Smart Cane Design For the Aged - Jemma&Cassie

动态切换实现

跨页流程图 耳机(Earphones; Headphones; Head-sets; Earpieces)是一对转换 单元，它接受媒体播放器或接收器 所发出的电讯号。 利用贴近耳朵的扬声器将其转化成 可以听到的音波。耳机一般是与媒 体播放器可分离的，利用一个插头 连接。

实用×创新

老人智能手杖设计 By官其珍&翁铭韩

1 D E S I G N

B A C K G R O U N D

老人智能手杖

设计背景 由于全球人口老化趋势日益严重，各国逐渐走向「超高龄社会」。世界 112 国中，逾六成国家明年将进入「高龄化社会」尤以部分亚洲社会的 人口老化速度特别快。这意味着未来几年内老人的市场需求将会不断的 攀升，其中在众多老人商品当中，手杖的存在可以说是一种无奈奈的必需 品，虽可以帮忙辅行，但也可能是个麻烦的绊脚石。这包括了现有产品 的不便利及心理层面的抗拒。

市售手杖不被老年人喜爱和使用的原因 当下的老年人产品很少有以老年人为中心而设计，而传统的老年人产品过分追求满足所有老年人的需求，而在设计上做得过于的“傻瓜化”、“老龄化”， 明显区别于时下主流产品的设计。

1

2

3

4

设计简陋

功能匹配性差

智能化程度低

安全性不明显

忽视老年人使用产品时的心理

功能考虑不够周全，没有根据

现代化智能技术鲜少在此类产

结构简单，安全性能不明显，

感受，在外观形态、色彩、材

老年人真正需求进行合理功能

品中运用，不能给老年人带来

易让老年人使用时产生负担。

料选择和搭配上，对老年人的

匹配，设计目标不明确，只是

更多的便利，与现代社会融合

各部件连接的稳固程度，地面

情感需求关注较少，选择局限

无谓堆砌的功能

接触部分的防滑与耐磨程度等

以老年人为中心的设计需要注意的问题 世界卫生组织对老年人的定义为：60 ~74 岁的人群称为年轻的老年人，75 岁以上的称为老年人，把 90 岁以上的人群称为长寿老人

生理机能衰退

心理情绪多变

科技接受度低

老年人的机体运动能力下降，腿部肌肉很难协

⽼老老⼈人退休后的⽣生活落差，与⼦子⼥女女间的聚少离多，

老年人对新科技感到压力和排斥、恐惧，因为

调，上下台阶困难，容易疲劳，耐力减退，动

与周边环境的融合，及身体状况的变化等，心

不能独立使用科技产品而与时代产生疏离感 ，

作反应慢，很难坚持长时间锻炼运动。

理上会产生抑郁、焦虑不安等负面情绪。

久 而 久 之 对 高科技产品“敬而远之”

设计切入点 随着生活质量的逐步提高，人们对

中国⽼老老龄科学研究中⼼心研究员陶⽴立群认为，⽼老老年年⼈人经常使⽤用拐杖可以激发他 痛点发现

们的⾏行行动欲望，有助于他们多活动腿脚，保持身体健康。 ⽬目前市⾯面上销售的 普通拐杖只能给予⽼老老⼈人助步⽅方⾯面的帮助，但却不不能够实时监护⽼老老年年⼈人的身体

于提升个人身体健康的要求越来越

状态并将信息及时让其⼦子⼥女女知晓，如果能有⼀一款智能⼿手杖能够对⽼老老年年⼈人的身

高，也更加关心身体运动的效率和

体状况进⾏行行实时监控，并提醒和⿎鼓励⽼老老⼈人运动锻炼，必将能使其⽣生活质量量提

运动质量。

⾼高进⽽而提升幸福指数。

与此同时，根据老人的身体状态提 供个性化服务的需求也在增加。这 就要求需要根据老年人不同的健康 状态来制定锻炼计划，实时监控老 人身体状况，实现无人化健康管理。

⽤用户访谈

由于国内的⽼老老年年群体⼈人数⽐比例例较⼤大，分布较⼴广且⽂文化⽔水平差异性⼤大，城 市⽼老老年年⼈人本身的素养与接纳技术的环境对运动监护产品的推⼴广拥有良好 的优势。 因此在访谈对象的挑选⽅方⾯面， ⼤大部分是针对⽣生活在城市中，热 爱运动且拥有运动经验的⽼老老⼈人 。

