觸覺(jué)特征的盲人指甲鉗設(shè)計(jì)范文

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《湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)》2014年第二期

1觸覺(jué)敏感性

相對(duì)于視覺(jué)來(lái)說(shuō)，人的觸覺(jué)感知的分辨率要低的多．根據(jù)人體的生理學(xué)特性的研究參數(shù)“辨別閾”的這一概念，人手指兩點(diǎn)辨別閾大約為215mm［3］．也就是說(shuō)，在這個(gè)距離以內(nèi)的點(diǎn)，用觸覺(jué)感知會(huì)認(rèn)為幾乎是一個(gè)點(diǎn)．所以，在盲人產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，對(duì)觸覺(jué)的刺激要有較大的對(duì)比，才能有助于盲人快速地了解產(chǎn)品．根據(jù)人體感覺(jué)神經(jīng)特性，能使觸覺(jué)產(chǎn)生加強(qiáng)和對(duì)比的效果有以下幾種刺激形式：1）壓覺(jué)．指皮膚在壓力的刺激下產(chǎn)生的感覺(jué)與未受壓之前的對(duì)比，這種形式引起盲人注意和認(rèn)知在現(xiàn)有的盲人產(chǎn)品中比較常見(jiàn)．2）震動(dòng)．指物體的機(jī)械振動(dòng)傳遞給皮膚表面，產(chǎn)生刺激后的感覺(jué)，不過(guò)這種感覺(jué)如果長(zhǎng)時(shí)間頻繁的產(chǎn)生，會(huì)產(chǎn)生皮膚表面麻木、靈敏度降低的現(xiàn)象．3）痛覺(jué)．指皮膚表面受到傷害性刺激而引起神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生防御性、驚跳式反應(yīng)．由此可見(jiàn)，震動(dòng)和痛覺(jué)都會(huì)帶給身體不舒適的感覺(jué)，壓覺(jué)相對(duì)比較柔和．對(duì)于指甲鉗這一弱勢(shì)群體的關(guān)懷產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，通過(guò)壓覺(jué)加大觸覺(jué)對(duì)比，更容易提高盲人對(duì)產(chǎn)品的接受度．

2盲人指甲鉗設(shè)計(jì)研究

2．1傳統(tǒng)指甲鉗結(jié)構(gòu)特征傳統(tǒng)的指甲鉗，無(wú)論外觀造型如何設(shè)計(jì)，基本結(jié)構(gòu)都很類似，如圖1，主要包括：三個(gè)壓板，最上層的壓板前端設(shè)有一個(gè)U形凹槽，下面兩層壓板有孔洞，一個(gè)嵌銷穿設(shè)在這U形凹槽和孔洞中，將三片連接在一起，上壓板的U形凹槽的中央有一橫條，后端設(shè)置有一凸緣．而下面兩層壓柄的前端分別有一相對(duì)的切斷刀口，后端固定在一起．當(dāng)按壓最上層壓板時(shí)，上壓柄上的凸緣便頂在中層壓板上，使下面兩個(gè)壓板前端的刀口相互切合，從而能夠省力地剪切指甲．但是，如果盲人使用傳統(tǒng)指甲鉗很難保證安全性，尖銳的刀口外露，直接接觸皮膚，在看不見(jiàn)的情況下，盲人靠觸覺(jué)也避免不了剪到皮膚，而且剪的過(guò)程，指甲屑飛濺，也可能會(huì)崩到臉部等其他身體部位，飛濺的指甲屑也還需要旁人幫忙清理，這也造成很多操作的不便利性．

