【某踝关节康复训练装置的工业设计案例分析5200字】

某踝关节康复训练装置的工业设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u25419某踝关节康复训练装置的工业设计案例分析 186471.1功能要素分析 162461.1.1产品功能列表 2168351.1.2产品功能优先级划分 2296141.2产品造型元素分析 348201.3CMF要素分析 466221.3.1色彩要素分析 435211.3.2材质要素分析 5132581.3.3表面处理要素分析 598651.4人机尺寸分析 686821.5踝关节康复训练装置设计定位 6282501.5.1目标用户定位 6248371.5.2产品功能定位 715351.5.3外观定位 7208181.6踝关节康复训练装置方案设计 7279101.6.1草图方案设计 7234391.6.2草图方案筛选 8232891.7模型设计与制做 930331.7.1三维模型设计 9315691.7.2实物模型制作 12144171.7.3产品使用场景图 13通过对踝关节康复训练装置框架示意图与装置结构的构建得到了一个具有一定功能性的产品，但一个成熟的产品仅有结构和功能是不完整的，也要充分考虑用户的需求和人机交互的关系，进而从造型和色彩上对产品进行优化，这就需要对产品进行合理的工业设计。1.1功能要素分析通过对踝关节损伤人群康复需求调查分析，得到用户需求列表，并推导出产品所需功能。用户需求由产品这个中间载体进行诠释与解决，但产品的功能不是一味的叠加，需要从产品的成本、定位、与用户之间的相互作用等角度出发。因此，产品功能应有主次之分，应对产品功能进行优先级的划分。1.1.1产品功能列表产品功能列表是用户需求的集合。在整理用户需求并结合市场现有产品调研得到产品功能列表，如表1.1所示。表1.1产品功能列表需求功能具有踝关节康复治疗功效具有关节角度受限的牵拉训练等相关康复治疗功能使用舒适、操作便捷考虑产品人机工程、使产品操作简单易懂易搬运产品设计应考虑体量控制价格合理产品材料选用不宜过于昂贵产品耐用产品材质应具备一定强度刚度，保证产品坚固耐用外观友好产品造型色彩满足一定视觉舒适性与亲和感1.1.2产品功能优先级划分通过对产品功能列表的整理，我们应根据用户需求与产品市场定位对产品进行功能优先级的划分。一个好的产品不是单纯的进行功能叠加，而是科学的对功能进行取舍。对于生产商来说，需要综合考虑产品性价比、商业模式、使用者购买力以及产品是否符合用户需求、市场定位等；对于用户来说，过多的产品功能可能会影响用户的使用感受。将产品功能分为三类。第一类为产品的基本功能，应具备帮助用户解决现有问题的功能；第二类为舒适性功能，在产品具备基本功能的基础上，加入人机工程等设计因素，让用户在使用时更易操作产品，使用舒适感更高，从而提高用户的体验感受；第三类为附加功能，即用户没有期望的需求，通常多为用来满足用户审美与个性化需求。结合用户调研与产品功能列表，排列出产品优先级列表，如表1.2所示。表1.2功能优先级列表功能层级功能描述基本功能·设备可稳定固定踝关节·具备一定康复治疗功能舒适性功能·产品符合人机尺寸·操作简单·方便搬运附加功能·产品造型色彩满足一定视觉舒适性与亲和感1.2产品造型元素分析产品造型设计是产品设计中必不可少的一部分。产品造型设计本身融入了多种思维和各种美学因素。一个好的产品造型设计不仅可以提升产品的用户评价，更可以从视觉上增加产品的辨识度，从心理上给用户一种亲切感。产品的造型也与产品功能、产品受众及使用环境有关，在进行产品造型设计时应充分考虑这些因素。本产品主要用于踝关节意外损伤人群，踝关节康复训练装置的主要使用场景在用户住宅内部与康复训练中心。踝关节损伤患者在进行康复训练期间容易产生焦虑、不安、失落等负面情绪，一个好的产品造型可以调节用户情绪，增加用户对产品功能的可信度，在一定程度上改善用户的使用感受。通过章节1.1表1中相关产品调研可以看出，市场现有产品外观大多比较死板，造型颜色较为单一，基本上以实现功能为主。因此，我们应在实现产品功能的基础上对造型设计进行突破。通过收集概念医疗产品及相关产品造型进行了视觉造型设计意向图整理，如图1.1所示。