摘   要：自闭症是一种起因于婴幼儿时期的终身脑部疾病，仅能通过现有的医疗方法、干预措施来减轻症状的严重程度。而生活和成长环境对个人的影响是巨大的，因此，将干预治疗措施融入家居环境的设计中是必要的。本文将运用文献综述的方法对干预治疗自闭症儿童的方法进行阐述，结合现有的智能家居技术为自闭症干预治疗手段与智能家居的结合运用提出建议和运用手段。为研发具有干预治疗自闭症儿童效果的家居系统提出理论依据。

关键词：自闭症儿童;家具设计;干预疗法;智能家居;智能交互

引言

       自闭症，是由神经系统疾病引起的广泛性发育障碍自闭症[1]。不论是文献记录还是日常生活的关注，人们对自闭症的研究都有超过70年的历史。但是，我们仍然无法得出明确的结论解释它的病因，因此没有办法抑制这种疾病的发生。从文献数据中得知，我国的自闭症患病率为2.8％左右，以此速率估计，至少有多于1100万左右的自闭症患者，其中包括约200万0-14岁的自闭症儿童，年增长率接近20万。

一、研究现状

（一）自闭症文献研究现状

       治疗自闭症的黄金时期是婴幼儿时期，如果不能对患者进行及时的康复训练，患者成年后将几乎不具有社会性，难以生存。一些具有强烈攻击意识的患者也可能造成社会伤害。该病症目前只能通过现有的医疗手段、干预措施来减轻症状的严重程度，因为它是一种没有办法治愈的病症。而研究表明，在自闭症患者婴幼儿时期进行早期干预治疗是最有效的方法。对于患者而言，早期干预治疗可以预防问题的发生，纠正异常行为，克服发育障碍带来的行为困难，并有效地激发他们的潜力，使他们能够按照正常生长规律成长。生活和成长环境对个人的影响是巨大的[2]，根据文献调研，如表1发现，虽然研究对自闭症的关注程度日渐增高，但是其社会关注度还是普遍较低。因此，为了让干预治疗自闭症的方法融入患儿的日常生活，将干预治疗措施融入家居环境的设计中是必要的。

（二）智能家居技术发展现状

1.发展现状

       中国的智能家居的发展历经多个阶段，现阶段，在自动化和智能先进技术的推动下，智能家居行业进入了快速发展时期。目前对智能家居的功能特性进行划分，可以将其分为六个模块：休闲娱乐系统、安全控制系统、室内环境系统、厨房和浴室电器系统、网络和通信系统、健康医疗系统，最终通过六个模块相互共同联动，实现全屋智能。从单体家居产品本身的角度去分析智能化家居的发展过程，可以分为三个阶段：（1）实现单体产品的家居智能。大小型家居企业都会对相应产品进行智能创新，例如，初创公司更喜欢小型家用电器，例如插座，立体声音响，灯，照相机等，而家用电器公司更喜欢大型家用电器，例如电视，冰箱，洗衣机，空调等。（2）实现每个产品间的家居智能。首先，不同类别的产品在数据方面可以通过数据集成和交互联通操作。而大多数此类跨产品数据交换和交互可能无法自发进行，只能进行人工干预，例如通过智能手表等产品读取运动数据和身体健康数据的数据，并通过恒温器传达手表的数据等。（3）实现系统化的家居智能。系统地实现智能是困难的，并且在此阶段可能无法实现，但这是跨产品数据交换和交互的结果。不同的产品不仅可以交换数据，还可以将其转换为活动行为，而无需用户的干预。例如，当智能床检测到用户对温度的适应度发生变化时，空调将自动启动，或者浴室系统检测到湿度过高开始自动除雾，并且通过排水器智能实现排水等。基于发展需要，智能家居在交互技术上的需求逐渐增大。因此，根据文献分析，未来智能家居行业可能会在IOT（物物相连网络）生态的建立、语音识别、智能电视、家庭场景自动化、语音助手、图像识别、屏幕交互等方面[3]加强用户和产品以及环境的交互性。

