時間：2024-02-08 14:48:32
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人體工程學的重要性，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
摘要：人類總是離不開賴以生存的空間范圍，總是要去營造適合于自身工作和學習的環境，制造出能夠滿足人們生活質量和工作效能的物品，所以人體工程學是建筑、室內、家具、產品等設計不可缺少的基礎學科。我們要充分利用人體工程學，以達到高效、安全、健康、舒適的設計目的。
關鍵詞：人體工程學；設計；舒適；健康
人體工程學主要研究科技和空間環境與人類之間的交互作用。在實際的工作、學習、生活環境中，人體工程學者應用相關學科知識進行設計，以達到人類安全、舒適、健康、工作效率提高的目的。
在我們生活的周圍，無處不存在與人體工程學相關的東西。我們上下的樓梯、坐具、家具、電腦、鍵盤、筆、垃圾箱等等，很多都或多或少地體現著人體工程學的應用。正因為這些運用，才使得我們的生活如此的方便、舒適。沒有這種符合人體工程學的設計，生活可能不堪設想。
比如這樣一些不符合人體工程學的例子：手機的開機鍵關機鍵設置不合理；座椅的靠背設計不符合人體脊椎曲線；有的樓梯臺階高度設計不合理，走起來很累；公共場地的面積與實際需容納的人數不匹配，造成人員擁堵；有的公交車上的扶手設計也不合理，沒有考慮乘客的身高因素，統統設計為同一種高度，矮個子的人夠著很困難；兒童用的藥品藥盒沒有采用安全蓋，造成醫療事故；有的產品開啟不方便，鎖扣設計不合格，等等。
人體工程學有關于人體結構的諸多數據對設計起到了很大的作用。了解了這些數據之后，我們做室內設計時就能夠充分地考慮這些因素，做出合適的選擇，并考慮在不同空間與圍護的狀態下，人們動作和活動的安全，以及對大多數人的適宜尺寸，并強調其中以安全為前提。比如，家具的設計就要適合人體靜態和動態時的特殊尺寸要求。同時，人們為了使用這些家具和設施，其周圍必須留有活動和使用的最小余地，這樣才不會使得活動在其中的人感覺約束、拘謹。另外，顏色、色彩及其布置方式，都必須符合人體生理、心理尺度及人體各部分的活動規律，以便達到安全、實用、方便、舒適、美觀之目的。人體工程學在家具設計中的應用，就是特別強調家具在使用過程中對人體的生理及心理反應，并對此進行科學的實驗和計測，在進行大量分析的基礎上為家具設計提供科學的依據。同時，把人的工作、學習、休息等生活行為分解成各種姿勢模型，以此為研究家具設計，根據人的立位、坐位和臥位的基準點來規范家具的基本尺度及家具間的相互關系，
坐具是日常生活中我們用到最多的用品。作為家具一員，其重要性不言而喻。因而，坐具中的人體工程學知識運用則顯得格外重要。一旦椅子不符合人體要素，則會帶來很多麻煩。例如椅子的靠背如果設計不當，人坐在上面會感覺很累，后背很別扭，長期下去，脊椎可能受到不同程度的損害。
居家生活中，勞動量比較大的地方非廚房莫屬了，櫥柜的尺寸和各項家具的擺放及材料色彩的選用極大的影響了人們在廚房的工作效率，在新的廚房概念中，廚房不僅是燒菜的地方，還應該是娛樂、休閑、朋友聚會、溝通情感的家庭場所。“廚房新生活”傳達了一個全新的生活概念。在選購櫥柜時不僅要注意柜體面材的選擇，在進行廚房設計時，還應該考慮合理的作業流程和人體工程學設計。以清潔餐具為例，習慣上，在清潔水池上方吊柜存放餐具，如果沒有按科學的測量，操作起來的結果，就像漫畫里的人物，拿放物品非常費勁。如果按人體工程學的原理加以設計，加寬水池的寬度，延展的寬度作為后操作臺，同時降低吊柜的高度，只是改變一點，就可以把工作的強度降到最低。以烹制食品為例，普通的操作臺與吊柜之間的高度設計不夠合理，操作起來，阻隔視線，一不小心，還有碰頭的危險。當人體工程學巧妙的融入櫥柜設計中，一切就不同了。以吊柜的開啟方式為例，吊柜是櫥柜中重要的組成部分，存放物品時，吊柜的開啟方式，直接影響使用是否方便。傳統的開啟方式占用空間，上掀柜門方便好用，也利于美觀。以柜子與大抽屜的類比為例。如果我們用柜子儲藏物品，取物時，要打開柜門，蹲下才可以拿到物品。如果用抽屜儲存物品，拉開抽屜，就可以看到全部的物品，輕松取物。一切都是那么輕松和舒適，人體工程學在櫥柜設計中的運用，讓舒適的生活在廚房中精彩上演。
同時，家具設計還要因人而異，因地適宜；家具的造型設計、材料的選用及搭配、裝飾紋樣、色彩圖案等則更多地考慮了人的心理需要。如老年人房間的家具造型端莊、典雅、色彩深沉、圖案豐富等；青年人房間的家具造型簡潔、輕盈、色彩明快、裝飾美觀等；小孩房間的家具造型色彩跳躍、造型小巧圓潤等。材質的軟硬、色彩的冷暖、裝飾的繁簡等都會引起人們強烈的心理反應。由此，良好的家具設計可以減輕人的勞動，節約時間，使人身體健康，心情愉悅，而良好的家具設計得益于正確地使用人體工程學原理。
人體工程學對我們設計的要求提出了新的高度、新的設計理念，我們只有認真將人體工程學理論貫徹到生活的每個設計角落，才真正能滿足現代人的生活，才能讓這個世界更加舒適多彩。
一、環境設計專業人體工程學課程的教學目標
環境設計專業涵蓋的內容廣泛，既包括人們使用的家具、設施，又包括人們生活的室內外環境。作為設計專業課程之一的人體工程學的學習應該達到這樣幾個目標：
首先，為確定空間場所范圍提供依據。最主要的因素是人的活動范圍和設施的數量尺寸。
其次，為設計家具、設施等提供依據。家具、設施的主要功能是使用，因此，無論是人體家具還是儲存家具都要滿足使用要求。
最后，為確定感覺器官的適應能力提供依據。人的感覺器官在什么情況下能夠感覺到刺激物，什么刺激可以接受，什么刺激不能接受，這是人體工程學的一大重要課題。
二、環境設計專業人體工程學課程的現狀分析
在實踐教學中發現的問題，分析如下：
1.學生
（1）學習的積極主動性不夠，被動學習的情緒明顯。因為學生對人體工程學在環境設計實踐中的重要性缺乏切身體會。
（2）實踐中運用人體工程學時，各種因素的復雜性會給學生的主動學習設置思想障礙。即便在教師的引導下，從學生日常接觸的繪圖桌椅、餐廳桌椅、會議室桌椅、學生寢室臥具、學生寢室環境、洗漱間環境、教室環境、餐廳環境等典型的室內，外環境入手，引導學生思考并討論這些家具和環境在使用中造成種種不便的原因，也會因為問題的復雜性造成積極主動學習的障礙。
（3）環境設計類學生大都為藝術類考生，邏輯思維能力較差，思維方式比較注重感官而缺乏理性。在實例講解中，大量的尺寸分析，除考慮各種人體靜態尺寸、動態功能尺寸外，還要考慮一定的使用狀態、使用方式等，這些因素之間的相互作用，最終會導致設計結果的不同。因此，只有嚴密的邏輯思維能力、精益求精的設計態度，才能設計出真正符合人體工程學需要的家具或環境。
2.教師
（1）大部分教師注重理論教學，而不是以提高學生的興趣、培養學生正確的設計思維為教學目標。目前的人體工程學教材內容偏重理論、原理、公式、數據，較為枯燥，使藝術類學生容易產生厭學心理。這就要求教師根據學生的實際情況和專業的重心適時調整教學計劃，提高學生的學習興趣，鍛煉他們的人體工程學設計思維。
（2）注重理論的全面性，忽略解決單個實際設計問題的精確性。大量的理論教學使學生有了一些人體工程學的設計意識，但針對實際問題時，學生往往手足無措，教師應注重對學生實踐的指導。
三、教學改革的主要思路
1.教學模式上
（1）以案例教學為主，拋磚引玉。課程各章節內容的安排應以經典案例空間為切入點，提出案例，先讓學生討論如果自己遇到這樣一個設計項目，應考慮人體工程學的哪些因素、應如何設計？讓學生充分討論，各抒己見，既能活躍課堂氣氛又能加深學生的印象。將學生的討論結論歸納一下并一一列出，同時記錄學生疑惑的內容，讓學生帶著疑問去聽課，并要求課程之后讓學生自己解決遇到的問題，不明白之處教師再給予指點和糾正。
（2）以實踐教學為目的，理論指導實踐。環境設計是一項實踐性較強的專業，所有的理論都是為了使學生在日后面臨實際設計項目時能有法可依、有據可循。人體工程學課程是直接服務于環境的使用者――人的，因此，環境設計專業人體工程學課程應以面向實踐為主要目的。課堂上教師講解的各種案例，學生可能會感覺離自己很遙遠。針對這樣的情況，教師應帶領學生走出課堂，面向真實的設計項目，親身體驗設計項目時面臨的種種問題，這樣才會有更迫切的解決問題的愿望和沖動，上課時才能積極思考、主動學習，取得事半功倍之效。
2.教學方法上
（1）納入豐富的多媒體手段。現在的多媒體已經廣泛地應用到學校課堂中了，教師上課不再是傳統的言傳身教，而是集言、聲、樂、動畫、媒體剪輯為一體的生動有趣的視、聲覺盛宴，眾多高校每年一次的多媒體課件比賽，也證明了高校對教師多媒體技術的重視。為了削弱人體工程學給學生帶來的枯燥感，教師在多媒體制作上應花一番心思，不僅僅加入圖片和文字，也可以加入一些視頻，如國內外著名設計師的設計思想、某款著名家具的設計思路等，以拓寬學生的視野，增強他們對設計專業的喜愛。
關鍵詞:人機工程學;機械工程;人性化設計
中圖分類號:F8 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2010)06-0314-02
0 前言
人機工程學是一門運用系統科學理論和方法,正確處理人、機、環境之間的關系,研究人――機――環境系統相互作用及最優組合的工程技術科學。其研究的對象是人在某種工作環境中的解剖學、生理學和心理學等方面的各種因素;其研究的內容是人和機器及環境之間的相互作用;其研究的目的是提高工作效率,保證人的健康、安全和舒適性等問題。
機械設計是一項極其復雜的工程,在設計過程中不僅需要設計人員考慮機械的材料、力學、溫度、工作環境、工作強度和頻率等因素外,還要求充分考慮人 ――機――環境之間的關系。因而人機工程學在機械工程領域,扮演著非常重要的角色。人們在設計機械產品的時候會因為所設計的作業空間的不同,顏色、溫度、亮度等因素考慮角度的不同,對人的作業效能和作業疲勞等方面考慮的不同,使同一種機械產品在工作中產生不同的效果。這些效果可能表現在工作效率的不同,工作者安全的保障與否,工作者工作時間的長短差異等等。因此,在機械工程中,我們一定要綜合考慮人、機、環境三者之間的關系,不僅要注重工作效率,還要注重作業人以及環境。