用户研究 针对老人的运动情况与运用运动监 护产品的状况展开探究 ，目的： 第一，探究现在老人的实际运动情 况与特征 第二，探究现在市面上运动监护产 品在运用方面对老人而言有何不足 与缺陷 第三，总结老人对该类运动监护产 品在设计上的要求

到北京市老年用品展示中心参观，拍照记录有用信息。同时小组两人亲 实地调查

身使用所有康复用拐杖、日常用手杖、轮椅、助行器等，通过测量、询 问销售人员进行调研，了解老年人在挑选手杖时的喜好。

⽤用户需求

手杖·Walking stick • ⽼老老年年⼈人的许多疾病在发病前均有早期征兆，可通过⽇日常⾏行行为进⾏行行监测，对肌 体指标的监测能够及时反映身体的变化情况，规避⻛风险

设计目标 1. 关注老人日常保健运动问题，在 老人使用的拐杖中植入电子医疗

• ⽼老老⼈人对⾃自身的运动与健康情况有了了解的需求，看书或看电视休息时，翻看⾃自 ⼰己某项⽣生理理指标的历史记录和历史⾛走势，对⾃自⼰己的健康有⼀一个直观的掌控 • 在造型和材质选择上要符合⽼老老年年⼈人的情感需求，考虑产品实⽤用性，易易⽤用、安 全和舒适，将使⽤用信息明⽩白⽆无误的传达给他们，引起其⼼心理理上的共鸣 • ⽼老老⼈人需要“被尊重”和“被关注”的⼼心理理感受

保健监测功能，可以即时监测老 人的身体健康状况。 2. 根据老人生理机能的衰退特征， 提供更好的锻炼恢复肌能的产品 和训练计划。 3. 针对老人膝盖保健，通过人机尺 寸、使用疲劳度、便捷性调节功 能等测试，设计易用舒适的手杖

产品⽅方向

针对年龄在60-70岁、生活在城市中的 老年人，设计一款能够对其身体状况进 行实时监控，并提醒和鼓励其运动锻炼 的手杖。

2 P R O D U C T

F E AT U R E

「候鸟」智能手杖——实用型

设计方案 「候鸟」智能手杖具备时尚简洁外观，针对”住行”两大需求切入，为 60-70岁生活在城市中、有运动锻炼习惯的老年人，通过无线雷达监测 心率、睡眠、GPS记步、天气预报等功能，提供连续、实时、动态的健 康监护，及时反映身体的变化情况，规避风险，预防疾病。此手杖最大 特色为可转变的模组化握把设计，可提供3种使用情境组装方式，使用者 可依不同使用情境，自由转换。

心脏性猝死 《2017 ⼼心脏性猝死全国认知调研》数 据显示，⽬目前国内 80% ⼼心源性猝死是 因为⼼心律律过速、室颤或⼼心脏骤停导致。 因此，注意⼼心率和⼼心律律情况显得尤为 重要。但是很多⼈人对⼼心脏疾病、⼼心⾎血 管疾病的认识往往不不⾜足，以为猝死、 中⻛风等都是概率不不⼤大的突发急症，只 ⽤用等⾃自⼰己实在难受的不不⾏行行才会去寻医 问药，这就很容易易错过最佳的治疗时 期，严重的就已经到了了医⽣生都束⼿手⽆无 策的地步。