2.技术现状

       目前市场常见的智能控制手段有四种，其中传感器在高级智能阶段有很重要的作用。第一是手机控制。对于大部分用手机操控的产品而言，强调的是远程操控[4]，或者App交互界面功能的联动控制。第二是组合控制法。它涉及使用各种控制方法，例如触摸，手势控制和语音助手。例如，语音控制更多地体现在电视和智能扬声器等产品中，而手势控制可用于水杯，空调和扬声器。第三是感应式控制。如灯光会通过感应人的存在而自动亮灭，再如人离开房间时空调将自动调整为28℃，以节省电力。第四是通过计算机算法达到系统化全屋智能控制。目前，一些制造商实际上正在尝试实现这一目标。例如，如果将智能手环放在电视机附近，则电视机会识别出人员离得太近，会自动降低屏幕的亮度或暂时降低屏幕的亮度。如果想让智能家居中的技术从被动变为主动，需要大量传感器的介入，例如温度传感器，亮度传感器，心率传感器等。

（三）家居智能交互在干预治疗自闭症中的运用现状

       目前，市场上现存的少数干预治疗自闭症儿童的产品功能单一。交互产品以智能陪伴机器人为主，但是，对于自闭症儿童的家具设计缺乏情感和人道主义关怀，缺乏系统的研究方法和交互技术的系统使用。从学术角度来看，该领域的研究符合工业产品设计的智能化发展趋势，具有早期干预教育功能的家具设计丰富了市场上自闭症儿童的产品类别;从设计的角度来看，研究采用了合理的构想，将会促进家具产品设计的发展。

二、干预治疗措施与智能家居的结合

       在智能家居发展前景较好的当代，如何将其与干预治疗自闭症儿童的措施结合在一起，是亟待解决的研究话题。

（一）干预治疗自闭症儿童的产品

1.自闭症干预治疗产品调研分析

       考虑到自闭症儿童的生理和心理认知特征，自闭症的介入治疗产品通常可分为三类：全面的感官训练，心理和情感缓解以及社交认知增强。这些干预产品的主要功能是刺激儿童的多样化感知和协调能力，减轻自闭症儿童的心理压力和焦虑，增强自闭症儿童的认知能力和注意力，并最终改善自闭症。儿童的社交能力。但是目前国内市场上极其缺乏针对自闭症儿童的产品，更不要提家具产品了。目前现有干预治疗自闭症儿童的产品基本以两种形式出现。一是锻炼感知觉为主的简单的器械和玩具，如十字咀嚼棒、手指按压器、平衡步行器、旋转铃铛、Synchrony（同步）面鼓等。二则是以锻炼认知能力的智能机器人，以智能交互产品为主，如Leka（乐卡）陪伴机器人、嗨小保等，如图1、2、3所示。同时国内外投入使用的干预治疗自闭症儿童的家居产品更是非常少，通常以功能单一，突出材料柔软特性，包裹性强，具有安全感的坐具为主如拥抱椅，如图4、5、6所示。

（二）干预治疗自闭症儿童的系统方法

1.干预环境

       自闭症儿童能参与这些干预训练的场所主要有两个环境。一是教育环境。是患儿生活所处的环境，多指感官训练的特殊教育学校和康复训练中心。在这些环境中训练主要用的方法有：行为分析疗法;感觉统合训练;语言疗法;听觉统合训练;游戏治疗;精神统合疗法;音乐治疗法;艺术治疗法;康复花园法等。二是家庭环境。对于一些病情轻微以及经济困难的家庭可以根据实际情况，并在医生建议下定康复方案，选择在家进行训练治疗;同时那些参加特殊学校训练结束之后可以结合家庭治疗也容易让病情的到更好的巩固。而家具作为上述两个空间中都有的客观产物，其设计在一定程度上也影响了自闭症儿童的日常生活，甚至是恢复训练。

2.干预训练方法

       目前，自闭症无法治愈，症状的严重程度只能通过现有的医学方法和干预措施来减轻，如表2所示。干预训练的方法主要有三类，如图7，即生理训练，心理训练和认知训练（图1）。这三种训练模式分别对应了自闭症患儿生理、心理和认知方面不同的病症，通过循序渐进的方式和顺序进行。例如，生理训练是为了改善儿童对各种生理感知的系统感知，并促进自闭症儿童各种生理功能的发展。但是，在某些干预培训中，自闭症儿童通常在干预培训中不是主动参与者。作为干预的目标，他们无法取得良好的培训效果。这是因为干预培训参与者经常无法完全满足儿童行为发展需求最重要的互动性，从而导致无法充分发挥自闭症儿童的潜力，这对自闭症儿童的恢复产生了一定影响。

