基于符号理据性原则的上肢康复机器人设计研究

王媚雪 杨柳 翟洪磊

摘要：解决在肢康复产品设计中设计师与用户之间存在避障的实际问题；拓展上肢康复产品设计理论为研究目的。以符号理据性原则为基础，通过研究分析理据性原则在上肢康复产品中的应用，得出在上肢康复产品设计时的独立设计体系及其设计程序。针对符号的象似性、指示性及规约性在上肢康复产品的应用方式及其基本的符号表意，提出新的上肢康复产品设计方法。

关键词：上肢康复产品 符号理据性 设计方法

引言

符号学在设计领域的研究应用十分广泛。在多个领域的设计研究中，可以见到以符号学理论为基础研究产生科学的设计观，引发创新设计理论并指导设计实践。在上肢康复机器人设计方面，设计师与用户之间存在技术和功能之间的避障。然而，在产品设计的过程中设计师可以通过产品视觉表现诠释产品的使用功能；用户感知视觉图像，运用自获得的经验及感知映像解读设计意图，顺利完成相应任务。因此，从符号学角度分析，符号理据性能够实现用户及设计师之间的意图解析和编码，达成沟通。

一、上肢康复机器人与符号理据性原则

上肢康复产品的使用过程中，患者与产品是使用与被使用的关系，在使用产品时，就是使用者与设计师在进行间接交流。产品的目的是通过外部的界面及结构完成用户的目标和任务，设计师在设计产品时，相当于对整个系统进行设计，整体包括使用者，使用者的行为，产品使用情景即环境和产品使用所涉及到的各项的技术支持。上肢康复产品的设计过程将人与人之间的交流交互方式抽象成产品的使用方式，产品通过声音、图像、标志等符号的方式向使用者表达。设计师按照并遵循理据性原则将系统的有秩序的符号与产品相融合，更好地结合表现相应的功能。通过识别系统的有秩序符号，用户对符号进行解读，自己重新组合，懂得设计师设计意图，按照设计意图进行有序的使用产品。示意图（如图1）所示。

使用者面对完全陌生的产品，如何解读符号，理解产品意图是首要问题。设计者传达其表意时对产品传递的信息进行编码，编码过程是由不同单元的具有一定标准的基本符号进性排列组合形成系统化的符号，以此传达表意及产品功能。设计师编码，使用用户进行解码，符号解码分三个步骤：感知、接收、解释。最为直接的是感知，将产品外观造型、产品颜色、产品色彩图标、产品功能按键、产品功能调节按键等尽收眼底。视觉上的认知过程中，用户并没有完全接受产品使用信息。用户必须深度的体验进行感知，才能更有效地使用产品，凭借自身经验，联系使用意图与产品符号标识。这中间的联系，意图与符号之间的这种看不见摸不到的联系就是符号的理据性。产品中的理据性根据用户的使用经验和习惯还有设计师的导向所设定，是对符号的一种解读。用户使用产品和设计师设计产品正是基于符号理据性的使用和设计符号理据性是设计者和使用者的使用经验的汇总。示意图（如图2）所示。以符号学理据性原理为依据研究上肢康复产品的设计，必然会更加系统，更加科学。

二、符号表意与符号理据性原则

符号与其符号表意之中隐含着符号理据性原则。符号的理据性潜在于符号与符号所指的“对象”的关系中，这种关系在不同的场景条件下，它们之间符号的理据性不尽相同。皮尔斯认为，符号分为三种：象似符号、指示符号和规约符号。象似符号是在视觉感应方面和指代的对象有相似的符号，指示性符号是指和指代的对象具有某种关系的联系可以相互提示的符号，规约性符号是指有社会文化约定俗成在特定人群中被普遍认同的符号。

符号表意和表现对象之间均有理可依，有据可询。人不同，其所认知事物的能力及程度均不相同，因而对产品的需求及关注点也不同，产品设计过程中，在不同的使用场景中，同一个符号但其表意不同，产品的使用环境及其功能决定了符号的集体应用，决定了符号的理据性所要传达的信息。

在设计产品时，设计师应该进行充分调研，经过分析比较找到问题，了解用户，根据用户的心理需求和期望选择合理的符号。根据符号学的三种不同的分类，以理据性原理为依据，完善上肢康复产品设计的系统设计。