1 人機工程學的應用技術
人機工程學是一門新興的邊緣學科。它是運用人體測量學、生理學、心理學和生物力學及工程學等學科的研究方法和手段,綜合地進行人體結構、功能、心理以及力學等問題研究的學科。通過人機工程學的研究與應用,可為機械設計中考慮“人”的因素提供人體尺寸參數;為機械設計中考慮“物”的功能合理性提供科學依據;為機械設計中考慮“環境”因素提供設計準則;為進行人、 機、環境系統設計提供理論依據。
1.1 人體尺度在機械工程中的應用
為了使各種與人體尺度有關的設計對象能符合人的生理特點,讓人在使用時處于舒適的狀態和適宜的環境之中,就必須在設計中充分考慮人體的各種尺度。在進行各種機械、設備、設施和工具等的設計時,首先要考慮的問題就是如何使它們適合于人的形態和功能的范圍的限度。例如,所有的作業動作都必須在人的肢體活動所能及的范圍之類,其高低位置必須與人體相應部位的高度位置相適應;同時還要考慮將其布置在人操作方便,反應最靈敏的范圍之內。其目的是為了提高設計對象的宜人性,讓使用者能夠安全、健康、舒適、高效率的工作,從而有利于減少人體的疲勞和提高人機系統的效率。
人體不同部位的尺寸在機械設計中扮演著不同的角色,現舉一些人體主要尺寸的應用原則:
(1)肘部高度:對于確定柜臺、梳妝臺、廚房案臺、工作臺、以及其他站著使用的工作表面的舒適高度,肘部高度數據是必不可少的。通過科學研究發現,最舒適的高度是低于人的肘部高度7.6cm。休息平面的高度大約應該低于肘部高度的2.5-3.8cm。
(2)大腿厚度:這是設計柜臺、書桌、會議桌、課桌、家具及其他一些室內設備和為人們提供座位的設備的關鍵尺寸。要是大腿和大腿上方的物體有一定間隙。
(3)立姿垂直手握高度:可用于確定開關、控制器、拉桿、把手、書架以及衣帽架等等的高度。
以上只是列舉了一部分。在設計過程中要充分考慮人體的各種尺寸,使設計出來的產品讓人用著舒服,并盡量減輕人的疲勞感;同時還要注重工作效率的提高。
1.2 人體機能的應用
人主要有9個子系統,其中與外界直接發生聯系的主要有三個系統,即感覺系統、神經系統和運動系統。人在人機系統中作用過程大致如圖1。
圖1由圖可知,要使系統有效運行,要求人體各部位協調工作。感覺器官感受外界的信息;大腦理解和決策信息;運動器官執行相應的動作。
1.2.1 感覺系統
不同的感覺通道有不同的適應場合。例如視覺通道適合傳遞比較復雜或抽象的信息,比較長或需要延遲的信息,與空間方位、空間位置有關的信息等;聽覺通道傳遞比較復雜的信息,短的或無需延遲的信息,與時間無關的信息,快速響應的信息等;觸覺通道適合非常簡明的、需要快速傳遞的信息,經常用受觸摸的機器或裝置的場合等。
當我們的信息用視覺通道傳遞時,我們設計機械裝置時,要綜合考慮人的視角與視力,視野與視距,中央視覺和周圍視覺,色覺與色視野,暗適應和明適應等各方面的因素。例如眼睛沿水平方向運動比沿豎直方向運動快而且不宜疲勞;視線的變化習慣從左到右,從上到下;顏色對比與人眼也有一定關系,所以危險等信號標志都用紅色。
當信息用聽覺通道傳遞時,要綜合考慮聲音的頻率,動態范圍,人耳的方向敏感度,掩蔽效應等。同時,還要注意考慮人耳的安全。
1.2.2 神經系統
通過感覺通道傳入的信息,在大腦中樞進行復雜的處理。大腦處理信息的速度以及對信息的記憶活動等都具有很重要的意義。對于人腦反應的速度,我們在設計產品的過程中不能使之快于人腦的速度。同時,我們又要充分利用人腦的記憶功能,進行復雜只能活動的能力,來合理設計,從而提高效率,創造價值。
1.2.3 運動系統
運動系統是人體完成各種動作和從事生產勞動的器官系統。骨的功能,各種關節的活動范圍,肌肉的強度與力度等,都是我們設計機械器件時應該考慮的。例如關節必須處在一定的舒適調節范圍內。對于肢體的運動,要考慮肢體的出力范圍,運動范圍,動作速度與頻率等。
因此為了使操作者可以靈活、方便、快捷地執行動作,我們要考慮作對象的空間與操作者肢體所能及的范圍的關系,完成工作所需要的力與操作者可以提供的力之間的關系等。
2 環境因素的影響
在機械設計中經常要考慮的環境因素很多,如溫度、濕度、照明、噪聲、振動、粉塵、風力及有毒物質等;隨著人類生產活動領域的擴大,影響因素還有失重、超重、異常氣壓、加速度及電離輻射等。設計者必須全面考慮各種條件和要求,將環境因素和人的因素與機器的所要達到的要求結合起來進行綜合分析和決策,求得正確的解決方案。
3 結束語
綜上所述,現代機械工程的設計階段要充分考慮人機工程學原理,進行人性化的設計。綜合考慮環境因素,人的因素在設計中的影響。在保證工作者舒適、安全、健康、方便、快捷、靈活工作的同時,保證工作效率,尋求更優更高效的方法,找到人――機――環境間的最佳組合。
參考文獻
[1]丁玉蘭.人機工程學(第三版)[M].北京:北京理工大學出版社,2005.
[2]李建中,曾維鑫,李建華主編.人機工程學[M].南京:中國礦業大學出版社,2009.
[3]嚴楊.人機工程學設計應用[M].北京:中國輕工業出版社,1993.
關 鍵 詞：圖像處理類軟件 人機工程 軟件界面 交互設計
1.界面設計中的研究方法
1.1人機工程學簡介
人機工程學（Er g o n o m i c s），在美國有人稱之為人類工程學（Human Engineering），在歐洲有人稱之為人類工效學（Engonomics），日本稱之為人間工學，其他國家大多引用西歐的名稱。人機工程學不同的命名充分的體現了人機工程是“人體科學”與“工程技術”的結合。從科學性和技術性方面，人機工程學可以這樣定義：人機工程學是研究“人-機-環境”系統中人、機、環境三大要素之間的關系，為解決系統中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學。[1]
現代人機工程學研究的方向是：把人-機-環境系統作為系統來整體研究，以創造最適合于人操作的機械設備和作業環境，使人-機-環境系統相協調，從而獲得系統的最高綜合效能。隨著時代的發展，人機工程學也將緊隨科學技術的發展而發展，與其他學科的相互交錯相互滲透更加深入。[1]軟件界面設計中也普遍運用到人機工程學，其中的人是用戶，機是指軟件，而環境則是界面。如何處理好人-機-環境的關系，是設計人員需要著重考慮的。
1.2人機工程學在軟件界面設計中運用的重要性
以用戶為中心（user centered）是一種設計思想，而不是具體的設計方法"它來源于以人為本的設計價值觀，認為機器應該適應人，減輕人的體力和腦力負擔，成為人的輔助者。[3]運用人機工程學原理去研究軟件界面設計，真正的將一款軟件設計成為用戶服務的軟件，與未考慮以用戶為中心的軟件界面設計相比，其優勢在于以下幾個方面：1.讓用戶獲得更加高級的使用感受。人機工程學可以為界面設計提供大量的數據，以優化界面排布、色彩、圖形文字大小等。讓用戶在使用過程中更加愉悅，軟件的交互感更強。2.提高軟件工作效率。以用戶為中心的設計可以研究用戶在使用過程中最關注的地方，著重將用戶使用和頻率高的部分優化，進而提高工作效率。3.提升軟件自身價值。如今軟件市場競爭激烈，圖像處理類軟件更是是如此。一款軟件能夠從眾多軟件中脫穎而出，被大眾所認可，在豐富完善軟件功能的同時，也需要有一個讓用戶滿意的界面。
1.3人機交互特點
人機交互（Human Computer Interaction）是指人與機器之間的信息交互，故可稱為人機對話或人機通信。為和研究的內容靠近，本文的人機交互僅限于人與計算機系統的交互。這里所說的“交互”指的是信息交換，即計算機用戶與計算機系統（如軟件、硬件）之間的信息交換。[1]
人機交互的特點主要有兩個：第一是人與機交互是雙向的，即人傳達給機器一個信息，同時機器還會反饋給人一個信息，這樣人和機器就實現了對話，這種對話語言就叫做交互。第二是交互手段的多樣性。早前人機對話僅僅是通過鼠標、鍵盤來實現的，但是隨著技術的不斷進步，這種對話語言呈現多種形式，例如聲音、觸摸。交互手段的增加意味著人與機器對話更加便利、準確，進而增強了用戶體驗。
2.圖像處理軟件簡介和特點分析
計算機軟件大體分為兩大類，一類是系統軟件，另一類是應用軟件。其中操作系統就是最基本的系統軟件，比如Windows、Linux、Mac等；應用程序則十分豐富，可以細分成許多小的類別，其中圖像處理軟件就是其中重要的一個類別。
照片處理軟件是一類對數碼照片進行分析、修復、美化、合成等處理的軟件，在圖形圖像處理領域，照片處理軟件屬于圖像處理軟件的分支，是專門針對數碼照片工作的軟件。[2]
2.1 圖像處理軟件特點
軟件呈系列性。現在許多大公司都將自身的軟件群組成系列，共同進行推出、更新以及維護，這樣做的好處在于公司橫向產品線較長，為方便管理這些軟件，推出了系列產品來。
操作區域最合理化。圖像處理類軟件屬于工作軟件，在使用過程中，用戶需要使用大量不同類型的工具，并且盡可能觀察到更多圖片的細節。
用戶需求不同。對于普通用戶來講，需求層次較低，僅僅需要簡單的圖像處理功能。對于設計師來說，則需要更加強大的圖像處理功能，滿足復雜作圖的需求。
應用領域范圍廣。許多行業都有對于圖片處理的需求，典型的行業有：平面設計、工業設計、計算機設計類：包括網頁設計，軟件界面設計，交互設計等等、攝影。隨著軟件功能的不斷擴大，現在的圖像處理軟件還可以制作簡單的動畫和三維效果的圖像，因此還可以應用于影視、建模等領域。
3.圖像處理類軟件界面設計中人機交互的詳細研究