3.与交互技术的结合的干预方法

       由于自闭症是一种脑部疾病，想要干预治疗其根源和重点将离不开心理认知层面的疏导。因此，家居智能交互技术以及干预治疗产品中的运用手段极为重要。在众多投入智能家居市场的智能交互技术中，同时运用于自闭症儿童辅助治疗交互产品的技术有虚拟现实技术、面部识别、语音助手、体感交互等。这些技术对应治疗不同阶段的自闭症患儿，从感知阶段训练到认知阶段训练，交互技术的运用会让辅助治疗手段更加有效，如表3。在这之中最高级的是深度学习的机器学习算法[6]。它可以用于治疗机器人，使其更自然地感知儿童的行为。深度学习系统使用分层的多层数据处理来改善智能系统发布的任务。通过人脸面部识别，判断儿童的参与程度，再根据自闭症患者的行为量表，观察儿童通过交互训练是否恢复一定的认知能力。其次最为常见的是基于PFGA（可编程门阵列）预处理模块的语言交互技术[7]，这类技术通过语音采集，在进行声音预处理、端点检测和提取单元与用户进行交互反馈，帮助回复患儿的社交能力和沟通能力。

三、设计方案

（一）智能家庭和干预治疗相结合

       本文结合智能家居的背景，结合孤独症干预治疗的手段，为智能家居产业的发展寻找一条新的途径，使智能家居产业实现发展突破，并开发与孤独症相关的智能家居产品。

1.增加视觉学习的内容

       很多孤独症儿童都遵循“视觉主义”。与声音相比，他们更擅长处理视觉信息。所以用图片信息来指导学习是个不错的主意。可在界面上引入大量图片，重现常见的生活场景、物体和表情，因此，循序渐进的教学步骤可使儿童习惯并适应环境。依据视觉治疗的心理学原理，由这些视觉资源呈现的情境信息，是人类心灵的暗示，是信息传递的视域。这个领域通过影响人的心理和判断来激发人的意识。与此同时，孤独症儿童在看作品时也能认识到他们的主要角色和自我意识。由可视化元素组成的心理角色能够更好地冻结孩子与应用程序交互时所呈现的象征意义，并让家长和指导人员能够更好地捕捉孩子的心理状态。

2.使用新的互动技术构建用户体验框架

       运用新的交互技术，如手势交互，虚拟现实，人脸识别，语音识别等。交互式设计的理念来源于人机界面设计，研究辅助治疗设计也必须遵循数字媒体设计的基本原理。策略层面是因特网产品移动应用的目标受众和设计目标[8]。区域层是内容要求、功能规格和结构。这一层是信息架构与应用的交互式设计，而框架层则实现了信息与接口的设计。表现层是为用户提供的最终视觉设计。

3.利用互联网云新技术实现感性设计

       尽管辅助治疗应用程序的交互功能还不够成熟。每一个程序都有特定的介入能力，但默认情况下，它包含了交互模块，比如一些奖励机制。使用诸如ZigBee[9]和Wi-Fi这样的互联网上的新云技术尊重用户，理解其核心需求并充分考虑用户使用过程中的情感满足是情感吸引的核心。图片与文字，动画效果与声音效果的结合，让使用者可以上传评论或提问。这样不但能提高使用者的满意度，也能显著增加使用者的黏性，也能帮助孤独症患者的家庭治疗。

（二）干预治疗自闭症儿童家具设计方法

1.充分考虑并依靠自闭症儿童本身具有的心理和生理以及行为特征进行设计，并且同时要遵循儿童家具设计的基本原则，安全性以及趣味性。

2.充分发挥家具设计的作用，能为早期干预治疗提供帮助，比如通过互动设计，建立自闭症儿童和周围的联系，增强他们的社交能力。

3.多感官设计，尽可能地通过更多的感官通道激发患儿的感知能力。比如触觉、视觉、音效等。

4.智能交互系统，尽可能增加智能元素，可以帮助患儿更好地恢复社交与沟通障碍。

5.颜色和造型依据来自于前文的视觉系统分析，虽然没有数据支持，但是大量资料显示根据从教人员以及调查结果显示，黑色、绿色、蓝色等冷色系比橙色黄色等暖色系更受患儿的喜爱，形态方面他们更倾向于规则图形。