图1.1视觉造型设计意向图通过视觉造型设计意向图的整理与分析，确定本次踝关节康复训练装置的外观造型应偏向柔和、简洁，颜色选用应考虑用户心理。产品整体外观造型应体现可信性与专业性。1.3CMF要素分析CMF是色彩（Color）、材料（Material）、表面处理（Finishing）的简称，是连接设计体验、技术应用、生产制造三个要素的桥梁，也是产品设计中必不可少的一个环节[53]。对于一个三维实际产品的CMF而言，材料是呈现色彩与表面处理的载体与媒介，色彩、材料、表面处理三者并不是相互分开的概念，而是互相交融的整体[54]。同一个产品采用不同CMF处理方式得到的设计语义会产生天翻地覆的变化。随着工业设计领域的不断发展，CMF在产品设计中发挥着十分重要的作用。1.3.1色彩要素分析色彩是用户看到一个产品时最容易感知到的设计语义之一，也是影响用户对产品产生不同主观感受的重要原因。从色彩工效学研究得知，色彩会无意识地影响人的情绪、感觉、思想和行为，无论是直接的视觉刺激还是间接的联想。作为一种重要的视觉语言，不同的颜色对人的身心产生不同的刺激；此外，颜色的心理效应会影响人的情绪和行为，有时相对于产品形态，产品色彩更具吸引力[55-56]。良好的色彩搭配可以更有效的传达产品设计理念以及情绪感受。在色彩选用上，不同的色彩会给用户不同的感受，如表1.3所示。表1.3基本色彩表现原则色彩功能分区原则情感表现原则红色具有警示与提示热情与活力橙黄色明目、吸引注意力兴奋与快乐绿色通过、正确操作青春与朝气蓝色安定情绪冷静与理智白色、灰色安全、通畅清爽与纯洁、平静与稳重通过对市面上康复训练装置类产品的调研，结合本设计的使用人群为踝关节损伤患者，从患者角度出发颜色选用不宜太过鲜艳的暖色调颜色，从医疗装备行业属性来说色彩要体现产品带来的安全感与专业感。整合以上要素进行了产品色彩意向图的收集，如图1.2所示。图1.2产品色彩意向图1.3.2材质要素分析一个产品的实体化需要依赖于材料这个载体，材料也是主导产品性能的主要因素，不同的材料选用会赋予产品不同的设计语义，从而让使用者感受到不同的设计情绪[57-58]。目前常见的材料有金属、陶瓷、塑料以及高分子材料。随着科技的不断进步与创新，曾经难以实现的产品功能也可以通过新材料的引进使用而得以实现。踝关节康复训练装置材料的选用是多样的，不同零部件选用的材料也是不同的。由于用户在使用过程中需要褪去鞋履，只穿袜子进行装置使用。因此，从使用舒适的角度出发，踝关节康复训练装置与足底接触的接触面应选用软性材质。产品的支架部分应选用强度刚度较好的金属或塑料材质，考虑到产品需要具备易搬运的特性，故装置支架部分选择塑料材质。1.3.3表面处理要素分析表面处理是指通过对材料表面进行一定处理从而使产品提升视觉效果、功能导向性、环境适应性及用户使用感受。适当的产品表面处理可以让产品品质得到提升。塑料材质的表面处理方式有很多种，电镀和喷漆是比较常见的方式。塑料材质表面处理工艺具体有磨砂、抛光、喷涂、丝印、移印、热转印、水转印、激光雕刻、水电镀、真空镀膜等[59]。通过对踝关节康复训练装置的色彩考量，在装置的一些零部件上选用喷涂技术对其进行色彩装饰。再具备功能导向的零件处涂印印花与文字，从而使产品更具备易用性。1.4人机尺寸分析为了使产品设计更科学、用户体验更舒适，产品在具备基本功能的基础上还应充分考虑人机工程设计，这对提高装置的安全性能及应用价值都至关重要[60]。由于用户需要将足部与踝部固定在康复训练装置上，在设计时应充分考虑足部踏板的尺寸以及支撑固定小腿支架的尺寸。我国于1988年制订了GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》。如图1.3所示，为一般人正坐时的人机尺寸参考图[61-62]。本设计以此为标准进行产品人机尺寸参考，足部踏板长度应在（280-310）mm之间，足部踏板最宽处宽度应在（107-130）mm之间；在使用场景中，为保证装置可用性与舒适性，人的小腿总长度应大于支撑小腿支架部分的总长度，支撑小腿的支架部分范围高度应在（330-360）mm之间。图1.3腿部与足部尺寸选用参考图1.5踝关节康复训练装置设计定位1.5.1目标用户定位此次设计开发的踝关节康复训练装置针对的用户主要是踝关节意外损伤人群，以及因其他原因造成的踝关节活动受限需要进行踝部康复训练的人群。