目前主流圖像處理軟件數量較多，同時不同軟件定位也各不相同。專業的圖像處理軟件有Adobe的photoshop系列；基于應用的處理管理、處理軟件picasa等，還有國內很實用的大眾型光影魔術手，非主流軟件有美圖秀秀，動態圖片處理軟件有Ulead GIF Animator，gif movie gear等。[2]通過幾款有代表性軟件的界面進行分析，得到了一些規律，并且加以人機工程學原理分析。
3.1 軟件界面設計內容
軟件用戶界面作為計算機軟件與用戶之間的交流橋梁，應具備美觀、易懂易操作、易學習、用戶友好等特點，因此軟件界面設計越來越受到重視。軟件界面設計具體包括啟動界面的設計、軟件整體框架風格設計、按鈕控件設計、窗體面板設計、菜單界面設計、圖標設計、軟件產品包裝等多領域設計。
用戶能夠直接接觸到軟件的地方即是設計人員需要考慮的地方，界面設計具體包括以下幾個內容：啟動界面設計、整體框架界面風格設計、工具面板設計、菜單欄設計、圖標設計等。啟動界面：啟動界面是用戶使用軟件必然見到的一個畫面，由于很多圖像處理軟件啟動過程中需要加載大量的程序以及插件，往往需要較長的時間，同時啟動速度也與用戶電腦的硬件配置有關系，因此有時用戶會長時間面對這個畫面。整體框架界面風格設計：軟件框架界面的風格可以傳達出軟件的定位。或者說框架設計是一款軟件界面的靈魂，它決定了整個軟件的風格走向。工具面板設計：工具面板是使用者接觸最多的部分，因此在設計過程中應具有更好的交互感，簡單易用則是它的設計原則。菜單欄設計：菜單欄是每款軟件都保留的部分，軟件的所有功能都能在菜單欄里找到。圖標設計：圖標廣泛存在于軟件界面之中，圖形語言的信息傳達是通過圖形的視覺形態傳達圖形的指涉含義，是形義共同作用的結果。圖形與圖像的直觀性和通識性克服了文字語言交流中的障礙、準確快速地傳遞著信息。
3.2 人機工程學在其中的應用
前文總結了圖像處理類軟件在界面上的特點以及人機工程學方法運用到軟件界面設計中的重要性，因此在軟件設計中必然加入人機工程學研究理論和研究方法。以下從人機工程學的三個方面來探究圖像類軟件界面設計規律。
3.2.1 設計心理學在其中的運用
圖像處理類軟件的用戶基本可分為兩大類，一類是專業用戶，另一類是非專業用戶。兩類用戶對于軟件的功能需求基本相同，都是處理圖像，但是不同點在于需求程度不同，專業用戶需要對圖像進行更高級更復雜的處理，而非專業用戶則需要快速簡單有效的處理。根據不同種類用戶的需求，軟件在自身界面設計上也進行了相應的調整，分成了許多模塊，讓不同用戶都享有自己的使用空間，進行高效的操作。
用戶使用感受也是設計心理學研究的一大方向，不同軟件可以傳達給用戶不同的使用感受。軟件在設計過程中注重用戶的使用感受，這就是人性化設計。人性化設計是指在產品設計過程中充分考慮使用者生理和心理結構、思維方式等，使人的生活更加方便、舒適，是科學和技術在藝術與人性處的契合點[3]。人性化設計最核心最本質的理念是“以人為本”。軟件界面中的“以人為本”設計體現在：界面的視覺效果“賞心悅目”，界面的布局合理以及界面的層次邏輯清晰。
3.2.2 人體測量學在其中的應用
一個軟件界面中的信息交錯復雜，在界面設計時要考慮不同信息的布局。根據人體尺寸中人轉動眼睛和頭部時的能見度圖像可知，要把最重要和最經常使用的信息盡可能設置在視野中心3°范圍內，一般性的信息在20°～40°內，次要信息設在40°～60°范圍內，對于80°以外的視野范圍，因視覺認讀效率低一般不宜顯示信息。[4] 人眼的水平運動比垂直運動的速度快而且幅度寬，因而顯示信息排列的水平范圍應大于垂直范圍。[4]
在圖像處理類軟件界面中，圖像的顯示是最重要的部分，因此設置在界面中心位置，操作工具顯示信息為次要信息，設置在圖像兩側。界面的上部和下部則顯示不重要的信息和一些使用頻率低的按鈕。
3.2.3 認知心理學在其中的應用
認知心理學的應用主要是兩個方面，1.對界面進行信息結構劃分。按心理學要求，用戶界面中信息的排列應當符合操作信息的邏輯性，因此應該把顯示根據所傳遞的信息或功能進行分組排列。這就涉及到了信息結構的設計，在人機工程學中可以運用卡片分類法和集簇分析法對信息結構進行定量分析，最后以樹狀圖表達出來以供設計人員參考。2.提醒提示的運用。人的記憶是不完善的，經常會有遺忘的情況發生。因此在界面設計中對于需要注意的重要信息應設置取樣提醒裝置，提醒操作著對某個特別的信息源進行取樣。根據人的知覺特性，可以采取亮的、彩色的及變化的特征來引導人的視覺注意。 [4]
4.結語
現如今軟件界面設計倡導“人性化”，“以用戶為中心”的理念，因此在軟件界面設計中加入了人機工程學原理，使得軟件界面在用戶使用過程中更加順暢，提高工作效率。同時根據圖像處理類軟件的特點，運用人機工程學研究方法，為圖像處理類軟件界面的設計提供參考。
參考文獻
[1] 陸敏.基于人機工程的軟件界面設計研究[D].江蘇：南京航空航天大學機電學院，2008.
[2] 季慧.圖像處理軟件界面設計研究[D].湖南：湖南大學軟件學院，2011.
關鍵詞：人機系統；環境條件；人因工學
0 概述
人機工程學和環境心理學都是近數十年發展起來的新興綜合性學科。過去人們研究探討問題，經常會把人和物、人和環境割裂開來，孤立地對待，認為人就是人，物就是物，環境也就是環境，或者是單純地以人去適應物和環境對人們提出要求。而現代室內環境設計日益重視人與物和環境間以人為主體的具有科學依據的協調。因此，室內環境設計除了依然十分重視視覺環境的設計外，對物理環境、生理環境以及心理環境的研究和設計也已予以高度重視，并開始運用到設計實踐中去。
人機工程學是研究人的特性及工作環境與機器相匹配的科學。在室內環境中，它把人和室內視為一個有機結合的系統，指出室內環境應該具有什么樣的條件才能使人付出適宜的代價后可獲得整個系統的最佳效益。人機工程學不僅涉及室內工程技術理論，還涉及人體解剖學、生理學、心理學以及勞動衛生學等。認真研究這門科學，可以創造出最佳設計和最適宜的條件，使人機實現高度協調統一，形成高效、經濟、安全的有機系統。
如何讓機器及室內工作環境的設計，能更適合人的生理、心理特點，讓人在作業當中，能夠感受到舒適和便捷，以至融洽和滿足？這些問題，由于會讓您覺得新奇而又全無頭緒，或者說天真而又脫離實際，或者過于簡單和平易近人，因而覺得是無須專門來研究和思考的問題。但是就這個問題在發達國家已發展出了一個影響巨大的現代學科――人機工程學，我國也已在近20年取得了長足的進展。
1 什么是人機工程學
人體工程學（Human Engineering），也稱人類工程學、人因工學或工效學（Ergonomics）。其為一門多學科的交叉學科，研究的核心問題是不同的作業中人、機器及環境三者間的協調，研究方法和評價手段涉及心理學、生理學、醫學、人體測量學、美學和工程技術的多個領域，研究的目的則是通過各學科知識的應用，來指導工作器具、工作方式和工作環境的設計和改造，使得作業在效率、安全、健康、舒適等幾個方面的特性得以提高。
人機工程學從不同的學科、不同的領域發源，又面向更廣泛領域的研究和應用，是因為人機環境問題是人類生產和生活中普遍性的問題。聯系到室內設計，其含義是：以人為主體，運用人體計測、生理、心理計測等手段和方法，研究人體結構功能、心理、力學等方面與室內環境之間的合理協調關系，以適合人的身心活動要求，取得最佳的使用效能，其目標應是安全、健康、高效能和舒適。人體工程學與有關學科以及人體工程學中人、室內環境和設施的相互關系。
2 人機工程學與室內環境研究的迅速發展
人機工程學的各個分支學科的研究，都在一定程度上具有人機工程學研究的性質。所有這些思想和方法經過長期和零散的醞釀，在二戰時期獲得了突破性的進展，從此也奠定了人機工程學被視為成熟的現代學科的地位，在世界范圍受到重視并被視為工業的推動力之一。這種情形的發生，是因為戰爭中復雜武器的發展，使得人機協調問題的突然激化。例如，空戰和殲擊機提出對飛行員的體能和智能要求，使得人員的選拔和培訓難度不斷增大，促使在飛機的儀表顯示、操縱工具和飛行員座椅及周圍環境等部件的設計中，不得不加大對人的因素的考慮，進而帶動了有關的技術和方法的迅速發展。
人機工程學作為一個工程學科，其研究常常是圍繞具體的現實問題而展開。例如，由于航空航天活動對人類生理適應性和工作能力的挑戰，促進了航空航天醫學的發展，在北京航空航天大學飛行器設計與應用力學系，也較早設立了人機環境專業的教學和科研；由于工業生產中職業病的廣泛危害，在北京醫科大學公共衛生學院也開展了包括坐姿作業導致的肌肉骨骼勞損、粉塵污染致癌等職業病學的研究，同時也就涉及作業姿勢、作業環境評價等方面的人機工程學的研究。
人體工程學在室內環境設計中的應用目前已開展有如下方面的應用：
（1）確定人和人際交往在室內活動中所需空間的主要依據根據人體工程學中的有關計測數據，從人的尺度、動作域、心理空間以及人際交往的空間等，以確定空間范圍。
（2）確定家具、設施的形體、尺度及其使用范圍的主要依據家具設施為人所使用，因而它們的形體、尺度必須以人體尺度為主要依據；同時，人們為了使用這些家具和設施，其周圍必須留有活動和使用的最小余地，這些要求都由人體工程科學地予以解決。室內空間大小，停留時間長短，對這方面內容測試的要求也越高，如車廂、船艙、機艙等交通工具內部空間的設計。
（3）提供適應人體的室內物理環境的最佳參數室內物理環境主要有室內熱環境、聲環境、光環境、重力環境、輻射環境等，室內設計時有了上述要求的科學參數后，在設計時就有可能有正確的決策。
（4）對視覺要素的計測為室內視覺環境設計提供科學依據人眼的視力、視野、光覺、色覺是視覺的要素，人體工程學通過計測得到的數據，對室內光照設計、室內色彩設計、視覺最佳區域等提供了科學的依據。
3 人機工程學與室內設計的情感和審美體驗――環境心理學①與室內設計
在闡述環境心理學之前，我們先對“環境”和“心理學”的概念簡要地了解一下。環境即為“周圍的境況”，相對于人而言，環境可以說是圍繞著人們，并對人們的行為產生一定影響的外界事物。環境本身具有一定的秩序、模式和結構，可以認為環境是一系列有關的多種元素和人的關系的綜合。人們既可以使外界事物產生變化，而這些變化了的事物，又會反過來對行為主體的人產生影響。