（三）设计展示

1.设计构思

       通过总结，笔者主要想通过一套智能交互桌椅的设计达到干预治疗的效果。坐具方面将考虑安全包裹性以及可移动性和辅助运动等功能，桌类家具方面将会主要考虑互动性、辅助性等功能，结合调研以及对颜色、造型的总结，制作了思维导图，并根据思维导图绘制了初步的草图，如图8、9。

2.设计展示

       根据思维导图与草图，将本次课题设计分为两个部分，一个是桌子部分，一个是椅子部分。主要着重儿童桌的设计，如图10、11。

3.设计说明，如图12

       根据爆炸图，儿童桌设计主要分为三个部分，心理交互区、生理学习训练区和社交游戏区。三个区域得到桌面考虑到自闭症儿童的喜爱偏好选用的是规则圆形与蓝绿色作为基础元素进行组合。A.心理交互区：交互区的桌面有两块圆形区域，小的那块下凹2厘米，是用来装患儿喜爱物品，考虑到患儿的注意力极为容易被自己喜爱的物品吸引，并且大部分不喜欢事物的变化，因此让桌面有一块固定的区域可以来摆放这类物品，可以让他们在舒适的环境下生活和训练学习。大的圆形区域是一个交互区，内嵌电子屏幕，可以和目前市场上的交互产品进行结合设计，我做了一个简单的界面示意。桌面上的仿生耳朵是模拟动物的耳朵进行的设计，是两面向里的镜子，在自闭症儿童的干预治疗产品里常伴有镜面的设计，目的是提高孩子的面部识别能力，提高认知能力。而这里的仿生耳朵可以换成以上两种，根据患儿的需要和椅背后的进行配合搭配。B.生理学习训练区：中间较大的桌面是训练学习区，两只可替换的仿生耳朵设计在这块区域里充当的是毛毡板的作用，上面可以粘一些训练的认知卡片，方便孩子进行恢复训练和学习。桌面正对面的柱形训练器连接在耳朵之间，患儿可以在桌子背面进行平衡性仪态恢复训练。同时这里的设计也是一个交流区，可以让亲子在这几根柱形训练器两侧进行互动交流。C.社交游戏区：游戏区是由两层桌面板构成，第一层是指压板，患儿可以通过触压模拟不同的形状，并且感受材质。第二层是普通桌面板，当桌面板拿起时第一层指压板才能压下去，放进去时可以当作圆形拼图使用，帮助恢复患儿的社交认知互动能力。D.椅子和材质：椅子作为本次设计的次要家具，主要体现了包裹性和配合训练桌的形态一致性。为患儿的生活与训练提供一个可以放松的环境，并且仿生设计可以吸引孩子的注意力，根据调研结果，很多孩子存在坐不住的行为，希望可以通过这里吸引他们的注意力。另外，在材质方面，三块区域桌边都采用了一圈淡蓝色的有纹理材质，可以通过不一样的材质提高患儿的触觉认知。

四、结语

       虽然目前国内的市场缺乏用于自闭症干预治疗的产品，但是所有事物总是宁缺毋滥，因此，研究人员要做的不是多，而是精准。无障碍设计虽然广义上说是为所有人提供设施设计，但是，对于特殊儿童，特别是这样一群被边缘化的孩子，他们几乎不被关注，虽然与之相关的市场份额并不大，但这还是一项值得研究的课题。同时，为了切合智能家居发展的趋势，恰逢现有智能家居技术技术亟待创新并缺少突破口，为了将干预治疗自闭症儿童疗法融入患儿生活的观念，我们应充分利用现有的智能交互技术，总结相关市场产品的运用情况，为自闭症儿童干预治疗中智能交互技术运用的部分提出可以依据的理论研究，并结合实际为相关家具产品和家居系统的设计做出知识贡献。

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