1.5.2产品功能定位本课题设计的踝关节康复训练装置的主要功能具备以下几点：1）可实现对踝关节活动受限人群进行牵伸训练，通过改变装置拉扣的位置从而对康复训练装置角度进行主动调整。将拉扣固定在角度调节轨道上以实现对使用者踝足进行某角度固定的效果，将其在此角度上保持10-15分钟以达到牵拉功效。2）产品具备易用性。非医疗专业人员也可轻松掌握装置的使用流程与使用方法，装置具备简易、易操作性。3）产品方便搬运。在确保产品具备可靠强度刚度的前提下应尽量减轻产品重量使其可以应用于不同场景，方便其移动与运输。1.5.3外观定位结合前文研究，产品给人的感觉应具备安全感与专业感，故装置设计在具备功能并符合人机尺寸的基础上，造型应具备简洁、柔和的特点，色彩应选用传达出平静、理智、专业的颜色。1.6踝关节康复训练装置方案设计1.6.1草图方案设计通过对产品功能、CMF、人机尺寸以及产品定位的研究分析，在进行草图方案设计这一环节时以上述研究为设计参考对踝关节康复训练装置进行概念草图方案设计，草图是设计者将自己的思维构想转化为画面造型的重要过程[63]。在绘制草图时应考虑产品功能实现方式以及造型语义的呈现。运用草图让设计要素以不同的形式呈现在产品上，如表1.4所示。表1.4草图方案筛选草图方案方案分析这个方案在结构底座上，根据使用者使用状态及需求设计连接了左侧固定腿部的支架以及与训练结构相连的座椅组件，座椅下方可以放置治疗相关用具，左侧固定支架上的卡槽用于放置康复记录表。由于使用者在使用装置时有固定腿部保证使用稳定性的需求，所以在装置后端设计了两个可动支架，使用的时候将支架立起用支架上的绑带将腿部进行固定。此方案在底座上设计了一个固定腿部的装置，并在贴合小腿的部分进行了一定的弧度设计，使装置与腿部的包覆性更高，腿部与足部在使用时都用绑带固定在装置上。1.6.2草图方案筛选在上述的设计调研与结构设计的研究基础上，本次草图方案一共进行了三种不同外观功能方案的设计研究。第一种方案主要对产品的功能做了较多的考量，在产品底座上设计了腿部固定装置，以实现腿部固定这一基本设计要求；在腿部固定装置上设计了卡槽，放置病人康复信息表；增加了连接座椅，来实现坐姿在康复治疗过程中的距离规范；在座椅下方留有空间，该空间可以用来放置治疗相关物品。该设计考虑到更多的设计附加功能点，从整体来看，该设计的使用场景更加偏向于康复医院、康复中心等大型医疗设施之中。由于产品功能较多，设计体积较大，故本产品在造价上、运输上成本都会相对较高。第二种方案设计理念以方便为主，在装置上设计了腿部辅助固定支架，以实现在进行康复训练过程中的腿部固定功能。该支架在结束使用时可以旋转至与底座平行从而节省装置收纳空间且具有便携轻巧的特点。但由于固定腿部的结构仅仅是支架与绑带，所以在实际使用过程中容易出现关节固定不稳的问题。第三种方案在第二种方案的基础上加强了腿部固定的设计，并且对于第一种方案中一些不必要的功能进行了删减，在满足固定腿部与足部需求的同时在产品造型体量上对其进行了设计。在腿部固定处增加了辅助垫设计，使装置可以更好地与腿部线条进行贴合匹配。该装置具备良好腿部固定功能的同时还有较好的便携性。并且在删减一些不必要的功能与结构之后，极大地减少了产品成本，从而降低了产品的价格。通过对以上三个方案从可行性、功能、成本、便携程度几个方面进行分析之后，最终决定采用第三种设计方案。草图设计方案往往代表的只是一个模糊的设想，想要将其落地实施通常需要通过三维设计对其进行方案细化、模型构建、尺寸确定等一系列的后续工作。所以在进行产品模型制作之前，应先对其三为模型进行设计制作。1.7模型设计与制做1.7.1三维模型设计草图方案仅是产品设计初期的一个简略的设计意向表达。因此在前期草图的基础上，需要对产品进行三维模型细化，并以此过程为媒介使产品最终实现实体化。通过产品开发软件Rhino对产品进行三维数字建模，在建模的过程中我们可以更直观的发现挖掘产品的人机尺寸、零部件装配等方面的细节问题。踝关节康复训练装置的三维模型如图1.4所示。图1.4Rhino模型图在三维模型构建完成后，根据软件模型尺寸数据导出产品尺寸图，如图1.5所示。图1.5产品尺寸图将三维模型导入Keyshot软件进行CMF渲染，得到产品效果图，如图1.6所示。图1.6产品效果图1.7.2实物模型制作产品