互動(dòng)型家具設(shè)計(jì)的人機(jī)因素研究

楊旗航

摘要：互動(dòng)理念在家具設(shè)計(jì)中有著廣泛運(yùn)用前景。針對(duì)使用方式提出靜態(tài)家具和動(dòng)態(tài)家具的分類概念，并從多個(gè)角度闡述了互動(dòng)型家具的概念及其設(shè)計(jì)思路。著重從人機(jī)工程學(xué)角度對(duì)互動(dòng)型家具的設(shè)計(jì)做出分析，并結(jié)合具體設(shè)計(jì)實(shí)例闡述人機(jī)工程學(xué)在互動(dòng)型家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用思路。

關(guān)鍵詞：家具設(shè)計(jì) 互動(dòng)性 人機(jī)工程學(xué)

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2017）05-0110-02

一、互動(dòng)型家具的概念

（一）靜態(tài)家具與動(dòng)態(tài)家具

從工作到娛樂(lè)到休息，家具為人類各種各樣的活動(dòng)提供支持，從家具的使用方式來(lái)看，家具可以分為靜態(tài)家具和動(dòng)態(tài)家具。靜態(tài)家具的概念是指在使用過(guò)程中家具本身不發(fā)生形態(tài)變化且實(shí)用方式相對(duì)單一的類型，如一般使用的餐桌椅、書(shū)柜、公共座椅等。靜態(tài)家具一般具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，適用于使用頻率高、方式單一的活動(dòng)。動(dòng)態(tài)家具是指在使用過(guò)程中家具形態(tài)可以變化或是具有多種使用方式的家具類型，如電腦桌椅、廚房櫥柜、晾衣架等。動(dòng)態(tài)家具具有較高的靈活性和拓展性，可以幫助使用者完成變化較多的活動(dòng)。

（二）互動(dòng)型家具的理念

互動(dòng)型家具一般歸在動(dòng)態(tài)家具的分類里面。互動(dòng)設(shè)計(jì)理念強(qiáng)調(diào)的互動(dòng)要素包括四個(gè)方面，人、行為、環(huán)境及技術(shù)?；?dòng)型家具是指強(qiáng)調(diào)人機(jī)互動(dòng)性的一類家具，可以借助實(shí)體或虛擬界面和使用者產(chǎn)生互動(dòng)，并通過(guò)互動(dòng)實(shí)現(xiàn)特定的功能需求。

根據(jù)貝恩特施密特對(duì)用戶的五大體驗(yàn)體系的劃分，人和家具的互動(dòng)可以發(fā)生在以下幾個(gè)層面：行為互動(dòng)，感官互動(dòng)，情感互動(dòng)，思考互動(dòng)，關(guān)聯(lián)互動(dòng)。其中行為互動(dòng)主要表現(xiàn)在人類身體上的行為與家具的互動(dòng)，側(cè)重在物理層面；感官互動(dòng)，體現(xiàn)在人的五感在使用家具過(guò)程中的體驗(yàn)，以及從這種感覺(jué)中產(chǎn)生的互動(dòng)；情感互動(dòng)，在上述兩種互動(dòng)的基礎(chǔ)上結(jié)合環(huán)境因素和個(gè)人心理因素而產(chǎn)生對(duì)家具的感性認(rèn)識(shí)和互動(dòng)；思考互動(dòng)，強(qiáng)調(diào)在理性的思維模式下對(duì)一件家具的體驗(yàn)；關(guān)聯(lián)互動(dòng)，可以由上述的幾種形式相疊加而成，是混合的形式。在家具的實(shí)際體驗(yàn)過(guò)程中，感官互動(dòng)往往是首先起作用的，而后續(xù)的體驗(yàn)往往是關(guān)聯(lián)式的。因此，一件家具能否帶給人好的體驗(yàn)，首先取決于感官上的良好體驗(yàn)，然后是使用的過(guò)程體驗(yàn)是否良好，最后是能否在情感層面帶給人新的發(fā)現(xiàn)和感動(dòng)，最后所有的體驗(yàn)疊加在一起形成整體的印象。

上述五個(gè)層面體現(xiàn)在家具設(shè)計(jì)中，行為互動(dòng)影響著家具的功能、結(jié)構(gòu)、尺寸；感官互動(dòng)體現(xiàn)在在家具的外形、色彩、材質(zhì)的選擇于搭配：情感互動(dòng)體現(xiàn)在家具的功能以及符號(hào)意義的表達(dá)，是以人心為對(duì)象的設(shè)計(jì)方向：關(guān)注思考互動(dòng)層面的家具則應(yīng)在設(shè)計(jì)、品質(zhì)、價(jià)格等購(gòu)買動(dòng)機(jī)因素上研究潛在購(gòu)買者之間的心理互動(dòng)；關(guān)聯(lián)互動(dòng)的成因更為多變復(fù)雜，是在上述的因素層面考慮過(guò)后對(duì)家具設(shè)計(jì)的整體評(píng)價(jià)，可以作為最后驗(yàn)證式的一步。