2．2基于觸覺(jué)知覺(jué)的盲人指甲鉗刀口安全性設(shè)計(jì)（1）傳統(tǒng)指甲鉗的安全問(wèn)題對(duì)于傳統(tǒng)指甲鉗，盲人在最初接觸這個(gè)物品的時(shí)候，會(huì)用指肚、指尖探索性的觸摸指甲鉗，如果在旁人的幫助下，嘗試用拇指和食指按壓上下壓板，運(yùn)用壓覺(jué)了解結(jié)構(gòu)工作原理，然后將指甲伸入刀口，盲人不能像正常人用眼觀察刀口是否正確的壓在指甲上，然后施力，盲人只能靠觸覺(jué)摸索著將指甲伸入刀口，然后運(yùn)用柔性觸覺(jué)，手指向垂直的方向輕壓，探試性的輕壓上下壓板，感覺(jué)不會(huì)壓倒肉，才能重新施力，使勁剪斷指甲．但是盲人使用傳統(tǒng)指甲鉗的這個(gè)過(guò)程存在著一定危險(xiǎn)性．危險(xiǎn)之一：指尖和指肚觸摸了解基本結(jié)構(gòu)時(shí)，尖銳的刀口可能會(huì)劃傷手指．危險(xiǎn)之二，探試性輕壓壓板時(shí)，力度不好掌握，很容易壓傷手指．因此，總結(jié)來(lái)說(shuō)，盲人使用傳統(tǒng)指甲鉗，最大的問(wèn)題是尖銳的刀口外露．（2）盲人指甲鉗安全結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基于盲人靠觸覺(jué)知覺(jué)剪指甲的過(guò)程，采用兩層刀口設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)原理如圖2，可保證安全性．在原先鋼制結(jié)構(gòu)的刀口外部加一層薄塑料刀口，使尖銳的刀口藏在里面，塑料刀口比鋼制刀口長(zhǎng)2mm，保證尖銳的刀口不外露，當(dāng)盲人用手指觸摸外部，了解產(chǎn)品時(shí)，就不會(huì)劃傷手指．刀架結(jié)構(gòu)由原先的類似三角型改為類似U型的結(jié)構(gòu)，可增大刀口運(yùn)動(dòng)位移．壓力桿1用嵌銷的方式，從上至下穿過(guò)雙層U型結(jié)構(gòu)，壓板端部用軸銷的結(jié)構(gòu)卡住壓力桿，壓板端部有凸緣結(jié)構(gòu)，凸緣壓在部件2上，新型結(jié)構(gòu)的工作原理如圖2．部件2上半部視為定點(diǎn)，使用時(shí)按壓壓板，壓板向下壓，將壓力桿抬起，由于材料本身的撓性，部件2的上半部分在壓板端部凸緣的運(yùn)動(dòng)壓力下向下壓．（3）盲人指甲鉗安全刀口運(yùn)動(dòng)過(guò)程結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分兩個(gè)階段．第一階段：與傳統(tǒng)指甲鉗結(jié)構(gòu)類似，上部壓板向下壓，壓的同時(shí)抬起桿件，也施力在部件2上，內(nèi)外套同時(shí)向中間運(yùn)動(dòng)，由于塑料結(jié)構(gòu)的外套刀口處比鋼制內(nèi)套的刀口長(zhǎng)，首先夾住指甲，此時(shí)，盲人按壓指甲鉗的拇指，和被剪的指甲同時(shí)受到壓覺(jué)的刺激，盲人可根據(jù)感知產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)過(guò)程，通過(guò)壓覺(jué)確定是否夾到肉，是否壓在指甲合適的位置．此時(shí)部件2停止運(yùn)動(dòng)．第二階段：繼續(xù)對(duì)壓板施力，抬起施力桿件，使部件3向中間運(yùn)動(dòng)，直至剪刀口相碰，剪斷指甲．經(jīng)過(guò)這樣定位確定安全再剪斷的兩個(gè)步驟，能很好地運(yùn)用盲人觸覺(jué)感知特點(diǎn)，使盲人能夠自己安全完成這項(xiàng)工作．如圖3所示．