心率检测的难痛点

持续监测心率才有助于预防

医院仪器笨重不便携

手环心率检测不准确

指在连续的⼀一段时间内，对⼼心率进⾏行行准确的监

在医院通过仪器器检测⽣生命体征，⼼心率、⾎血压、

各种便携式心率测试设备如各厂商生产的运动

测。由于心脏疾病的复杂性，多次检查才能排

呼吸率以及体温等，对仪器器的精准度要求⾮非常

手环，可以监测不同状态的心率，看着很高科

除掉干扰因素，使监测结果更具有参考价值。

⾼高，且仪器器笨重并不不适合正常⼈人⽇日常随身携带

技，但实际上用处却不是很大，甚至相当鸡肋

可穿戴设备心率检测的原理

PPG

ECG

光电测量

心电图

是市⾯面上可穿戴设备的主流，以⼩小⽶米⼿手环为

利用人心跳时在体表产生的微小的电极变化 ，

代表，主要通过红绿光照射⾎血管，检测⾎血流

通过捕捉电极变化，再利用算法就可以还原

速度来间接获取⼼心率。可以实时检测，但相

出心率跳动频率。检测精度高，但耗时长，

对精度较低，容易易受运动、汗液等因素影响

检测过程通常需要一到两分钟。

心率监测的突破口 无线生物雷达检测 UWB（Ultra Wideband，超宽带） ⽆无线⽣生物雷雷达检测。该技术最初用 于美国军用通信领域中的反恐监测 方面，后因其低功耗、良好的抗干 扰和穿透性能等特点被推广至灾害 救援的生命探测中。该技术即将走 进大众市场，充当独居老人的监视 器，甚至可以被人们用来作为预测 自己的健康情况的工具。

产品功能分析

健康状况实时监测

历史记录回溯

远程医疗服务

通过⽆无线雷雷达检测、传感器器采

定期对老人历史健康状况进行

将采集到的老人健康数据应用

集⼼心率、脉搏和运动步数等

统计分析，提供合理运动指导

于医疗人员诊断

实时天气提醒

子女情感交流

GPS定位

通过温湿度传感器器和⽓气体检测

设置⼦子⼥女女关怀⽼老老⼈人的时间，使

记录每一次运动的里程图，查

传感器器采集数据实现

其更更积极注意⽼老老⼈人的身体情况

看运动轨迹，便于子女找回

手杖形态设计草图 ⽬目前，⽼老老年年⼈人拐杖的⼿手柄造型基本因袭传统样式，在⼈人机学 ⽅方⾯面的考虑较少，特别是⼿手的抓握⻆角度造型设计。如何在保 证老人使用舒适、保证安全的前提下，兼容智能化功能，我 们在手杖造型上做了许多草图研究。

产品细节

简洁时尚的候鸟意象造型 「候鸟」是一种会随着季节变化而南北迁移的鸟类，它们天生具有敏锐 精确的方向认知感官，靠着轻量的羽毛、强壮的身体，每次迁移的距离 可从数百公里到数万公里。寓意手杖就如同候鸟般的轻量但强壮、聪慧 且安心。带给使用者一个简单、时尚、贴心的全新智能手杖体验。 简洁时尚的候鸟意象造型，搭配中性色彩让手杖不再是无奈奈的必需品而 是尤如近身安全管家， 同时展现身份个性的贴身日用品。

无线生物雷达检测系统 不需要用户直接与其交互或给它充电，监测器会不间断地通过雷达扫描整个 房间。在设备搜集了30秒钟的数据后，设备内的算法将会对数据进行处理， 从而得到心率和呼吸频率，再将这些信息发送到云端。

指纹识别智能科技 手杖迎合”IOT”的未来趋势, 导入智能科技, 基本功能包括：天气预报、GPS 记步和测量身体数据。操作方式及界面非常简易, 基于避免遗失及安全性考 量，需先经由指纹辨识确认后，转动旋按钮选择预功能图示即可查看即时数 据，按压按钮可语音播报。

安全防滑 大而止滑的脚垫, 采圆形球面吸盘设计, 可符合不同凹凸路面, 提高捉 地力及安全性，同时在底部每个点上内置压力传感器用来计步。

碳纤维复合材料 材质采用碳纤维复合材料，轻量高强度，该材料比钢材结实，但重量却比铝 还要轻，普通人只需用小拇指就能把它勾起来。可符合老人基本辅行需求。

产品特色

模组化设计 使用者可依不同使用情境自由转换手杖握持型式，包括： 1)T字型握把 2)头型握把及 3)直立辅行器握把。

直立辅助器型握把 登山

头型握把 健走、远足、徒步

T字型握把（主握把） 日常出行

产品参数

尺寸：90cm 105cm 110cm 直径：31.4mm 重量：300g-330g 材质：碳纤维&7075铝合金 适合人群：155-185cm

110cm

105cm

90cm

使用场景

3 P R O D U C T

F E AT U R E

「植物」智能手杖——创新型

设计方案 针对60-70岁的老年人，为了帮助其有效预防阿兹海默症而设计一款 智能手杖，通过为手杖赋予“生命” 的方式，结合园艺、步行、训 练游戏三种交互体验于一身，鼓励老人主动锻炼、与“植物”共同 成长。