關于環境心理學與室內設計的關系，《環境心理學》一書中譯文前言內的話很能說明一些問題：“不少建筑師很自信，以為建筑將決定人的行為”，但他們“往往忽視人工環境會給人們帶來什么樣的損害，也很少考慮到什么樣的環境適合于人類的生存與活動”。以往的心理學“其注意力僅僅放在解釋人類的行為上，對于環境與人類的關系未加重視。環境心理學則是以心理學的方法對環境進行探討”，即是在人與環境之間是“以人為本”，從人的心理特征來考慮研究問題，從而使我們對人與環境的關系、對怎樣創造室內人工環境，都應具有新的更為深刻的認識。
環境心理學是研究環境與人的行為之間相互關系的學科，它著重從心理學和行為的角度，探討人與環境的最優化，即怎樣的環境是最符合人們心愿的。環境心理學是一門新興的綜合性學科，環境心理學與多門學科，如醫學、心理學、環境保護學、社會學、人體工程學、人類學、生態學以及城市規劃學、建筑學、室內環境學等學科關系密不可分。環境心理學非常重視生活于人工環境中人們的心理傾向，把選擇環境與創建環境相結合，著重研究下列問題：第一，環境和行為的關系。第二，怎樣進行環境的認知。第三，環境和空間的利用。第四，怎樣感知和評價環境。第五，在已有環境中人的行為和感覺。
對室內設計來說，上述各項問題的基本點即是如何組織空間，設計好界面、色彩和光照，處理好室內環境，使之符合人們的心愿。
設計必須是服務于人的，否則它便不能被稱作設計。人機工程學以人為本、從人的特點出發展開研究，這正符合了設計的訴求。現在設計師呼吁“人情味”的設計，其實這便是在產品的功能之外尋求最舒適宜人的產品表現方法，人機工程學為此提供了必要而日益充分的條件。我們可以從椅子靠背形狀的變化上看到人機工程學在設計“人情化”中的作用。椅背一度是筆直垂直于凳面的，無論靠背是高還是矮，人稍坐久了便會感到腰背部疲勞酸痛，常坐這種椅子還會影響骨骼的生長。隨后出現了斜背椅，椅背由外向內收，坐者可有依后而靠的動作，疲勞不適有所減輕，但坐久了仍會有不舒服的感覺。今天的設計師們依照人機工程學提供的人體數據和生理力學數據將靠背設計成適合大多數人背部形狀和無能無力態勢的曲線形，使人的背部有了充裕的活動空間而不乏承靠感，而椅背下半截的斜直線又對腰部起了隨托作用，可避免坐者久坐駝背的現象。在滿足椅子的結構與功能巧妙結合的前提下，設計師們又依據人機工程學中對審美的適應部分的內容，發揮聰明才智，用不同材質為椅子創造了千姿百態的美妙外觀，使椅子更大程度地滿足大眾的“幸福”要求。
再看看設計者們通過對人機工程學的掌握而作的色彩設計的成功范例。民用客機多因載客量大而體積龐大，巨型的客機雖然隨著科學技術的發展而有較高的安全系數，但其外觀上的笨重總給人不夠輕巧、安全的感覺。設計師們用巧妙的色彩搭配很好地解決了這個問題，白色和銀白色是看起來最輕的顏色，人們由它們可以聯想矯捷的海鷗、輕盈的云朵等，而且白色和銀白色都能很好地反向陽光，抵御強光的侵蝕。依據這樣的色彩特征，設計師們把客機設計成白色或銀白色，使巨大的機體瞬間輕盈起來。而飛機的起落架相對于巨大的機體顯得過于弱小，設計師們用厚重的黑色包裹它，讓它顯得堅硬而富支撐力。通過這樣的色彩設置，再大機型的飛機都如靈巧的鳥兒，讓人能夠放心乘坐。
3.1 室內環境中人的心理與行為
人在室內環境中，其心理與行為盡管有個體之間的差異，但從總體上分析仍然具有共性，仍然具有以相同或類似的方式做出反應的特點，這也正是我們進行設計的基礎。下面我們列舉幾項室內環境中人們的心理與行為方面的情況：
（1）領域性與人際距離。領域性原是動物在環境中為取得食物、繁衍生息等的一種適應生存的行為方式。人與動物畢竟在語言表達、理性思考、意志決策與社會性等方面有本質的區別，但人在室內環境中的生活、生產活動，也總是力求其活動不被外界干擾或妨礙。不同的活動有其必需的生理和心理范圍與領域，人們不希望輕易地被外來的人與物所打破。室內環境中個人空間常需與人際交流、接觸時所需的距離通盤考慮。人際接觸實際上根據不同的接觸對象和在不同的場合，在距離上各有差異。赫爾以動物的環境和行為的研究經驗為基礎，提出了人際距離的概念，根據人際關系的密切程度、行為特征確定人際距離，即分為密切距離、人體距離、社會距離、公眾距離。
（2）私密性與盡端趨向。如果說領域性主要在于空間范圍，則私密性更涉及在相應空間范圍內包括視線、聲音等方面的隔絕要求。私密性在居住類室內空間中要求更為突出。日常生活中人們還會非常明顯地觀察到，集體宿舍里先進入宿舍的人，如果允許自己挑選床位，他們總愿意挑選在房間盡端的床鋪，可能是由于生活、就寢時相對地較少受干擾。同樣情況也見之于就餐人對餐廳中餐桌座位的挑選，相對地人們最不愿意選擇近門處及人流頻繁通過處的座位，餐廳中靠墻卡座的設置，由于在室內空間中形成更多的“盡端”，也就更符合散客就餐時“盡端趨向”的心理要求。
（3）依托的安全感。生活活動在室內空間的人們，從心理感受來說，并不是越開闊、越寬廣越好，人們通常在大型室內空間中更愿意有所“依托”物體。在火車站和地鐵車站的候車廳或站臺上，人們并不較多地停留在最容易上車的地方，而是愿意待在柱子邊，人群相對散落地匯集在廳內、站臺上的柱子附近，適當地與人流通道保持距離。在柱邊人們感到有了“依托”，更具安全感。
（4）從眾與趨光心理。從一些公共場所內發生的非常事故中觀察到，緊急情況時人們往往會盲目跟從人群中領頭幾個急速跑動的人的去向，不管其去向是否是安全疏散口。當火警或煙霧開始彌漫時，人們無心注視標志及文字的內容，甚至對此缺乏信賴，往往是更為直覺地跟著領頭的幾個人跑動，以致成為整個人群的流向。上述情況即屬從眾心理。同時，人們在室內空間中流動時，具有從暗處往較明亮處流動的趨向，緊急情況時語言引導會優于文字的引導。上述心理和行為現象提示設計者在創造公共場所室內環境時，首先應注意空間與照明等的導向，標志與文字的引導固然也很重要，但從緊急情況時的心理與行為來看，對空間、照明、音響等，須予以高度重視。
（5）空間形狀的心理感受。由各個界面圍合而成的室內空間，其形狀特征常會使活動于其中的人們產生不同的心理感受。著名建筑師貝聿銘先生曾對他的作品――具有三角形斜向空間的華盛頓藝術館新館有很好的論述，他認為三角形、多滅點的斜向空間常給人以動態和富有變化的心理感受。
3.2 環境心理學在室內中的應用
環境心理學在室內設計中的應用面極廣，其應用應注意：室內環境設計應符合人們的行為模式和心理特征；認知環境和心理行為模式對組織室內空間的提示；室內環境設計應考慮使用者的個性與環境的相互關系。
4 人機工程學對室內設計發展的作用
人機工程學使設計更多地獲得經濟效益。人機工程學步入興盛階段的標志之一是環境（包括當下環境和未來動作環境）被納入了“人―機”系統。與此相適應，設計把環境也納入了自己的內容。人機工程學提出了適宜于人的種種環境參數，包括溫度的、濕度的、噪聲的、色彩的、光線的等，為宜人環境的設計提供了科學依據。生產操作者處于宜人環境中的生產效率比往有大幅度提高，這直接指向經濟效益。根據有關資料，工廠車間在其他條件不變的情況下，僅對原來不適宜的門窗做些改進，使自然光線照明比較合適并加以變化，涂上悅目而適當的色彩，就能提高生產效率2%～4%，同時工作者的疲勞程度相應降低。另外，人機工程學在人體測量學和人的生理、心理學適應方面為藝術設計者對工業產品結構外形的合理設計提供了科學依據，生產者和使用者在操縱機器時不會遇到太多的困難，這也在一定程度上提高了生產效率。
人機工程學致力于人與室內環境之間的協調，分開來講，則有室內設計的人性化和人的技術化兩個方面。
隨著工業生產智能化的發展，人機工程學在這基本意義上有了更貼近人的要求的變化。現在的人機工程學的目標是建立最安全適宜的外部條件，使人在工作過程中達到高效的同時，獲得舒適和精神上的愉悅。簡言之，就是做到舒適+有效+美。
最近，國際上工藝先進國家的室內設計正在向高技術、高情感方向發展，這兩者相結合，既重視科技，又強調人情味。在藝術風格上追求頻繁變化，新手法、新理論層出不窮，呈現五彩繽紛，不斷探索創新的局面。
歸根結底，人機工程學的在室內設計最終目的是“一切以人為本”，使“物”的功能與形式更好地實現統一，從而獲得最大的經濟效益、最大的情感效益和審美效益，強調“人”這個主體，讓消費者滿意，方便為目的。
注釋：①環境心理學現為一門相對獨立的學科，但由于與“人”相關，本人覺得其也應納入人機工學研究范疇。
參考文獻：
關鍵詞：人機工程學；情感設計；人工智能
中圖分類號：TP18文獻標志碼：A文章編號：2095-2945（2018）09-0136-02
近年來，人工智能從工程領域逐漸滲透到社會生活的各個角落，其重要性和廣泛性逐漸成為共識。如果回歸科研角度，如何合理構建人工智能的學科體系以促進其發展，就顯得更為重要。由于人工智能技術的研究正處于不斷的深入與拓展階段，其學科體系也應在發展的過程中得以完善和確立，所以本文僅對人機工程學在體系中的位置及作用做相關論述。
縱觀人工智能的研究歷史及發展前沿，人工智能與思維科學的聯系越來越緊密，一般認為二者之間關系是實踐和理論的關系，人工智能是思維科學的技術應用分支。從思維科學的角度來看，知、情、意是人類三種基本的思維形式，如果把相當長一段歷史時期的人工智能的發展視作人工認知，那么人工情感和人工意志兩個方面將是兩個重要的研究熱點。而人工情感顯然在兩個發展階段中起著承上啟下的重要作用。當前，人工情感研究主要包括三個方面：情感識別、情感表達與情感理解，而且在情感識別與情感表達兩個方面取得的非常顯著的成果，但在情感理解方面仍有待進一步研究。
