護等。各種功能的組合使消費者節(jié)省了資源，設計者的設計要盡可能考慮到使用者使用產(chǎn)品時的感受，使他們充分享受產(chǎn)品帶給他們的 耐用性可維修性：在現(xiàn)實生活中，很多殘疾人原本不能使用某些產(chǎn)品，但是通過改良設計，他們也都能夠運用了。通過對設計對象的認知能力的考察，在設計過程中進行改良設計，已達到盡可能的用戶使用的產(chǎn)品。 本設計通過對現(xiàn)有的產(chǎn)品功能和造型上的改良設計，滿足了老年人、殘疾人的不同使用方式，解決了消費者身體上和心理上的困擾。體現(xiàn)“老有所享、老有所樂”的設計思想。 4.2

60、色彩定案 人對色彩的情感反應與人的生活實踐經(jīng)驗有密切關系，是人類生活中歷史積淀的結果。色彩在產(chǎn)品設計中的運用，因人的生活經(jīng)歷、年齡，文化背景、風俗習慣、生理反應有所區(qū)別，而且有一定的主觀性。人們有時對顏色的象征性、情感性的表現(xiàn)有許多共同的感受。必須認真研究色彩認知的各種因素。 4-1 色彩方案一 4-2 色彩方案二 深藍色給人成熟、安靜、神秘之感，增加了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性，如圖4-1。 綠色是生命的顏色，看到綠就能想起熱愛生命，擁抱自然的情感，深綠色給人以森林般的冷靜感覺，借此色彩以表達產(chǎn)品的人性關懷，如圖4-2。

61、 4-3 色彩方案三 4-4 色彩方案四 橙色給人以溫和、有能量、有律動的感覺，是快樂、歡喜的色彩。 以高彩度的橙色作為主色彩，給人以既新鮮又充滿活力的感覺，使使用者心理上長生愉悅感，如圖4-3。 灰色給人平靜、穩(wěn)重的感覺，搭配黑色更能體現(xiàn)產(chǎn)品的穩(wěn)定感，如圖4-4。 第五章 電腦制作效果圖及后續(xù)設計 第五章 電腦制作效果圖及后續(xù)設計 5.1 尺寸設定 產(chǎn)品尺寸是設計過程中考慮的一個重要因素。尺寸圖，也就是工程圖，一般是指二維的零件圖或裝配圖，所以加工零件前，都要先將工程圖讀懂，然后再確定加工方法，才能將產(chǎn)品生產(chǎn)

62、出來。 圖 5-1 外觀尺寸圖 制作詳細的尺寸圖可以方便自己和他人對產(chǎn)品的整體的把握，能夠準確地表述出產(chǎn)品的體積、結構，更便于根據(jù)圖紙來加工出符合設計者意圖和要求的產(chǎn)品，如圖5-1。 5.2 計算機三維建模和效果圖制作 三維模型可以模擬物品的真實形體、材質，通過三維模型可以直觀的了解產(chǎn)品的整體情況，把構思方案形象的體現(xiàn)出來。 圖 5-2 方案二建模 用三維模型做完后，設計者使用obj 格式將模型導入到keyshot渲染軟件中經(jīng)行渲染，其能夠實現(xiàn)真實的三維產(chǎn)品效果圖，模擬產(chǎn)品的材質、光影和色彩效果。在使用keyshot渲染器中，

63、調試出合適的光影效果，充分考慮材質、色彩之間的關系。 渲染好后，我使用Photoshop平面軟件制作了有關方案的效果圖，調節(jié)產(chǎn)品效果圖的整個色彩關系，以達到最佳的表現(xiàn)效果。 第六章 結論 第六章 結論 6.1 心得體會 一個好的設計需要注意到方方面面，稍微的馬虎就能給整個設計帶來不必要的麻煩，而要成為一個好的設計師就要充分考慮到設計過程中可能遇到的諸多問題，養(yǎng)成良好的設計習慣，積累更多的設計經(jīng)驗，對于設計工作都是相當重要的。經(jīng)過幾個月的畢業(yè)設計，盡管設計之中有許多的缺點和不足，甚至出現(xiàn)了不應該有的錯誤，但是都是通過自己認真設計下來的，增加了對每一個問題的深

64、刻體會。 隨著畢業(yè)設計接近尾聲，大學學習和生活也即將結束，收獲頗多，感受頗多，也希望自己在將來的設計道路上走的更好，不枉大學的學習和老師的教導。 6.2設計中的缺點及遇到的問題和解決方案 通過此次設計，發(fā)現(xiàn)自己在設計過程中存在許多缺點與不足。例如：靈感思維欠缺，產(chǎn)品創(chuàng)新思維未能很好的表達，對于細節(jié)的把握不夠準確，個別方案的結構并不是十分合理，自己所設計出的產(chǎn)品相比于現(xiàn)有產(chǎn)品并沒有太大突破；對產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、加工方式、結構細節(jié)等方面的了解不夠，缺乏足夠的技術支持；在手繪效果圖的表現(xiàn)方面還不是很成熟，一些效果圖的細節(jié)沒有表達清楚；對專業(yè)軟件的一些功能了解還不完善。 爬樓梯輪椅的最優(yōu)方案應該

65、在以下方面還需要仔細推敲和細化：對產(chǎn)品設計的結構進一步細化，使產(chǎn)品的結構更加合理，深入了解生產(chǎn)過程中的各個工藝，以選擇最佳的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)爬樓梯輪椅，了解各種材料的應用。對于機器內部各個構件的連接的合理性要進行更加仔細和深入的研究。完全擺脫現(xiàn)有的產(chǎn)品外觀造型，對造型元素的再深入設計。對各個功能的實現(xiàn)方式透徹了解，將來在工作當中能夠順利的完成設計任務。 參考文獻 參考文獻 [1] 荊雷. 設計概論. 石家莊：河北美術出版社，2002. 14 [2] 國家統(tǒng)計局人口和社會科技統(tǒng)計局 編. 中國人口統(tǒng)計年鑒. 北京：中國統(tǒng)計出版社，2000 [3] 楊先藝.設計概論[M

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