人機(jī)工程學(xué)在多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

駱欣光 陸 朋 王道帥 陳 琛

中國(guó)計(jì)量學(xué)院質(zhì)量與安全工程學(xué)院，浙江 杭州 31 0018

人機(jī)工程學(xué)在多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

駱欣光 陸 朋 王道帥 陳 琛

中國(guó)計(jì)量學(xué)院質(zhì)量與安全工程學(xué)院，浙江 杭州 31 0018

基于人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)理念和原理，從外形、顏色、刻度盤(pán)、手搖柄以及筆屑盒等方面詳細(xì)研究多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的設(shè)計(jì)，旨在提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的科學(xué)性、宜人性。

人機(jī)工程學(xué)；卷筆刀；設(shè)計(jì)

前言

人機(jī)工程學(xué)是一門(mén)涉及諸多方面的邊緣學(xué)科。它是運(yùn)用人體測(cè)量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)和生物力學(xué)以及工程學(xué)等學(xué)科的研究方法和手段，綜合地進(jìn)行人體結(jié)構(gòu)、功能、心理以及力學(xué)等問(wèn)題研究的學(xué)科。用以設(shè)計(jì)使操作者能發(fā)揮最大效能的機(jī)械、儀器和控制裝置，并研究控制臺(tái)上各個(gè)儀表的最適位置。人機(jī)工程學(xué)把人的因素作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要條件和原則，研究人和機(jī)器及環(huán)境的互相作用，以達(dá)到人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。當(dāng)前，人因工程學(xué)的研究和應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

卷筆刀自發(fā)明以來(lái)，都是削鉛筆的利器，它能夠利用刀片，輕易地將鉛筆外圍附著的木質(zhì)材料清理干凈，雖然目前市面上早就已經(jīng)出現(xiàn)了方便使用的手搖式卷筆刀，而且其操作和效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原來(lái)的老式卷筆刀，但是關(guān)于其削出的鉛筆芯粗細(xì)的精確性，仍無(wú)定論。所以，作者基于人因工程學(xué)，從更加人性化的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠精確測(cè)量出鉛筆芯粗細(xì)的卷筆刀。

1 多口徑精準(zhǔn)卷筆刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與人機(jī)工程

1.1 多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的外形及顏色設(shè)計(jì)

外形和顏色是產(chǎn)品給予用戶的第一印象，也是吸引顧客注意力的重要因素，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中有著重要地位。多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的外形采用長(zhǎng)方體的形式，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、明了、大方，能給人一種清爽的感覺(jué)。多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的顏色以簡(jiǎn)單明了的單一的暖色調(diào)為基礎(chǔ)色，針對(duì)不同的用戶進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如針對(duì)成年人面向成年人，色彩上應(yīng)偏向成熟，且大多應(yīng)用于測(cè)繪、工程制圖等工作領(lǐng)域，色彩不宜過(guò)于刺激與興奮，也不宜沉悶，一般應(yīng)采用藍(lán)色調(diào)。針對(duì)中小學(xué)生市場(chǎng)，卷筆刀的外形和顏色會(huì)呈現(xiàn)多元化，如卡通等一系列小孩子感興趣的主題?？傊?，多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的外形和色彩設(shè)計(jì)會(huì)給使用者一種“舒適感”，更好地提高使用者使用產(chǎn)品的心情。

1.2 多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的刻度盤(pán)設(shè)計(jì)

多口徑精準(zhǔn)卷筆刀刻度盤(pán)（如圖1所示）是使用戶直接從刻度盤(pán)上獲知所削鉛筆芯的粗細(xì)，以便獲取自身所需的口徑，這是多口徑精準(zhǔn)卷筆刀整個(gè)設(shè)計(jì)里的關(guān)鍵技術(shù)。人機(jī)工程學(xué)對(duì)刻度盤(pán)等顯示設(shè)備的基本要求是能正確地將信息分配給合適的信息通道，確保信息順利通過(guò)人機(jī)界面被為人所識(shí)別。在此基礎(chǔ)上，傳遞的信息還應(yīng)該產(chǎn)生情感或?qū)徝赖挠鋹?，多口徑精?zhǔn)卷筆刀刻度盤(pán)正是基于此而設(shè)計(jì)。就多口徑精準(zhǔn)卷筆刀刻度盤(pán)的外形而言，表1列出了刻度盤(pán)可采取的外形選項(xiàng)及各自的讀書(shū)準(zhǔn)確度人機(jī)統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較，從中可知，圓形的刻度盤(pán)最大可見(jiàn)度盤(pán)尺寸最小，讀書(shū)錯(cuò)誤率最低，因此多口徑精準(zhǔn)卷筆刀刻度盤(pán)采用圓形。

表1 五種顯示器讀書(shū)準(zhǔn)確度比較

圖1 刻度盤(pán)