考察生物智能的發展過程，進而考察情感表達的表現形式，這些都會給人工智能的研究帶來豐富的啟示。從橫向來看，各類生物智能都在并行進化；從縱向來看，某一類生物智能無論作為種群還是個體，也是不斷地在進化和發展。因此，人工智能及其情感表達也應是這樣一個相似過程，所有后發的科學技術都是在前期知識積累的基礎上發展而來，盡管速度和形式可能會有區別。所以，在人工智能的觀念和知識體系在不斷地深入研究和建立起來的過程中，原本看似與人工智能無關的傳統的機械設計、制造及其自動化技術，現在從并行發展的角度來回看，卻在發展軌跡的某一節點處殊途同歸。按照思維科學的知、情、意三個階段來劃分，傳統的機械技術知識絕大部分均可以作為人工認知層面的基本組成部分，而與人工智能研究相交叉的與情感有關的領域則可作為人工情感和人工意志的組成部分，如人機工程學即可歸結到人工情感設計的體系下進行重新審視。
對機械產品設計而言，傳統的產品設計技術主要集中在功能性設計上，通過技術經濟性、可靠性、結構工藝性及標準化的有機結合，完成產品的使用功能設計，以力學、電學等工程技術為設計要點。但是隨著將人和機看成一個系統，人機一體化越來越強調和諧統一，在不斷研究和摸索的進程中，諸如人體測量、心理學等學科不斷的交叉、匯聚一起，從而構建完成人機工程學的基本學科體系，產品設計中改善勞動條件和提高勞動效率的關注度逐漸加強。顯然，在早期人機工程學發展過程中，無論是“讓人適應機器”，還是“讓機器適應人”，始終是將機器看作是一個從屬的、非智能的個體，當然也無真正的、普遍的感情交流與融合。但是隨著人工智能技術的發展，大量與人類關系密切的機器開始智能化進程，我們不但需要而且也可能在機器冰冷的外殼里注入智能的靈魂，從而使人、機、環境從智能的角度真正做到和諧統一。如果在傳統的設計技術基礎上做人工智能方面的延伸設計，則必須構建其人工情感的外在表達方式。正如人類的情感表達，人工情感表達既有其內在一面，同時也應有其外在的一面。人類的情感可以通過表情、聲音、肢體、服飾、色彩搭配等外在形式來表達，人工智能亦應如是。
人機工程學是構建情感設計的一塊基石，也是眾多模塊中的一個。如同人類自身由于生理和心理等方面的要求而注重自己的服飾、形體一樣，在機械設計過程中人們在解決完機械內在的功能性要求后，自然產生提高機械外部適應性的要求。如果我們把一臺機械看成是一個智能體，盡管它可能處于智能的不同階段，但它也總會或最終也由于“心理”或“生理”的需求而要完成其與周圍環境的相互適應的任務。我們說人類的情感是對客觀事物的態度，反映著客觀事物與人的需要之間的關系。人機工程學則是研究人、機械及其工作環境之間相互作用的學科。人類的情感是以“我”為主，反映著“我”對客觀事物的需求關系；而人機工程學則是從操作者的角度，來調整機器、人類、環境三者之間的關系。從表面上看，似乎并沒有機械的自主參與，但是人機工程學的任務就是先行代替機械完成其表情、聲音、肢體、服飾、色彩搭配等的適應性設計，有朝一日實現了機械的自主思維，如同一個失憶的人清醒過來，他就能夠迅速的找回自己。所以。如同傳統的科學知識都可以集成、貯存在數據庫中，成為人工智能知識層面上的基本構成一樣，人機工程學也必將是重復這樣一個過程。
如果把人工智能個體看作是一個類人智能體，那么最終他的情感即是“他”對客觀事物的一種態度，反映著客觀事物與“他”之間的關系。而人機工程學亦應是研究“他”與人、周圍環境之間相互作用的學科。當“他”意識到自己生活和工作在人類和周圍環境之間，如果“他”要適應人類和周圍環境，“他”就必須學會控制自己、調整自己、改造自己。當前階段，人類如同其“形象設計師”，這種控制、調整、改造基本上是出于人類的一己之需；但從客觀上，又不可能不影響到自己與“他”之間的情感協調。我們規劃人工智能體，人工智能體也同時在規劃我們。從目前人機工程學研究情況來看，主要是人體測量、人體感知與運動輸出、顯示裝置設計、操縱裝置設計、工作臺椅與手握工具設計、工作崗位與作業空間設計、事故分析與安全設計、作業環境的分析與評價。上述內容基本上由人來主導。如果從“他”的角度來看，即變成是自己如何去適應人類和周圍環境。“我”要了解人類的構造，“我”的外表（顯示裝置）要能夠得到人類的認可；“我”的舉手抬足（操縱裝置、手握工具等）要與人類的生理習慣相一致；“我”的行止范圍要滿足人類的心理和生理要求；“我”的存在不能給人類帶來危脅和隱患。這些非語言因素是機械表達情感的表層方式，并幫助類人智能體更好地融入人類和周圍環境，這些都將是情感表達最直觀、最感性的一面。所以，人機工程學對人工智能的情感設計具有重要的意義。
從當前人工智能研究現狀來看，人工情感設計的內在形式和外在形式依然還是一個熱點，在情感識別與情感表達方面取得的成果不應僅僅局限在語音、面部、肢體運動等方面，還應在更廣泛的意義上加入人機工程學等學科做更深入的研究。畢竟，傳統的工程技術造就了一大批和人類生活密切相關的機械產品，如何讓他們以智能化的形式更好地與人、環境相互適應并和諧發展更具有現實意義。從情感理解方面的進一步研究看，比較研究人類的情感理解可知，脫離溝通對象的外在表現形式而純粹談論情感理解要困難得多，利用人類的思維規律去重新認識人機工程學，合理的規劃機械的情感設計，可能會為人工情感理解的研究另辟蹊徑。
在室內設計中，人既是設計作品的使用者，又是設計作品的欣賞者。家居空間設計是室內設計中最貼近人們生活的重要部分。居住者對家居空間的要求，從滿足日常生活、休息、安全到人際交往、自我實現步步遞進，所以居家空間的設計必須注重生活，注重人們的切實需要，關注人類的情感，并能在設計中考慮到人的價值、人的文化、歷史、傳統及人性等意義，這樣才能塑造完整而鮮活的空間生命。
人文關懷在家居空間規劃中的實現
在一個家居空間中，居住空間與居住者是其中的兩大因素，這二者相互決定、相互影響，而人文關懷則是對居住者對家居空間提出的要求，這需要設計師來完成。如何實現在家居空間規劃中的人文關懷，這需要設計師和居住者有充分的溝通和了解，更需要設計師有豐富的知識經驗儲備和靈活的頭腦。
1.人文關懷在家居空間規劃中的重要性
居住者由于所處地域、生活習慣、文化傳統、、政治觀念、經濟文化水平、個人愛好等方面的差異，人們評價家居空間好壞美丑的標準不盡相同，但是基本的需求是具有共性的。這種共性，就是設計師在做居家空間規劃時應該牢牢把握的。空間因人而活化，同時人在對家居空間的體驗過程中，獲得全部的心理感受。居住者是家居空間最終服務的對象，所以將人文關懷考慮在內是家居空間規劃需要滿足的重要方面。
2.人文關懷在家居空間規劃中的體現
人對空間距離，大小的判斷，憑視覺就能解決，但是人的雙眼有一定間距，左、右眼視網膜上映出的同一對象的兩個映像稍有差異，這樣看到的對象才有立體感。人們在觀察和判斷對象的空間位置時，生活中積累的經驗也起一定作用，如透視的消失規律、對象輪廓的清晰程度、遠近物體重疊而產生的遮擋效應等，這些都會影響人們對空間的知覺和判斷。在家居空間規劃的過程中，設計師要充分利用最佳視區，考慮人的視線和心理感受。
（1）家居空間的形狀
首先，空間的形狀由平面決定。平面規則的空間，令人感到形體明確，肯定，并有一種安穩感。這類空間適合表達規整、平衡、嚴肅的感覺；而平面不規則的空間，如常見的弧形窗，令人感到柔和，這類空間適合表達優雅、休閑、活潑的感覺。其次，空間的形狀取決于層高。過高令人感覺嚴肅、神圣，甚至有恐懼感，過低則令人有壓迫感，適中的層高才能令人感覺舒適和安全。所以在家居空間規劃中，設計師需要根據居住者的個性化需要充分利用現有的空間形狀，必要時加以改造。
（2）家居空間的容積
從空間的容積來分析，容積大的家居空間給人寬敞、自由、通透之感，而容積小的家居空間則給人安全、包容、拘束之感。設計師可以根據居住者的個性化需求對空間進行軟性的改變，即通過運用燈光、隔斷以及不同的墻面材料進行視覺上的調整，以接近不同家居空間不同居住者理想的空間效果。
（3）家居空間的流動性
家居空間最大的特點是具有極強的流動性，這是由家居空間的性質和人的因素決定的，所以在空間規劃上應多采用動態的以及序列化的交通動線。人是家居空間內的運動主體，并在運動中感知空間，而空間規劃就是處理空間序列的動態關系。在空間規劃中由于層次和過程相對較多，如只是以活動過程為依據，僅僅滿足行為活動的物質需要是遠遠不夠的，除了把各個空間作為彼此相互聯系的整體來考慮外，還應該將人的精神需要考慮在內，以便更充分地發揮家居空間對人心理上和精神上的影響。
（4）家居空間規劃中的人體工程學
人體工程學在家居空間規劃中主要體現在以下幾個方面：從人的尺度、動作域、心理空間和人際交往的空間等確定活動的空間范圍；確定家具的形體、尺度及其適用范圍的主要依據；提供適應人體的室內物理環境的最佳參數，如室內熱環境、聲環境、光環境、重力環境、輻射環境等；對視覺要素的計測為室內視覺環境。
設計師應當仔細地分析居住者的活動行為并在設計中以科學的態度對人機工程學予以充分的重視，使空間的形狀，尺寸與人體尺度之間有恰當的配合，使空間內各部分的比例尺度與人們在空間中行動和感知的方式配合得適宜、協調。
（5）小結
空間氣氛的形成除了包括體室內空間的體量大小還包括許多因素，如材料、色彩、燈光、裝飾效果等等。因為人的空間感受是一種綜合的心理活動，不是簡單的數學或物理量的疊加，空間感又常常因人而異，不同的居住者會有不同的心理特點。因此，在對家居空間進行規劃時，往往要具體情況具體分析，設計師需要充分了解居住者的生理和心理特點，做到以人為本，因地制宜，這樣才能真正體現家居空間規劃中的人文關懷。
結論
北歐家具設計著眼未來,發展出獨特流線風格。這個地區的設計家們比較著重傳統風格,強調現代主義的功能主義原則。但是同時也強調圖案裝飾性,傳統與自然形態的重要性。采用自然材料,加上高度重視人體工程學因素的設計細節,注意舒適性、安全性、方便性,良好的功能性,簡單明確和傳統的美感是現代與傳統結合的典范。芬蘭設計如今已經成為北歐設計的重要分支。
1.1注重新材料、新技術的運用
新材料玻璃鋼的出現直接導致了庫卡波羅Karuselli 和Saturnus家具系列的產生。從50到60年代的這10年間,玻璃鋼或增強型塑料是所有新材料中得到最廣泛認可的材料。它幾乎是那時唯一的可彎曲材料,彎曲特征以及符合人的生理系統需要是庫卡波羅在設計塑料家具時考慮的首要問題。人體構造和人體美是庫卡波羅首件Karuselli系列外形設計的靈感所在。
