王秉奇　鞏超

辦學(xué)特色

我校工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)成立于1984年。是國(guó)內(nèi)高等院校中最早設(shè)立的工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)之一。目前，本專(zhuān)業(yè)是教育部工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員單位、中國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)理事單位和北京市特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)單位，2012年獲批為工業(yè)和信息化部重點(diǎn)專(zhuān)業(yè)。

2002年學(xué)校以工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)為基礎(chǔ)，成立設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院，并發(fā)展壯大成為多學(xué)科，多方向的設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院。本專(zhuān)業(yè)通過(guò)多年探索和實(shí)踐，形成了完備的培養(yǎng)模式和鮮明的專(zhuān)業(yè)特色。目前設(shè)有本科學(xué)位課程、碩士學(xué)位課程，以及博士學(xué)位課程等多層次的工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)建制。在2022年公布的軟科專(zhuān)業(yè)排名中，我院產(chǎn)品設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)被評(píng)為A+專(zhuān)業(yè)、全國(guó)排名第4，工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)被評(píng)為A類(lèi)專(zhuān)業(yè)。2021年產(chǎn)品設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)獲批國(guó)家一流專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)，工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)獲批北京市一流專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)。

下肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)研究

設(shè)計(jì)者：王秉奇

指導(dǎo)老師：鞏超

院校：北京理工大學(xué)

作者闡述：對(duì)下肢康復(fù)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景、緊急故障、人機(jī)交互和固定方式進(jìn)行模塊化創(chuàng)新設(shè)計(jì)。第一，設(shè)計(jì)一款具有變形功能的多場(chǎng)景康復(fù)支架，適應(yīng)臥床、坐姿以及步態(tài)模擬的場(chǎng)景，通過(guò)與下肢外骨骼的配合使用，幫助用戶(hù)完成康復(fù)訓(xùn)練，使核心部件重復(fù)使用，從而降低成本。第二，預(yù)先設(shè)計(jì)緊急急停按鈕來(lái)快速處理緊急情況。預(yù)先設(shè)計(jì)滿(mǎn)足人機(jī)交互的部件來(lái)適應(yīng)人體的不同身高、體型、肌肉活動(dòng)和關(guān)節(jié)活動(dòng)，并契合真實(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，最終提高產(chǎn)品的可用性和使用體驗(yàn)。第三，將純繃帶設(shè)計(jì)改良為有孔透氣結(jié)構(gòu)，將硬質(zhì)彈性材料在保證力學(xué)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上打出適量的孔，從而增大透氣性，減少用戶(hù)出汗，解決舊有材料支撐力不足但要求強(qiáng)壓力的問(wèn)題，避免患者經(jīng)常出現(xiàn)的壓傷和挫傷等疾病。

指導(dǎo)老師 鞏超

鞏超，北京理工大學(xué)設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)。中國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)信息與交互設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)（IIDC）成員、中國(guó)人類(lèi)功效學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)工效學(xué)分會(huì)委員、北京城市副中心工業(yè)設(shè)計(jì)人才工作站特聘專(zhuān)家。

導(dǎo)師點(diǎn)評(píng)：此畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)融合模型的研究方法，針對(duì)腦卒中患者使用的下肢康復(fù)機(jī)器人出現(xiàn)的問(wèn)題展開(kāi)研究與設(shè)計(jì)。存在的問(wèn)題主要有以下兩點(diǎn)：首先是目前高端康復(fù)市場(chǎng)的產(chǎn)品是以下肢外骨骼為核心的多種康復(fù)機(jī)器人，而低端康復(fù)市場(chǎng)的產(chǎn)品是電動(dòng)腳輪和床邊康復(fù)裝備等單一設(shè)備，沒(méi)有應(yīng)用到下肢外骨骼；其次是腦卒中患者在醫(yī)院期間可使用多種設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)康復(fù)，出院后在家使用多種康復(fù)機(jī)器人康復(fù)時(shí)存在成本高、使用不方便和挫傷壓傷等問(wèn)題?；诖?，此畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究目的是：首先，將下肢外骨骼的應(yīng)用范圍擴(kuò)大至低端家用康復(fù)市場(chǎng)；其次，提升產(chǎn)品易用性，來(lái)減少康復(fù)訓(xùn)練對(duì)人體的傷害。整體上，本項(xiàng)目可以為高效醫(yī)療康復(fù)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供新的思路。

為提高設(shè)計(jì)過(guò)程中機(jī)會(huì)把握和需求提取中技術(shù)實(shí)施的可行性和患者需求的滿(mǎn)意度，提出了一種用戶(hù)需求導(dǎo)向融合模型，來(lái)指導(dǎo)下肢康復(fù)機(jī)器人產(chǎn)品設(shè)計(jì)?；谶@個(gè)模型，此畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究方法是：第一，通過(guò)社會(huì)－經(jīng)濟(jì)－技術(shù)分析模式定位潛在市場(chǎng)機(jī)會(huì)；第二，結(jié)合層次分析法進(jìn)行核心需求提煉并計(jì)算權(quán)重；第三，通過(guò)質(zhì)量功能展開(kāi)方法分析存在于工程因素之間的矛盾；第四，利用TRIZ描述、判別和解決上述矛盾，并轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)建議。運(yùn)用多理論融合的方法對(duì)下肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)，提出技術(shù)矛盾和對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)要求。

依照前述設(shè)計(jì)要求，在應(yīng)用場(chǎng)景、調(diào)節(jié)方式、緊急故障、固定方式和人機(jī)交互方面對(duì)下肢康復(fù)機(jī)器人進(jìn)行模塊化創(chuàng)新設(shè)計(jì)。此畢業(yè)設(shè)計(jì)主要解決以下三個(gè)問(wèn)題：第一，將有源的下肢外骨骼配合無(wú)源的多功能康復(fù)支架在臥床、坐姿和站立步態(tài)模擬的不同場(chǎng)景上應(yīng)用，使核心部件重復(fù)使用從而降低成本；第二，將純繃帶設(shè)計(jì)改良為有孔透氣的結(jié)構(gòu)，緩解患者經(jīng)常出現(xiàn)的壓傷挫傷等疾??；第三，預(yù)先設(shè)計(jì)緊急急停和滿(mǎn)足人機(jī)交互的部件，提高產(chǎn)品的可用性和使用體驗(yàn)。

此畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究成果包括：第一，提出了用戶(hù)需求導(dǎo)向融合模型；第二，將該方法應(yīng)用于有源的下肢外骨骼和無(wú)源的多功能康復(fù)支架配合使用的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，使下肢外骨骼技術(shù)應(yīng)用于低端家用康復(fù)市場(chǎng)，為患者出院后采用更有效康復(fù)訓(xùn)練方式提供選擇。