2．3基于盲人觸覺(jué)特點(diǎn)的指甲鉗易用性研究易用性是產(chǎn)品的重要特征之一．易用性的概念在著名設(shè)計(jì)師諾曼的著作《好用型設(shè)計(jì)》中反復(fù)提到，從設(shè)計(jì)角度講，更多的在提供了可用性技術(shù)系統(tǒng)的前提下對(duì)“人－機(jī)界面形成的活動(dòng)，如界面系統(tǒng)化，視覺(jué)信息或技術(shù)處理乃至為達(dá)成界面而進(jìn)行的管理策劃”［4］，是以人為中心的設(shè)計(jì)原理，屬于人機(jī)工程學(xué)范疇，但是更多的是在可用基礎(chǔ)上的易用研究．易用性的研究?jī)?nèi)容可從四個(gè)方面理解，符合人機(jī)，易于學(xué)習(xí)，減少犯錯(cuò)，主觀滿意度．（1）符合人機(jī)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的理論，產(chǎn)品設(shè)計(jì)要符合所涉及的人體的物理尺寸及心理生理的特點(diǎn)，盡量減少使用時(shí)肌肉的不舒適度和疲勞度．對(duì)于人的手掌而言，指骨間肌和手指部分是神經(jīng)末梢遍布的區(qū)域，因而觸覺(jué)最敏感，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使產(chǎn)品與手部的接觸面比較寬闊一些，以便于將壓力分散到較大的區(qū)域，減小應(yīng)力，而且施力部位盡量要分散到多個(gè)手指，這樣不易產(chǎn)生肌肉疲勞［5］．傳統(tǒng)指甲鉗的造型和結(jié)構(gòu)較小，盲人靠觸覺(jué)感知，手指或手掌接觸產(chǎn)品的面積很小，無(wú)法調(diào)動(dòng)多個(gè)手指和指尖肌去感知，因此準(zhǔn)確度和速度都會(huì)稍慢一些，更重要的是，在剪指甲的過(guò)程中，僅使用拇指和食指來(lái)施力，壓力承受面僅局限在拇指指肚和食指指節(jié)側(cè)面，這樣的施力方式會(huì)帶給手指較大的應(yīng)力，按壓時(shí)很明顯會(huì)產(chǎn)生痛覺(jué)．觸覺(jué)感知的過(guò)程與視覺(jué)感知不同，它是不連續(xù)的，觸覺(jué)很難迅速的對(duì)一件產(chǎn)品造型和結(jié)構(gòu)做出準(zhǔn)確的全面的判斷．人的手部有較多的感覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞，尤其是手指．只有用手部連續(xù)的觸摸產(chǎn)生刺激，才能通過(guò)神經(jīng)元把信息傳遞至大腦中整合．全新盲人指甲鉗設(shè)計(jì)整體造型采用類似橢球體的形狀，渾圓的造型具有較好的手感并能提供連續(xù)的觸摸感知．人的手指是神經(jīng)密集的區(qū)域，感覺(jué)非常敏銳，當(dāng)盲人從別人手中接過(guò)指甲鉗時(shí)，手拿的狀態(tài)為握姿，五個(gè)指頭都會(huì)接觸到產(chǎn)品，因此很容易感知產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)．橢球體的前端為平頭，作為雙層刀口開(kāi)合的位置，橢球體上半部弧面分離出來(lái)，作為指甲鉗的按壓部位，即壓板．用弧面替代傳統(tǒng)的桿狀壓板，可明顯增大手指接觸面積，提高觸覺(jué)敏感性，減少按壓時(shí)手部應(yīng)力．整體造型如圖4所示．（2）易于學(xué)習(xí)易于學(xué)習(xí)是指用戶能夠很容易掌握使用產(chǎn)品的方法，快速完成設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖．產(chǎn)品設(shè)計(jì)達(dá)到易用的目的有兩方面的重要因素：一是在設(shè)計(jì)中考慮使用者的使用經(jīng)驗(yàn)，某一產(chǎn)品的使用者如果有相關(guān)產(chǎn)品的使用經(jīng)驗(yàn)和思維模式，那么在操作類似結(jié)構(gòu)時(shí)就會(huì)得心應(yīng)手．二是在設(shè)計(jì)中通過(guò)產(chǎn)品造型引導(dǎo)產(chǎn)品使用過(guò)程．設(shè)計(jì)中要處理好以上兩點(diǎn)，就需要充分利用物質(zhì)的預(yù)設(shè)用途．