在Karuselli系列之后,庫卡波羅著手開發另一系列的塑料坐椅Saturnus系列。Saturnus系列的設計很好地反映了60年代波普藝術的信息。隨意、放松甚至有點模棱兩可的形式語言逐漸被更為嚴格、精確的形式語言所代替。
1.2注重人體工程學在設計中的運用
早在50年代后期,當庫卡波羅開始創作他的塑料家具的時候,他深信“椅子的造型應該盡可能體現出人體的形狀,應該像人的身體一樣柔軟,如果可能,每一個部分都應該非常優美。”在這一信念的指導下,他設計出了Fysio辦公椅。
與庫卡波羅60年代設計的塑料椅相比,Fysio系列更為簡樸、更符合人體工學。它的尺度是根據中等身材人體的尺寸設計的。通過改變坐位的高度和頭枕位置,身高介于150cm和190cm之間的使用者都可以獲得合理健康的坐姿。
1.3注重人文主義和有機性的結合
作為功能主義的代表人物和座椅人體工學的設計專家,庫卡波羅認為如果一件家具在適應生理需求的同時能滿足人的精神需求,那么它一定會更具吸引力,功能上也因此更加全面。
像庫卡波羅設計的其他家具一樣,實驗系列使用起來非常舒適,但其簡潔的形式得到了新的發展,在一些膠合板做成的結構部件和扶手中運用了歡快的色彩和造型。他力圖彌補純粹功能主義和懷舊的浪漫主義之間的隔閡。這些新的作品可以被視作庫卡波羅探討后現代主義的一種嘗試。
1.4注重民族傳統文化和外來文化的和諧交融
庫卡波羅長期以來一直對中國的設計傳統很感興趣,在遇到方海先生以后,這種興趣變得更為強烈。
“東西方系列椅”顧名思義就是指東西方設計思想的結合,具體講,就是庫卡波羅設計經驗與中國傳統家具設計元素與制作工藝的結合。從設計形態,一眼就能看出體現其上的西方和東方的影子。椅子的原型來自庫卡波羅前些年設計的“博物館椅”,但其中圈椅的形式又代表了中國傳統家具的一個重要門類。從細節結構上講,椅子采用了西方家具中常用的鐵件連接和中國傳統的榫卯連接。在設計和制作過程中,庫卡波羅也非常重視制作者的直接參與。他給制作者極大的創作自由,在制作中,他反復強調根據中國的傳統做法,將其中的圈椅同時也用全榫卯結構做出模型,椅背及扶手的圖案和形狀也由制作者自行決定,這些真正體現了雙方的協作精神。
2.約里奧?庫卡波羅的家具設計對中國家具設計發展方向的指導意義
芬蘭作為現代家具發展中的佼佼者,在民族文化背景、自然環境等等方面與我國有很多相似之處。庫卡波羅作為芬蘭當代家具設計的代表人物,其設計思想值得我們設計工作者悉心揣摩。
設計工作者應將本土優秀文化納入現代設計中,并吸取現代設計的創作理念,在繼承中創新,在創新中發展。對傳統文化深刻理解、對傳統的和現代的設計規律熟練掌握、對設計的意圖與構思完整地表達,從而積累和發揚有中國民族特色的現代設計文化,這是我們應當深入思考并為之行動的。
3.結論
從嬰兒車發明至今，逐漸成為現代家庭不可或缺的重要育兒工具之一。隨著科技水平的不斷提高和新材料的廣泛使用，嬰兒車的設計發生巨大改變。人們不僅滿足于其基本的使用功能，孩子往往是家庭的中心，基于此對嬰兒車的設計不斷提出新的要求。嬰兒車的設計不僅要有助于嬰兒的健康成長，同時也要兼顧家長省心省力。本文以人機工程學為入口，通過對國內手推嬰兒車行業發展的狀況進行分析，提出手推嬰兒車改進目前存在的普遍問題，并具體闡述嬰兒車設計的相關改進辦法，對國內手推嬰兒車進行詳盡的設計研究。
關鍵詞：
人機工程 嬰兒車 問題 改進
一、國內手推嬰兒車行業的現狀
隨著二十世紀七八十年代獨生子女普遍進入適齡生育期，我國開始進入又一次持續時間更長的生育高峰階段，迎來第四波嬰兒潮，時間將持續到2018年。在社會事件、人文觀念和巨大的人口基數等多重效應的影響下，這股嬰兒潮將極大促進容量巨大的中國嬰兒車產業市場，形成一個0-6歲嬰幼兒嬰兒車產業的迅猛突起。隨著科學技術的發展，消費者對嬰兒車的設計技術水平要求越來越高。比如消費者會希望嬰兒車能夠最大可能地模仿父母的操作，讓孩子的生活環境更加舒適、安全，更加健康、美好。
據統計，從中國近幾年新生嬰兒的數量來看，中國0-3歲嬰兒約六千萬，孕婦數量達兩千萬，嬰兒車消費可以說正迎來黃金時代。而按現有人口推算，中國新生嬰兒高峰期大約出現在2016年，屆時將迎來第五輪嬰兒潮，預計市場嬰兒車銷售額將達到兩百億元人民幣。換句話說，持續增長的嬰兒車消費群體，加上全新的現代科學消費意識、育兒理念等所帶來的消費觀念提升，將促成中國嬰兒用品市場迎來二十年的大好發展前景。
二、人機工程領域概況
（一）人機工程學的特點
人機工程學的學科特點是認真研究人、機、環境三個要素本身特性的基礎上，不單純著眼于個別要素的優良與否，而將使用物的人和所設計的物，以及人與物所共處的環境作為一個系統來綜合研究。在人機工程學中將這個系統稱為“人――機――環境”系統。人機工程學是一個不斷創新不斷發展的學科，人的研究不斷完善，新的事物不斷涌現。
（二）人機工程學的國內外發展現狀
人機工程技術是二十一世紀信息領域需要突破的重大課題。美國二十一世紀信息技術計劃中的基礎研究內容有四項：軟件、人機交互、網絡、高性能計算機。其中，人機建模研究在信息技術中被列為與軟件技術和計算機技術等并列的六項國家關鍵技術之一，并被認為“對于計算機工業有著突出的重要性，對其他工業也很重要”。美國國防關鍵技術計劃不僅把人機交互列為軟件技術發展的重要內容之一，而且還專門增加了與軟件技術并列的人機界面這項內容。日本也提出了FPIEND21計劃，其目標就是要開發二十一世紀個性化的信息環境。我國的973、S-863、十五計劃以及十均將人機交互列為主要內容。在中國，人機工程學的研究在二十世紀三十年代開始即有少量和零星的開展，但系統和深入的開展則是在之后。1980年4月，國家標準局成立了全國人類工效學標準化技術委員會，統一規劃、研究和審議全國有關人類工效學的基礎標準的制定。1984年，國防科工委成立了國家軍用人-機-環境系統工程標準化技術委員會。這兩個技術委員會的建立，有力地推動了我國人機工程學研究的發展。此后在1989年又成立了中國人類工效學學會，又在1995年9月創刊了學會會刊《人類工效學》季刊。二十世紀九十年代初，北京航空航天大學首先成立了我國該專業的第一個博士學科點，隨后南京航空航天大學、西北工大、北京理工大學、北大醫學部等大學也先后成立了相應的專業。當前，隨著我國科技和經濟的發展，人們對工作條件、生活品質的要求正逐步提高，對產品的人機工程特性也會日益重視。一些廠商把“以人為本”、“人體工學”的設計作為產品的賣點，也正是出于對這種新的需求取向的意識。
三、嬰兒車改進的問題與分析
（一）成人的彎腰幅度
嬰兒車的位置普遍偏低，因此成人需要進行較大幅度的彎腰才能與嬰兒進行交流活動。這并沒有充分地滿足人機工程學的要求。
（二）嬰兒的視野
一般成人的視野在1m-2m之間，于是很多的環境設施都是在此視野范圍內進行規劃設計的。但是嬰兒的視野卻在1m以下，大部分時候嬰兒并沒能如愿地看到廣闊的世界。這不僅影響嬰兒的視覺發育，也會影響嬰兒的情緒。
（三）污濁的空氣
由于比重的原因，位于1m以下的是空氣質量最差、細菌最密集、環境鉛污染最為嚴重的地帶。但往往絕大部分的嬰兒車嬰兒座位設置都在較低的位置，這對嬰兒的呼吸非常不利。
（四）爬樓梯的問題
在一般樓梯上或扶手電梯上使用嬰兒車都會很不方便，嬰兒車體積較龐大，有些成人懶得拆卸，把小孩與車一同乘坐梯式手扶電梯，這種情況相當危險。目前的大部分嬰兒車都未能很好地解決該問題，只有在坡式的手扶電梯中使用嬰兒車最為安全。
（五）存物空間的問題
時下有相當一部分的嬰兒車已經設計了一個存物平臺給成人們放置各類物品。但很多時候，存物的空間仍然不夠，如果是外出旅游則會表現得更為明顯。設想如果嬰兒座位得到相應的提高，那么座位以下的離地面的位置都能作為存物空間來考慮。
（六）孩子間的交流
據調查表明，大多數兩歲及以下的孩子都處獨自玩耍狀態，而兩歲以上的孩子通常與其他同齡兒童的接觸更多。零到六個月的新生嬰兒并不適合使用嬰兒車，所以嬰兒車實際上要更多考慮超過一歲的嬰兒使用需求，即交流的需求，因此造型不宜設計得龐大和復雜。
（七）輕便
有不少嬰兒車功能非常豐富，造型也很華麗。但是卻稱得上是重量級的車子，這樣并不適合攜帶外出，可以多采用輕質材料。
四、針對嬰兒車的人機工程改進措施
（一）嬰兒的生理特點分析
幼兒在生活上逐漸脫離對母親的依賴，生長速度比嬰兒期緩慢，但四肢的活動能力卻變得越來越靈活熟練，能獨立活動，學會了行走，其活動范圍也增大，接觸周圍事物的機會更多，這一變化使幼兒的世界豁然開朗。幼兒期階段，智力發育比較快，語言、思維和溝通能力有所增強，在幼兒前期階段，語言表達能力尚不足，發音不太準確，也只會一些單音節的詞，溝通的方式多為莫名其妙的語言及手舞足蹈的比畫姿態；幼兒后期階段，幼兒能清楚表達自己的意愿，對活動的物體有極大的興趣，喜歡角色扮演，喜歡模仿成人，并且漸漸產生了一定的獨立意識，喜歡獨自玩耍。在思維方面，此階段的孩子總的來說，對新事物有濃厚的興趣，具備學習的能力，充滿了求知的欲望，但對同一事物的注意力不會太持久，對各種危險識別的能力不足等（見下表）。
（二）嬰幼兒的身體與車內結構的關系
嬰幼兒的身體柔軟，骨骼發育還不完全，嬰兒車必須在較小的空間條件里提供嬰幼兒舒適的空間需求。嬰幼兒的生理構造決定了他們比一般人更容易受到傷害，由于其正處于身體發育的時期，必須要保持嬰兒平躺時睡得舒服，幼兒坐態保持良好，使其脊椎不受到損害，保持自然的、本身的脊椎彎曲度，坐臥時受壓面分布合理，身體肌肉松弛，血液循環狀態良好。下圖表達的就是嬰幼兒坐臥時的體態特點，左圖說明的是嬰兒平躺時脊椎形態和受壓分布點，右圖說明的是幼兒平躺或稍微坐起時的脊椎彎曲形態和受壓分布情況。