阿兹海默症 阿兹海默症症状是记忆丧失、思考与行为状 态改变的一个老化的疾病，患者在晚期完全 丧失自理能力，最终，由于免疫能力的下降， 一点点小的感染都有可能致命。 去年美国阿兹海默症患者有540万人，其中 520万人年龄超过65岁，预估2050年全球患 者人数会到达1.38亿人。 神经科学家认为，阿兹海默症其实可以预防， 且只需要最简单的改变生活方式就可以。

预防措施——运动 美国罗德学院神经科学家 Kim Gerecke在 MarketWatch撰文 表示，随着寿命变长，人类坐着时间也更长，饮食也不佳， 研究显示运动与饮食健康可以有效预防阿兹海默症。 美国疾病管制与预防中心建议一周应该进行2.5小时的中度运 动。Gerecke认为这是最低标准，他建议三餐饭后应走路15 分钟，由于多数人长时间久坐不动，所以即使只是一点点运 动都能达到立竿见影的效果。

设计切入点 研究显示园艺、步行、训练游戏对 抗老化导致的认知退化都有很大的 好处。 • 完成单一任务 • 从事园艺活动 • 找到生活目标 • 多社交 • 有效使用时间 • 增加难度

园艺

步行

游戏

设计亮点 仿生造型

智能传感

情感体验

1.以园艺中植物生长状态为原型进行

1.拐杖底部有点状分布的压力传感器

1.任务式、养成式的人机交互体验，

仿生设计

记录每天的运动量

简单又有挑战性，寓运动锻炼于游

2.简洁、曲线、优雅

2.杖身上有随运动量而显现或消失的

戏化的日常任务中

暗纹

2.赋予产品生命的同时让老人产生积

3.只有保证设定的运动量才能使“植

极的生活信念

物”保持常绿的生长状态

3.情感寄托又能满足成就感

3.色彩和造型具备易读性 4.植物与助行工具结合——低碳

设计过程

1

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3

LED阵列 通体变色

造型夸张 整体弯曲

充电显色 过程取消

像一个挥舞的荧光棒

加工工艺性差且不易空间储存

特点削弱，陪伴性大不如前

没有考虑用户的感受和场合

忽略了造型与功能的关系

设计过程中无意识的定位更动

直径1.9cm 碳纤维复合材料料 外饰胡桃⽊木纹理理

呈现形式⼀一

70.9-96.5cm可调

直径1.6cm

最终⽅方案

• 取消了了不不必要的造型美化，以实⽤用为基础 • 从⽼老老年年⼈人的偏好⼊入⼿手，根据调研结果选定配⾊色及寓意 Flexy Foot 防滑垫

• 明确情感定位，在不不突⺎兀兀的同时得到直观的陪伴体验

1. ⻩黄⾦金金⽐比例例螺旋线——⽣生命线 2. 新艺术运动地铁站——植物曲线 3. ⾃自然⽊木头纹理理——年年轮线

技术实现 压电陶瓷元件 通过按压便会放电产生电火花点火。 使用拐杖行走中的动能，经压电陶瓷 技术瞬时转换发电，并存储于微型电 池中，随后提供给显色部分。

隐色染料 在不同温度下会发生细微的结构变化 ， 而在有色和无色之间可逆转化。利用 控制端进行实时数据监听，当今日运 动量达到上阀值时，该染料部分将通 过简单的单片机可控硅加热电路加热 、 显色，进行直观的交互。

使用拐杖

压力传感器

闭环控制系统 利用数学模型设置最佳值与检测结果反馈 值之间的偏差，控制达到运行的最佳状态

陶瓷电容式压力传感器 型号为CCPS 18，厚度为4.85mm

控制器

CANe云平台

显色

App设计——CANe 传感器检测运动数据将实时上传致终端 同时通过app进行最有效的信息交互

数据来源：被跟踪⽤用户⼿手机端

⼀一位65岁⽼老老年年⼈人两周运动步数数据跟踪统计 步幅：⽼老老年年⼈人⾛走路路步幅不不宜超过60cm，个⼦子较矮、腿脚不不便便的应控制在30-40cm 步频：⼀一分钟⾛走路路不不宜超过60步