三、上肢康复产品符号理据性应用

（一）象似性符号的应用

象似性符号在上肢康复产品中主要起到引起人的使用兴趣及简单指导用户使用的作用，通过造型、颜色、图标等形式吸引人们关注，留住使用者的视线，吸引操作者的眼球，勾起患者的使用兴趣。象似性符号将产品透明式的展现在使用者眼前，并且使用者自然地将产品上的符号与其使用用途联系起来，头脑中自然浮现所指的对象及使用方式。

上肢康复产品在外观造型上多采用曲面造型强化自然柔和感，模擬健康上肢的动作，这一点就是皮尔斯所说的象似性的其中一级，即形像式象似，使用户自然的将符号与所指的对象联系起来。皮尔斯将象似性分为三个层级：图表式象似、比喻式象似、还有刚才所说的形象式象似。上肢康复产品完全模拟正常人手臂的肌肉及关节的位置、大小及功能，充分说明了图表式像似性，有效模仿对象的结构，形成图标性的符号。

（二）指示性符号的应用

指示性符号对操作者的操作过程进行引导，减少操作者不必要的认知资源占用，专心于更重要的任务，并将对象组合成一定秩序，如产品使用中对尺寸大小、用力程度、功能分类等不同方面分类，分层级，按照设计顺序对产品进行操作。有序的排列大量信息及复杂的产品，这样是十分有必要的。把相互有联系的对象划分到一个组，让其彼此之间建立更加亲密的关系。反之，没有关系的，划清界限，相互分开。设计中的一些细节比如造型、分模、颜色区分等可以直接影响用户对符号信息的理解，同时也是符号表意更加清晰。

在使用产品过程中指示性的声音及反馈，更能增加用户使用产品的记忆，加强对产品的操作性。

（三）规约性符号的应用

在符号表意中一百个人对同一个的理解是不完全一样的，在一些场景中需要额外的解释才能表明其本身的意义。有一些符号在特殊情况下拥有特殊的含义，但一旦其被大众接受，符号所指代的表意就更加明确更具有准确性。

在上肢康复产品中，其针对人群单一，并且使用者对产品的期待及使用目的大致相同，所以在操作系统中拥有一些特殊的符号，在康复领域中代表着其特定的含义，规约性使用户快速地找到目标，集中信息储蓄，更加有效地提高患者对产品的使用效率和积极性。

（四）符号特性的权衡

在上肢康复机器人中，象似性虽直接形象的完成符号表意，起到引导作用，但其表现形式过于单一，在视觉上欠缺。指示性符号是构建产品使用信息的的框架，基本框架有助于迅速准确地达到理想成果。规约性符号准确效率高，但局限性很大，大多时候针对特定的人群，吸引力不足。产品意图制约着三者的平衡，但三者的比重又决定了用户对产品的满意程度。应该针对不同的使用目的，有计划调整三者的比重，进而不断提高产品的使用效率。

上肢康复产品设计中，一定会涉及到使用者，使用者的行为，产品使用情景即环境和产品使用所涉及到的各项的技术支持。符号理据性是任意符号的特性属性，其存在于人与人之间，人与产品之间，人与环境之间，符号理据性无处不在。在产品设计中，由于使用环境不同，使用人群不同所以侧重点不同，从而相对应地符号选择也不同，对符号特性的表现也各不相同。设计者在设计产品的过程中，可以先从符号的指示性考虑，将不同的功能划分为不同的类别，亲疏有序，并具体地将不同的功能进行层级分类，步步有序，这样基本的功能框架形成。然后对符号象似性进行分析，产品形态及结构顺序步步推敲，有序放置，达到功能的最大化，产生视觉愉悦感。与此同时，考虑其规约性，针对不同人群及不同的使用功能，运用特指的符号，引导使用者更加有效，更积极完成使用目标。适当平衡三者的关系，增强用户的满意程度，提高使用效率，最大化地体现产品的价值及存在意义。

结论

本论文将符号学与设计学交叉，将符号学应用于上肢康復产品设计。在这里，符号原理的应用，为我们解决了上肢康复产品在设计过程中一直难以解决的问题，例如：产品的形态及功能的关系，功能区分的方法，产品与使用者的交互方式，合理分配功能及视觉界面的表现关系等。通过对上肢康复产品的符号理据性的分析，拓展了上肢康复产品的设计思路，使上肢康复产品与其他多学科融合，促进了上肢康复产品的设计理论的延伸。

研究过程中发现，在上肢康复产品中功能模块区分单元问题、界面层级关系、产品色彩符号的具体研究等方面还需继续做具体深入研究。