從圖中可以看出嬰兒平躺時，脊椎基本成平直狀，體壓分布在臀部、背部和頭部，幼兒脊椎發育較嬰兒時成熟，可以坐起，脊椎成自然彎曲，體壓分布遍及整個軀干和頭部。母親平抱小孩的時候，正確的懷抱姿勢就是一只手托起嬰兒的背部，頭部處于臂彎中，另一只手托起嬰兒的臀部，讓其緊貼母親的身體，這樣的姿勢能讓熟睡的嬰兒不會因為激烈的運動而被吵醒，也不會傷害到未發育成熟的脊椎，因此嬰兒車的座墊要具有腰部防護功能，使腰部具有依托感，能減少或隔離路面不平帶來的震動傷害腰椎，就像母親溫暖的懷抱一樣。除了脊椎，頭部也是嬰幼兒需要保護的部位，嬰兒車內最好有頭枕設計，無論是正常推行還是突發事故，都能強有力的保護嬰幼兒的頭部。嬰幼兒的頭部大約相當于自身體重的百分之十八，在緊急情況下會造成頸部脊椎的折斷，當母親抱嬰兒時，首先就是用手托住嬰兒的頭部，而頭枕如同母親的臂彎牢牢把嬰幼兒的頭部固定住，并且在頭部障礙檢查測試中，發現橫臥角度要大于水平線150°。頭枕就是這種能起到防止嬰幼兒的頭相對與身體做相反運動的彈性裝置，當發生沖撞時，能把吸收這種沖擊力而對嬰幼兒頭部起到保護作用。
（三）嬰兒車的人機工程
根據以上嬰兒生理，身體與車內結構關系的分析，嬰兒的視野在一米以下，位于一米以下的是空氣質量最差、細菌最密集的地帶，所以嬰兒座椅高度定為一千毫米。嬰兒車體積如果較龐大，用于一般樓梯上或扶手電梯上使用就會出現很不方便的弊病，所以最好設計成折疊的方式。提升相應的高度，可以把座位以下的位置設計成存物空間，通過此方式增大存物空間，童車的位置提升也可以方便成人和嬰兒雙方向交流。
另外需要重點考慮的還有：
（一）座位方向
研究表明孩子在乘坐嬰兒車時臉朝向父母，會對他們的成長產生許多的積極的影響，能提供親近感和交互性。
（二）嬰兒親子心理
長期使用嬰兒車，會自然地減少嬰兒與母親身體接觸的頻率，將造成嬰兒或多或少的“感覺剝奪”。嬰兒車中應考慮“擬態補充”，例如采用充氣坐墊的座椅，柔軟和溫暖可以讓兒童感覺像是父母的懷抱。
（三）外觀
嬰兒喜歡夸張的形態，外形的設計要新奇吸引人，也要與生活密切相關。比如仿生學，可以把生活中常見的物品或者是動物作為主形態，加以夸張。但是不要過于夸張，過于夸張會引起嬰兒的恐懼心理，感覺陌生。
【關鍵詞】公交車氣動門；內燃機活塞桿；曲柄滑塊機構；坐立結合椅；UG；MATLAB
Sit-Stand Integrated Chair Based on Slider-crank Mechanism
LI Jia-hui XU Qi-rong ZHOU Jie-yu LI Jin-cheng ZHAN Guo-xiang CHEN Nan-kai
（Beijing Institute of Technology，Zhuhai，Department of Machine and Vehicle Engineering，Zhuhai Guangdong 519088， China）
【Abstract】The article firstly makes a analysis of illustrations on the pneumatic door of bus and the piston rod of diesel ， after that extract the model of regular motion which is called slider-crank mechanism from them. Based on the common point of slider-crank mechanism under the instance application， so that making an assumption and design a sit-stand integrated chair which can be re-gulated the sloping angle. By 3D- model building in UG and MATLAB emulation of mechanism dynamic condition， as well as trying out the material composition， the practicability of innovative assumption is proved out ultimately.
【Key words】Pneumatic door of bus；Piston rod of diesel；Slider-crank mechanism；Sit-stand integrated chair；UG；MATLAB
0 引言
隨著社會的發展，高等院校的教學設備也在不斷地完善。然而，對于機械專業的學生來說，工程制圖無疑是一件令人身心疲憊的事情。畢竟在繪圖時不僅需要十分專注同時還得長時間站立，故為了減輕學生在制圖過程中的勞累，從而增強學生對制圖的興趣，激發學生對機械課程的熱情，設計出能夠滿足坐立結合的制圖椅，對全日制本科日的常教學有著相當的重要性。
1 坐立結合椅的設想
1.1 坐立結合椅的市場需求
除了上述所說的制圖室之外，坐立結合椅還具有更為廣闊的市場。鑒于市面上提供的辦公椅，大多數是為了保證靠背的舒適度而采取凳面向后傾斜，然而像制圖、繪畫、發廊、前臺服務、個人工作室等需要在站與坐之間頻繁切換動作的工作環境里，一張凳面可向前傾斜的坐立結合椅定能讓人倍感舒適。
1.2 坐立結合椅的功能設想
要對一件產品進行設計，首先應該做的就是明確設計目的。說白了就是將該產品必須滿足功能一一羅列出來，然后為了實現這些所謂的功能要求再做進一步的思考。
對于假想中的坐立結合椅，為了適合不同類別人群的使用，并且考慮到人機結合的實用性，故要求所設計的椅子不僅需要滿足實際使用要求，而且還要結合人機工程學[1]來滿足更多的使用人群。最終對坐立結合椅總結出如下幾點要求：（1）能夠輕松實現升降功能，高度范圍620～700mm；（2）可以將凳面向前傾斜，板面傾斜角度范圍0～40°；（3）升降跟傾斜功能通過兩個完全不同的動作來實現最佳。
1.3 坐立結合椅的設計
為了實現上述三個功能要求，下面來具體分析：
（1）實現升高降采用市面上廣泛運用的氣壓桿，至于高度，用特定長度的支撐架足以滿足相應的要求。
（2）要滿足凳面傾斜，必須要解決的問題是傳動機構與動力來源，由于在設計領域中的平面四桿機構應用極為廣泛，為此，可以采用曲柄滑塊機構來實現。
（3）坐立結合椅采取雙氣壓桿，分別對凳面上升和凳面傾斜提供自鎖力。為了讓使用者更容易操作椅子的升降與凳面的傾斜，故對升降氣壓桿采取腳踏的形式讓針閥上頂，而對傾斜角度氣壓桿則采用省力杠桿的手拉形式讓針閥下壓。這樣便滿足用戶習慣去操作椅子而對升降與傾斜。
2 曲柄滑塊機構的原理與運用
運用曲柄滑塊機構來實現凳面傾斜功能時，必須考慮到傳動機構與動力來源這兩方面的因素，故下面通過兩個實例應用來說明其工作原理，并在此基礎上，進一步作創新性運用。
2.1 公交車氣動門的實例分析
2.2 內燃機活塞桿的實例分析
單活塞式內燃機的工作原理[2]是通過曲軸的旋轉，用連桿給予活塞動力，使得活塞往復運動，最終把熱能轉變成機械能。
在壓縮沖程時，切換曲軸為主動件，通過連桿活塞向上運動，燃油和空氣的混和氣體被壓縮，將機械能轉化為內能。
在做功沖程時，活塞再次成為主動件下行，將內能轉化為機械能。
在排氣沖程時，活塞向上運動將燃燒后的廢氣排出，當活塞運動至最頂部時，排氣閥關閉。
同理，將曲軸作為凳面，模仿單活塞桿內燃機的工作模式（即四沖程），間歇地切換曲柄滑塊機構的主動件，從而實現曲軸不停的機械運動。
2.3 曲柄滑塊機構的創新運用
經討論過的兩個實例運用進行仔細比較，不難發現兩例實例有一個共同點：曲柄在一定的條件下充當主動件，借助連桿把動力傳到滑塊上，而滑塊由始至終做的因此，我們可以利用這點，做出一個假想：將凳面的傾斜看作是一個轉動副的轉動，通過曲柄滑塊機構將水平方向上凳面的轉動巧妙地轉化為豎直方向上的移當人坐上凳板的時候，借助人體的重力給曲柄滑塊機構提供動力來源，通過連桿2的傳動，帶動滑塊3沿凳面支撐桿作豎直方向上的移動，從而實現凳面向下傾斜的功能。
若想將凳面復位，則必須在滑塊3下方添置一根氣壓桿，通過手拉省力杠桿將氣桿里的針閥頂入，氣桿便能提供動力讓滑塊3向上移動（前提是要保證閥內氣體壓力大于使用者本身的重力），即使得滑塊3成為主動件，通過連桿2傳動將曲柄1（凳面）恢復水平位置。
通過曲柄滑塊機構與氣壓桿的巧妙結合，在調節凳面傾斜度的過程中間歇地切換曲柄滑塊機構的主動件，實現凳面的無障礙自由傾斜功能，同時實現了“無極鎖”的功能，滿足人機工程學的理論要求。如此一來，凳面傾斜的功能得以實現。
3 曲柄滑塊機構的仿真與校驗
4 坐立結合椅的三維建模與實物
4.1 坐立結合椅的三維建模
圖8 凳面曲柄滑塊機構三維圖
對坐立結合椅在UG8.0中進行三維建模，并進行運動仿真，建模結構如圖8所示。
4.2 坐立結合椅的加工實物圖
對三維建模后的坐立結合椅進行渲染，并用AutoCAD繪制零件與裝配的工程圖，對各部分零件進行加工，在團隊協作下，歷時兩個多月，該作品的得以完成，如圖9所示。經過對實物成品作試驗，證實了該設想的可行性，在實際中檢驗了理論知識。
5 結束語
經過本次對曲柄滑塊機構的創新應用，從理論到實際上，切實地驗證了一種新型坐立結合椅的可行性，從客觀上也能看出其必要性和重要性。除此之外，當中的推廣價值也尤其可觀，出于解決學生制圖舒圖9 坐立結合椅實物圖
適度而設計的坐立結合椅，不僅適用于日常教學的機械制圖室里，還能用在以站立姿態進行作業的場合以及各種休閑活動集于一體的娛樂場所中。故該作品有著較強的實用性與推廣性。
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關鍵詞：人體尺寸 室外健身器材 人機工程學 設計原則
中國分類號：G818.3 文獻標示碼：A 文章編號：1003―0069（2014）09―0037―02