10000

7500

5000

2500

0 12.11

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以⽣生命线为例例

根据被测者运动数据拟定的显⾊色情况 每天6000步为上阀值，3000步为下阈值；保证每⽇日充⾜足运动量量的同时，防⽌止应盲⽬目追求步数⽽而引发的⼆二次伤害。

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IF参赛——熊猫主题关怀产品

CANE-BOOM 竹，四君子之一，在中国文化具有崇高的意义，备受老年人喜爱。 它四季常青，象征着生命顽强、青春永驻；身躯挺拔、竹节必露是 高风亮节的象征；空心，代表虚怀若谷的品格。其中品质也正是中 国文人的人格追求。 以竹子的生长状态为原型进行仿生设计，拐杖底部有压力传感器记 录日常的运动量，并将其实时上传至数据终端，与设定的阀值进行 对比，将运动信息以“竹叶”的形式反馈至杖身，竹叶随杖身由下 而上逐片显现。

智能优化

社会关怀

1. 杖身增加倾⻆角传感器器，辅助底部压⼒力力传感器器，

1.

熊猫——国宝，⽼老老⼈人——家宝

对⽼老老⼈人使⽤用拐杖⾏行行⾛走过程的拐杖倾斜⻆角、压

2.

四川省⽼老老龄⼯工作委员会办公室拟制定——

⼒力力⼤大⼩小进⾏行行综合策略略。上传云端，结合医疗 数据系统，分析其⾛走路路步幅与压⼒力力分布，给 出更更针对性的运动意⻅见和建议。 2. app将与社区医院的数据库进⾏行行关联，⽼老老⼈人 运动数据与身体基础状况将定期上传⾄至医院 系统，将⽇日常、准确、实时的数据建⽴立成健 康电⼦子档案，辅助后续体检及康复。

2017年年起，基层医疗卫⽣生机构为辖区内⽼老老 年年⼈人免费建⽴立电⼦子健康档案，每年年为65周 岁及以上⽼老老年年⼈人免费提供包括体检在内的 健康管理理服务。

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老人智能手杖

APP设计 智能硬件穿戴于老年人身上，无侵入地采集老年人生理、运动、位置等 信息等信息。对于用户来说基本不需要太多的操作。而作为数据储存、 信息呈现、信息推送的主体——智能手机，需要更多的与用户交流，手 机界面设计的优劣直接影响可穿戴健康监护产品用户体验的好坏。 尤其对于老年人这一特殊群体，如何将有效信息在最快的时间内展示给 他们，降低他们在操作过程中的出错频率， 提高使用手机 APP 时的信 息搜索效率等，这些问题都是手机 APP在设计时需要侧重考虑的。

实时健康监测 展示⽤用户的实时健康数据，包括步

健康报告

数、⼼心率、体温、运动强度，这些 信息通过⼿手杖的物理理传感器器直接获 取。对于⽤用户健康状态的评判，则 需要对数据通过相应算法隐性获取。 当⽤用户在户外进⾏行行运动时，⼿手机 APP 会时刻注意⽤用户身体状况，当 运动强度过⼤大，天⽓气发⽣生变化等都 会推送信息进⾏行行预警。

导航

健康监测

对于设置以及个⼈人消息这类不不经 常使⽤用的信息，转移到侧边栏

实时展示用户当前的运动状况， 如今日步数、距离、消耗能量等

历史记录回溯 当⽤用户在家时，⼿手机 APP 会向⽤用户

杖

推送健康报告，⽤用户可以回溯历史 记录，查看最近的身体状况。在⽤用 户身体状态良好，⻓长时间没有运动， 天⽓气状况允许的情况下给⽤用户推送 运动建议。当⽤用户的地理理位置逐渐 离开家时，⼿手机 APP 会监测设备电 量量，当设备电量量不不⾜足是，会推送消 息给⽤用户，让其尽快返回家中充电。

运动、睡眠记录

设备管理

详细情况、统计的呈现，时间周 期可以扩⼤大到⽉月

包括⼿手杖的剩余电量量及信号强度 ， 时间、位置和通⽤用设置等

健康报告-父母端 • 健康数据全面监测：采集心率、 血压、脉搏、体温等信息，为老 人的安全提供必要的保障。全方 位分析健康状况 • 科学计算心血管健康指数：根据 健康检测模型定期对老人健康状 况进行统计分析，患病概率、心 脏年龄早知道

远程监护-子女端 • 远程关注家人健康：阶段性生成 健康报告，与子女共享，异常情 况及时通知。 • 心率变异性监测：预防心血管疾 病。通过日常采集的心电数据， 对老人的身体状况进行评估，让 子女知道老人的身体状况。