| 标题 | 基于虚拟现实技术下的老年人康复训练产品设计研究 |
| 范文 | 施柳羽 【摘 要】我国人口渐趋老龄化，如何提高老年人口的健康和生活质量已经受到社会各界的广泛关注。随着经济与科技的发展，康复训练产品走进了千家万户。此外，虚拟现实技术的发展，运用在康复训练产品上，解决了传统训练工具费时耗力又单调的缺陷，为老年人提供方便又不失趣味性的康复训练产品，激发了老年人参与治疗的积极性。 【Abstract】China's population is becoming more and more aging， and how to improve the health and quality of life of the elderly has attracted widespread attention from all walks of life. With the development of economy and technology， rehabilitation training products come into families. In addition， the virtual reality technology is applied to rehabilitation training products， which solves the shortcomings of time-consuming and monotonous traditional training tools， provides a convenient and interesting rehabilitation training product for the elderly， stimulates the enthusiasm of the elderly to participate in the treatment. 【关键词】老年人；虚拟现实技术；康复训练工具；趣味性 【Keywords】the aged； virtual reality technology； rehabilitation training tool； interest 【中图分类号】TP391.9 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）12-0178-02 1 引言 人口老龄化是当今世界人口的一大趋势，如今老年群体已成为不可忽视的一个群体，老年人的健康生活也受到了社会上越来越多的关注，老年人产品设计充满了巨大的市场前景和社会价值，科技的发展将虚拟现实技术带到我们的身边，涉及生活的各个方面如娱乐休闲、城市交通管理、远程操控、医疗研究、航天航空等。虽然这项技术尚未成熟，但是充满希望的发展前景让人充满期待。 2 国内外研究现状 2.1 虚拟现实技术研究现状 虚拟现实叫做虚拟实境，简称VR，主要是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，用户可以感官，对周围环境及事物与之发生“交互”作用，如同身临其境一般。虚拟现实拥有最新发展技术如：计算机仿真、传感、显示及网络并行处理等，是一种高技术模拟系统，是由计算机技术辅助生成的。最大特点是：用户可以用自然方式与虚拟环境进行交互操作，这样人们可以不再局限于有限的条件去认识世界，从而有效地扩展了自己的认知手段和领域。人们与虚拟环境需要通过使用标准装置或者仿真装置进行连接，不同的项目使用不同的工具，主要包括：头盔式显示器、跟踪器、传感手套、屏幕式显示系统、三维立体声音生成装置。 2.2 老年人医疗拐杖案例介绍 老年人康復训练产品主要针对老年人感官能力下降、行为变慢、体能下降、活动空间范围减少等一系列因年龄增长而出现的问题，虽然市面上已有的训练工具都较机械单调，但是可以看到很多设计师已经开始考虑到康复训练产品的不足之处，试着增添一些趣味性因素、人文情怀在这一系列产品之中。 如图1，这是一款电子智能拐杖，该产品具有移动导航和健康管理功能，该拐杖除了能够起到支撑作用之外，还在手柄上整合了监测脉搏、血压和体温的内置传感器、用来显示健康数据的LCD屏幕、以及联系救助中心的求助按钮，与之配套接收救助信的耳机。 3 老年病患现状及分析 人步入老年期后，各种身体功能开始退化，生理防御机能也开始减弱，因此不免要患上各种疾病。常见的情况有：听觉与视觉的下降、记忆力减退、骨质疏松等身体各方面功能结构出现不同程度的衰退。其中运动系统的衰退是最明显的，随着年龄的增长，人的肌肉会随之发生萎缩，出现的症状有：手抖、四肢无力、韧带萎缩僵硬等。相关疾病有：脑血管疾病、骨关节疾病、老年痴呆和重精神病等。 