室外健身器材是在室外設立專門供居民進行鍛煉的健身器材，為居民提供健身、休閑和娛樂的需求。隨著人們對自身健康重視程度的加深，室外的小區健身設施越來越受到人們的喜愛。通過鍛煉可以促進人體內部血液循環，增強心肺功能，在鍛煉的同時更能消耗人體脂肪，所以小區的健身器材受到了居民的普遍歡迎。
設計不合理的健身器材不能達到鍛煉身體的目的，還會加重身體的疲憊感，所以小區的健身器材設計尤為重要。
1 常見的室外健身器材的分類
根據健身器材的使用人數對健身器材進行分類，包括單人健身器材和雙人或多人健身器材。根據健身器材鍛煉部位進行分類，包括運動型健身器材和休閑型健身器材。使用者需要通過對身體各個部位進行活動，達到健身的目的。
2 健身器材在現代生活中的重要性
2.1 滿足人們的健身的需求
在鍛煉的過程中，在操作不同種類健身器材的過程中，所采取的運動姿勢各不相同，在操作中人體的各部分肌肉和活動關節得到運動，通過血管和心肌的收縮增強心臟的各項結構機能的適應能力，通過血液循環，減少身體內靜脈的淤血，預防各種血栓等疾病。通過鍛煉可以達到保持身體健康，控制人體體重的效果，是現代人們健身休閑娛樂的首要選擇。
2.2 滿足人們的娛樂需求
隨著社會的發展，人們在享受經濟增長改善生活方式的同時，也在面臨著越來越大的精神壓力，因此在休息的時候適當的進行鍛煉，可以達到緩解壓力、放松身心的目的。小區的健身設施一般的使用人群為成年人和中老年人，尤其以老年人為主，晚上和街坊鄰里一起進行鍛煉，下棋，既增進了鄰里之間的情感交流，也滿足了自己的身心愉悅。
人們在使用時主要的目的是健身、娛樂，在設計的時候應該增加一些設施的娛樂性，比如很多小區的健身設施中有象棋和算盤等設施，人們在運動健身之后，可以進行象棋、圍棋等娛樂項目，滿足人們在運動健身的同時，滿足了人們娛樂方面的要求，使人們心情得到充分的放松、保持心情愉悅，為使用者創造出輕松的健身環境。
3 結合人機工程學分析健身器材設計的原則：
3.1 安全性原則
基于人們使用健身器材的目的是為了鍛煉身體、保持身體健康，所以在健身器材的設計中首先要考慮其安全性。在設計的時候應該考慮到使用的人群，包括老人和小孩所以在設計的時候要考慮的安全問題，在器械設施的設計中考慮人在做各種動作時的尺寸，盡量避免高難度的健身器材的設計。在設計時將依據人體在運動時的相應尺寸作為理論支撐，要充分考慮人的因素，分析人體在進行各項運動時的尺寸、受力情況和極限尺寸等相應數據，結合相關人體極限尺寸，避免在運動的過程中出現肌肉拉傷等醫療事故。例如在轉輪的設計工程中，應該充分考慮，人體站姿時手臂的推力和雙手最大的活動范圍，結合人體相應的尺寸數據進行設計，這樣在鍛煉身體的時候可以避免手臂活動范圍過大，引起的肌肉拉傷，關節炎等病癥。
對于存在危險的一些運動部件應進行極限位置限定，避免在使用時因為慣性或者沖力而導致的安全事故。例如在活動式健身器材太空漫步機的使用過程中，人們可以在器材上進行走步、慢跑等動作，能鍛煉人體的腿部肌肉和手臂力量，但是很多使用者在使用時將其當做劈腿練習的機器，容易造成腿部肌肉拉傷等疾病，達不到健身的效果的同時還有害健康。還有一部分老人喜歡雙腿朝一個方向一起運動，易造成重心不穩，一旦失手摔下，首先受傷部位就是后腦。所以在對太空漫步等健身器材進行設計時，應該進行極限位置的設定，使踏板在分開到一定角度時，不能再繼續增大角度，防止適用人群發生肌肉拉傷等事故。通過人體尺寸的極限值分析，當腳踏板離開器材中心軸線的最大角度為55°時為極限值，所以將極限位置設定在55°最為適合。
健身器材的制作材料大多為金屬材質，多數南方城市和沿海城市的氣候潮濕或陰雨天氣過多，健身器材涂層容易產生腐蝕或者褪色，不僅影響美觀，而且容易造成使用者手部磨破和劃傷。所以在設計時應該注意健身器材的材料選擇，必須選擇安全、環保的材料。
此外，健身器材的造型設計盡量簡單且倒角圓滑，盡量不用復雜的零部件，避免人們在使用的過程中被劃傷。
3.2 通用性原則
在對室外健身器材進行設計時，需要考慮各個地區人口在人體尺寸上的差別，不同地區的人體尺寸由于種族、生活習慣和飲食的不同，每個地區的人體基本尺寸存在著很大的差異。所以健身器材在設計時應參考各地區相應的人體尺寸特點做為尺寸設計的依據。
室外的健身器材經常設置在小區內，面向廣大居民，使用者主要是小區全體居民，所以對于健身器材在尺寸方面進行設計時，根據國標中人體水平尺寸、立姿人體尺寸、坐姿人體尺寸等相應尺寸，選取第五十百分位數的人體尺寸進行設計，做到滿足大多數人的使用要求。
3.3 舒適性原則
健身器材的使用過程中，使用者即使施力也是受力者，因此在設計時，尤為注意把手、扶手、拉環、座椅等部位符合人機尺寸和人體的各種自然曲線，使鍛煉者感到舒適的同時減少健身器材對身體的損傷，例如在伸背架的設計中，人體背部與健身器材相接觸的部分，采用的形狀曲線與人體脊柱曲線的形態相似，當使用者在進行鍛煉時，脊柱的整體受力均勻，不存在受力不均勻或過激的情況。這種設計增加了使用者進行背部拉伸訓練的效率，既增加鍛煉時的舒適性，同時增加使用者在進行鍛煉時的安全性。
3.4 統一性原則
健身器材作為產品與使用場所組成了一個整體，在設計的時候要將健身設施的設計要與周圍的環境統一起來，在進行設計時，對于健身器材使用地面的鋪裝應該注意其色彩、尺度、質感及拼接等外觀效果。這些因素對健身器材的使用環境有很大的影響。很多小區的健身器材在安裝時并沒有考慮到其所使用的環境，將其隨意安裝在水泥地面上，水泥地硬度較大，危險性較大且不美觀。室外健身器作為人機系統中的機器，與使用環境存在著直接的關系，在設計時將健身器材和使用環境看成一個整體，有利于將健身器材等設施更好的融入到相對應環境中，使健身器材和使用環境形成一個統一的整體。
3.5 維修性原則
健身器材的維修性設計原則包括兩方面，一是日常使用運行中的保養維護，二是定期的或出現故障時的檢查維修。在室外健身器材中大部分健身器材都有擺動、轉動等功能，如扭腰器、健騎機、牽引器、雙人轉輪、漫步機等，這些健身器材的零件相對靈活，容易產生磨損、松動，所以在使用的過程中應該定時進行檢查和維護。此外，在健身器材設計時，盡量避免整體化的設計當健身器材損壞或遭到破壞時可以及時更換零件，避免健身器材在遭到破壞后，無去更換損壞零件從而無法使用，避免資源浪費。
一、提高生物科學專業學生“雙能力”的迫切性與必要性
生物科學是目前國際上發展最迅速、最熱門的學科之一，美國科研隊伍中有50%都在研究生物科學，不管是國際還是國內，國家對于生物科學的投入非常多，因此生物科學的發展前景十分樂觀。生物科學的重要性不言而喻。從基礎科學方面，它可以幫助人類加深對自然的認識，促進對自然規律和生命活動規律的探索；從人類生活方面，生物科學與之最息息相關的領域有兩個方面，即醫學和農業。醫學可以幫助人類根據人體生命活動規律，研究發病機理，從分子層面定向設計藥物，幫助人類克服癌癥、心臟病、糖尿病等頑疾，農業可以實現定向育種，實現農作物及動物的高產、優質、抗逆、抗病。同時，生物科學的研究成果還可以轉化到非生物科學上去，例如DNA芯片等，進一步造福人類。目前，我國的生物科學和技術產業正迅猛發展，社會急需大量具有實踐工程能力和創新能力，并能很快投入到生物制造、生物能源、生物環保等一批新興產業中的應用型專業技術人才。高校作為人才培養基地，必須通過教學改革和創新，全面提高學生的“雙能力”，承擔起為社會培養具有高素質高技能且具備創新能力的技能型生物專業人才的責任。
二、提高生物科學專業學生“雙能力”的改革措施
1、優化實驗教學內容，改革教學模式實踐教學是鍛煉學生能力，發展學生思維和進行創新教育的重要手段。通過改變傳統專業實驗課程設置依附于理論課程的模式，整合實驗教學資源，超越單門課程的范圍，建立實驗課程之間的系統聯系，促進知識內容的相互滲透和融合，避免不同課程中的重復性實驗，提高實驗課程綜合化，將原有相對獨立縱向聯系的實驗課程，形成縱橫交叉的網狀實驗課程體系，以提高和實現學生“雙能力”的培養。
2、開展校內實驗平臺的模擬訓練生物科學專業的專業實驗課內容較多，主要有《生物化學實驗》、《細胞生物學實驗》、《微生物學實驗》、《遺傳學實驗》、《細胞工程實驗》、《基因工程實驗》、《蛋白質與酶工程實驗》、《發酵工程實驗》、《分子工程技術實驗》等，通過發揮校內實驗平臺的優勢，開設綜合性、設計性、創新性、研究性等多樣化實驗項目，通過生物科學專業學年論文、畢業論文、大學生創新創業訓練項目、參與教師的項目研究等實踐環節，讓學生在校內實驗平臺上獲得初步的生物類實踐工程能力和創新能力的鍛煉，逐步掌握研究探索問題的思路和方法，使實驗教學發揮最好效果，提高教學質量。
3、實習模式的調整與完善徹底改變以往的實習模式，將課程實習與實踐、認知實習與實踐、生產實習與實踐、畢業實習與實踐等專業實習時間統一集中，將學生分成若干個小組，直接參與到相關生物類合作單位的工程項目中。學生通過參與實驗的設計、實驗的操作與實施以及相關生物過程的控制與調整等工作，培養學生整體、系統全局的觀念，并借助企業先進的實驗條件及技術，對學生進行訓練培養，提高學生站在系統的高度上發現問題、分析問題、解決問題的能力，進而加強學生的創新精神和創新能力，為培養高素質創新人才開創良好局面。同時，這也可以拓展學生的就業渠道，為企業提供一個選拔工程人才的平臺，最終使雙方達到“共贏”的局面。
三、結束語
實踐教學的探索是一個復雜的過程，有很多的模式需要不斷的調整與改進。通過“兩平臺雙能力”專業實踐教學體系的改革，建立課內外及校內外的互動，為學生培養分析解決問題的能力、實際動手能力、自學能力、新技術應用能力、開拓創新能力等搭建了很好的平臺，有效的提高了學生的實踐工程能力和創新能力。通過了解，實踐改革成效還是可以的。因此，“兩平臺雙能力”專業實踐教學體系無疑是提高學生理論聯系實際、增強實踐應用能力的有效途徑。
作者：王莉衡 單位：西安文理學院生物與環境工程學院