根據(jù)設(shè)計(jì)心理學(xué)的理論，預(yù)設(shè)用途指物品被人們認(rèn)為具有的性能及其實(shí)際上的性能，主要是指那些決定物品可以用來(lái)做何用途的基本性能［4］．例如：玻璃的預(yù)設(shè)用途是容易打碎的、透明的，可以用來(lái)做裝飾或展示；而鋼鐵的預(yù)設(shè)用途是堅(jiān)硬的、不透明的，可以用來(lái)做支撐或隱藏；旋鈕的預(yù)設(shè)用途是用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)的；圓的空的小孔是用來(lái)插東西的，門(mén)是用來(lái)推或者拉的．人們所認(rèn)為的這些物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)用途也都是建立在使用中的經(jīng)驗(yàn)之上．因此對(duì)于盲人產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，也應(yīng)在外觀形態(tài)上運(yùn)用適合盲人觸覺(jué)習(xí)慣，已有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)特征來(lái)引導(dǎo)使用方式．盲人指甲鉗的外部壓板表面設(shè)計(jì)拇指指紋凹面，盲人在觸摸的過(guò)程中，凹面可以引導(dǎo)拇指的定位．橢球體側(cè)面有一滑扣，滑扣表面具有凹凸紋理，這在很多產(chǎn)品中都是作為按壓滑動(dòng)來(lái)操作的，因此盲人自然而然的會(huì)使用滑動(dòng)觸覺(jué)去推滑扣，滑扣可鎖住壓板合攏的狀態(tài)，使指甲鉗便于攜帶收納．橢球體的下半部的右側(cè)尾端弧面分離出一部分，設(shè)計(jì)為滑動(dòng)式開(kāi)口，開(kāi)口處表面有凹凸紋理，同樣可以促發(fā)盲人的滑動(dòng)觸覺(jué)，用四指撥開(kāi)尾端開(kāi)口．可將整個(gè)封閉空間內(nèi)的指甲屑倒出．如圖5所示．（3）避免犯錯(cuò)產(chǎn)品的形態(tài)結(jié)構(gòu)和界面信息交互程序都決定著產(chǎn)品操作過(guò)程，設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)保證使用者具有較低的出錯(cuò)率，而且必須能夠防止任何程度的事故的發(fā)生．盲人指甲鉗所設(shè)計(jì)的雙層安全刀口結(jié)構(gòu)可以充分避免盲人在剪指甲的過(guò)程中剪到肉的危險(xiǎn)事故．（4）主觀滿意度根據(jù)產(chǎn)品易用性的設(shè)計(jì)原理，產(chǎn)品使用起來(lái)應(yīng)當(dāng)令用戶感到愉快，從而讓人在使用時(shí)有較好的主觀滿意度，喜歡使用該產(chǎn)品［4］．這是對(duì)產(chǎn)品最終效果的評(píng)價(jià)．盲人指甲剪的設(shè)計(jì)通過(guò)1∶1的功能模型制作進(jìn)行了小范圍的原型測(cè)試，驗(yàn)證了使用效果，接受測(cè)試的人員在閉眼的情況下，能順利完成剪指甲的行為，通過(guò)觸摸能快速理解使用方法，渾圓可愛(ài)的造型握感舒適，整個(gè)使用過(guò)程愉悅、自然、無(wú)障礙．

3結(jié)語(yǔ)

隨著和諧社會(huì)的建設(shè)和社會(huì)的發(fā)展，殘障人士的生活質(zhì)量和心理關(guān)懷越來(lái)越受到社會(huì)的重視，針對(duì)盲人剪指甲這一生活細(xì)節(jié)開(kāi)發(fā)出的盲人指甲鉗，基于盲人觸覺(jué)感知的特點(diǎn)，可以使盲人通過(guò)簡(jiǎn)單的觸摸，簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)，快速掌握該產(chǎn)品剪指甲的方式，使用過(guò)程安全、不易產(chǎn)生肌肉疲勞，使之體會(huì)到人性化的關(guān)懷，對(duì)盲人增強(qiáng)生活自理能力，提高自信心會(huì)有很好的體驗(yàn)．

作者：馮穎孫志學(xué)單位：華南理工大學(xué)廣州學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院