4 康复训练虚拟环境设计研究 4.1 可行性及技术分析 研究表明，如果能在康复训练的过程中提供患者形式多样的反馈，发挥他们的主观能动性，根据患者的反应给予相应的建议，可以激发患者进行训练的兴趣和动力，因此研究者发现了在康复训练中加入虚拟现实技术的创新性，并设计出了基于虚拟现实技术的康复训练系统。通过最新的计算机图形与图像技术，将患者放置在一个虚拟的环境，通过抠像技术，使患者可在屏幕上看到自己或以虚拟图形式出现，屏幕中会出现相应的情景，病患根据屏幕中的变化和提示做各种动作，在治疗前利用智能人体运动捕捉技术，进行人体识别定位，并在软件中设定训练目标，指定需要训练的部位，建立运动处方，完成一个时间段的运动训练后，临床报告会自动显示训练数据结果，主要运用于患者的肢体康复训练，每个治疗方案有多种训练方式，为不同患者提供个性化治疗，这样的治疗方法大大增加了患者对康复的信心和希望。 4.2 运用实例 早在2002年，Rutgers和Stanford大学就研制了一套家用康复医疗机器人系统，这个系统拥有一个带图形加速器的计算机、一个多功能触觉控制界面、一个追踪仪，它利用了WorldToolKit软件构建了康复训练环境，然后对虚拟路径进行规划，适用于患者的手、肘、膝和踝关节等的训练。 2007年《中国组织工程研究与临床康复》发表了一篇叫作《上肢康复训练机器人虚拟环境建模技术》的研究，该研究证明了虚拟现实可以实现康复训练中视觉和力的交互，根据虚拟现实技术及时给予患者视觉反馈和力的反馈，患者通过机械臂根据虚拟环境中提供的引导小球，进行反复的圆弧运动，达到锻炼上肢康复训练的目的。这项技术会规划路径并在此周围建立虚拟力势场，当患者的实际运动与预测的位置存在误差时，它会提供相应的力反馈，提示并帮助患者进行正确的锻炼。 在2017年最新的一项研究报告中，研究人员根据虚拟现实技术设计了多种基于驾驶体验的训练游戏，并根据不同的患者制定个性化的治疗方案。系统设置了三种训练模式，针对不同患者需要，医师可以更改参数以适应他们的需求。这样的多模式的训练游戏，又将虚拟现实技术结合下的康复训练想要达到的激励患者锻炼的目的提升了一个档次。 4.3 基于虚拟现实技术下的老年人康复拐杖概念设计 ①智能体验。将老人放置在一个虚拟环境中，拐杖连接终端设备，老人通过屏幕出现的情景，根据提示做出相应的动作，例如显示公园这个场景，老人需要执行的动作是一系列简单的锻炼动作。或者是制定某一训练目标，每一阶段都有特定的训练计划，老人可以借此了解自己的康复程度，得到直观的反馈。根据不同的需求通过设置参数提供不同的锻炼方式，这样的体验主要针对的痛点是老年人手脚不便无法像一般老人一样外出锻炼、聊天，待在家中沉闷无聊；爽点：利用虚拟现实技术，模拟各种场景，让老人在家中随时锻炼，足不出户也能感受外界的美好，同时还能与科技接轨，享受科技带来的乐趣，从而激发对美好生活的向往，积极投入到锻炼康复中去。②概念模型。拐杖所起到的作用不仅只是辅助行走这个传统功能，在一定意义上属于老人在虚拟环境下使用的操作杆，这样老人就能够用自然方式与虚拟环境进行交互操作。根据规范动作设计一套参数，用来识别老人的动作是否规范，拐杖设置语言提示功能及时提醒老人动作错误，同时还给予力的反馈。为了保证老人使用拐杖的安全性，这项技术会在拐杖底部建立虚拟势场，保证拐杖只能在一定角度倾斜，不会倾倒。③难点及发展的可能性。然而，目前大多数人对虚拟技术还是采取观望态度，由于技术的不成熟、安全性得不到保证、价格昂贵等原因，虚拟现实技术还尚未真正进入人们的生活。虽然这项技术在医疗领域已经得到一小部分运用，但是如果真正要被每个人所接受还是有一点难度的，更不用说大部分都不懂科技的老年人了。 但是，科技的发达以及人们日益对生活服务质量的要求提高，催促着对新兴技术快速研究和发展，随着时代的发展，未来的老一辈正是努力追求科技发展、生活层次丰富的我们这一代，而也正是我们这一代敢于创新、敢于追求新事物，相信到时候的我们会享受到科技带来的幸福感，像基于虚拟现实技术的拐杖这样的产品将会是类似于手机这样普通的存在吧。 5 结语 设计是一种为了一定的目的而构想行动方案的活动，应灵活运用新技术新材料不断满足现代设计的需要。人工智能时代已经开启，我们应积极主动去迎接新技术带给我们的挑战，将它们充分运用到为人类提供更好服务的事业之中。关于虚拟技术下的老年人康复训练产品的设计研究，还需要更多的研究与探索，但是对于它未来的前景，我们充满着期待。 【參考文献】 【1】韩贞贞.家用老年人肢体康复训练产品设计研究[D].上海：东华大学，2013. |
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