在正常的情況下，刻度盤(pán)中數(shù)字的尺寸大小與觀察的距離有關(guān)，不同的觀察距離條件下，字符的高度也是隨距離的變化而變化，如表4所示。一般而言，

在觀察削筆器時(shí)，人的視距在1m以下，因此數(shù)字高度設(shè)定為4mm最佳。

表2 一般條件下數(shù)字高度尺寸D與視距L的對(duì)照關(guān)系

刻度盤(pán)盤(pán)面部分是指針式儀表的重要部件，是儀表運(yùn)行的指示部位，為了使盤(pán)面部分清晰、顯眼，以及盤(pán)面、指針和字符既統(tǒng)一，又有重點(diǎn)，就要利用色覺(jué)原理進(jìn)行色覺(jué)搭配，表3是配色清晰度排序表。根據(jù)綜合因素，選擇儀表顏色搭配為黑和白搭配，更為人性。

表3 配色清晰度排序表

1.3 多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的手搖柄設(shè)計(jì)

人的操作是一種復(fù)合運(yùn)動(dòng)，動(dòng)作的狀態(tài)和過(guò)程因操作的對(duì)象不同而不同。同時(shí)，在不同操作條件下使用不同操作裝置，肢體的最大用力數(shù)值是有差別的。因此，在設(shè)計(jì)操作裝置時(shí)，應(yīng)該按照用力的要求選擇合適的操作方式，從而達(dá)到工作效率最優(yōu)。從人機(jī)工程學(xué)上講，在設(shè)計(jì)操作裝置時(shí)，要避免靜態(tài)下肌肉持續(xù)用力。一般來(lái)說(shuō)，操作者保持某一姿勢(shì)不動(dòng)，無(wú)論這一姿勢(shì)多么舒服，也會(huì)很快導(dǎo)致肌肉疲勞。肌肉在靜態(tài)下持續(xù)用力時(shí)，肌肉組織收縮壓迫血管，將阻礙血液循環(huán)和能量交換。有鑒于此，多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的手搖柄采用360度旋轉(zhuǎn)式搖桿，和原來(lái)老式削筆器相比，不僅省力還方便操作。為了是操作時(shí)手與旋鈕間不打滑，將旋鈕的周?chē)O(shè)計(jì)成齒槽增加摩擦，如圖2所示。

圖2 多口徑精準(zhǔn)削筆器手搖柄設(shè)計(jì)圖

手搖柄的直徑應(yīng)根據(jù)操作時(shí)手的活動(dòng)部位而定，直徑要以能夠保證動(dòng)作的速度和準(zhǔn)確性為設(shè)計(jì)前提。表4顯示的是手搖柄活動(dòng)直徑和操縱力關(guān)系之間的關(guān)系。手搖柄一般通過(guò)手指操作，其用力在10N以下，因此，其活動(dòng)直徑也應(yīng)設(shè)計(jì)在10mm以下，換句話說(shuō)，手搖柄的自身的直徑應(yīng)控制在5mm以下。

表4 手搖柄活動(dòng)直徑和操縱力關(guān)系

1.4 多口徑精準(zhǔn)卷筆刀的筆屑盒的設(shè)計(jì)

本著環(huán)保和方便的原則，多口徑精準(zhǔn)卷筆刀還設(shè)計(jì)了筆削盒用以盛裝卷筆刀削出的筆屑。該筆屑盒位于整個(gè)卷筆刀的底部，其外形做成抽屜型：其一，抽屜型有利于操作者移出筆屑盒，倒掉筆屑；其二，設(shè)計(jì)成抽屜型，有利于增加筆屑盒的容量，減少抽出的次數(shù)；其三，抽屜型的筆屑盒可置于卷筆刀內(nèi)部，有利于減少卷筆刀的用材，減輕卷筆刀的重量，同時(shí)，又不會(huì)影響其穩(wěn)定性。

2 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合人機(jī)工程學(xué)對(duì)多口徑增加卷筆刀的外形顏色、刻度盤(pán)、手搖柄以及筆屑盒等特色結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)論述，突出了其對(duì)于鉛筆芯粗細(xì)可測(cè)量的特性，充分考慮到用戶的切身感受，設(shè)計(jì)出一個(gè)真正方便、快捷、宜人的卷筆刀。

[1]謝慶森，黃艷群.人機(jī)工程學(xué)（第二版）[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009年.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.071

本文系2011年度浙江省大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃（新苗人才計(jì)劃）立項(xiàng)項(xiàng)目“多口徑精準(zhǔn)智能削筆器的研制”（項(xiàng)目編號(hào)：2011R409004）階段性成果。

駱欣光，中國(guó)計(jì)量學(xué)院質(zhì)量與安全工程學(xué)院，產(chǎn)品質(zhì)量工程專業(yè)本科生。