二、互動(dòng)型家具設(shè)計(jì)中的人機(jī)要素

人機(jī)工程學(xué)在家具設(shè)計(jì)中有著重要的作用，是保證家具的舒適性、宜人性、合理性的重要工具，靈活運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的方法反復(fù)進(jìn)行分析和驗(yàn)證是家具設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路，家具設(shè)計(jì)中需要考慮的人機(jī)要素主要包括功能、形態(tài)、色彩、材質(zhì)和尺度。功能、形態(tài)、色彩一般在設(shè)計(jì)早期就確定下來(lái)，而尺度需要經(jīng)過(guò)反復(fù)分析和論證，尺度也直接決定著功能的實(shí)現(xiàn)以及形態(tài)的比例和細(xì)節(jié)。

互動(dòng)型家具，根據(jù)采用互動(dòng)類型的不同，需要著重考慮的人機(jī)要素也會(huì)發(fā)生變化。例如，行為互動(dòng)類型的家具需要著重考慮功能的實(shí)現(xiàn)形式以及圍繞功能的尺度。例如日本沒(méi)計(jì)工作室Daisuke MotogiArchitecture觀察到普通沙發(fā)的縫隙常常成為各種小物品的藏身之地，而這種行為往往是人們無(wú)意識(shí)的行為，他們?yōu)檫@種無(wú)意識(shí)的行為提供了更多的可能性，設(shè)計(jì)的這款沙發(fā)將重復(fù)的結(jié)構(gòu)純粹化，然后巧妙地實(shí)現(xiàn)了給使用者更多放置小物品的機(jī)會(huì)，兼具實(shí)用性與趣味性。從人機(jī)角度，這款家具的設(shè)計(jì)所考慮的是如何滿足并引導(dǎo)人在沙發(fā)的縫隙中塞東西這種行為，以一種全新的視角來(lái)看待沙發(fā)的設(shè)計(jì)，并用合理的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)這一功能。而感官互動(dòng)型家具需要著重考慮形態(tài)、色彩以及材質(zhì)等要素，例如一般工作室（soso studio）推出的side椅，具有DIY的使用方式，椅子的靠背可以由用戶自行設(shè)計(jì)其形式，通過(guò)不同的編織方式可以帶來(lái)不同的視覺(jué)感受。這款家具側(cè)重點(diǎn)在于DIY的視覺(jué)效果，讓用戶作為設(shè)計(jì)者和椅子發(fā)生互動(dòng)從而產(chǎn)生多樣的視覺(jué)效果，從人機(jī)的角度考慮，除了實(shí)現(xiàn)一般的椅子所具有的“坐”的功能，還需要考慮如何呈現(xiàn)出多種多樣的椅背的視覺(jué)效果，從結(jié)構(gòu)、色彩、材質(zhì)多個(gè)角度考慮實(shí)現(xiàn)的方法。（如圖1）。

互動(dòng)型家具除了要考慮一般家具設(shè)計(jì)的人機(jī)因素，還需要考慮情感因素。情感因素在家具互動(dòng)中的作用。根據(jù)唐納德·諾曼的描述，人在活動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種情緒，情緒是一個(gè)變化的過(guò)程，而情感則是各種情緒和記憶混合的結(jié)果，情緒是暫時(shí)性的影響，而情感是具有記憶性的長(zhǎng)期影響，情緒和情感共同作用影響人的決策。良好的情感互動(dòng)可以幫助使產(chǎn)品更加好用、易用且令人愉悅。

三、人機(jī)因素在互動(dòng)型家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

一個(gè)好的設(shè)計(jì)想法在成為一件產(chǎn)品的過(guò)程中，對(duì)人機(jī)因素的分析是完善設(shè)計(jì)的重要部分?；?dòng)型家具的設(shè)計(jì)更加需要合理的人機(jī)分析作支撐。設(shè)計(jì)互動(dòng)型家具的過(guò)程需要結(jié)合家具的功能定位、心理定位、市場(chǎng)定位而對(duì)形態(tài)、結(jié)構(gòu)、色彩、材質(zhì)、尺寸等一系列人機(jī)因素做出分析，從而完善一件家具的設(shè)計(jì)。下面以一件具有健身功能的概念扶手椅為例說(shuō)明人機(jī)分析的方法在完善互動(dòng)型家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

在平常的工作生活中，現(xiàn)代人容易出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間坐姿缺乏鍛煉導(dǎo)致出現(xiàn)健康問(wèn)題，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，一把具有健身功能的扶手轉(zhuǎn)椅的概念應(yīng)運(yùn)而生。這個(gè)概念的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是，功能可以在工作椅、仰臥起坐器械和夾胸運(yùn)動(dòng)器械之間切換，提供相對(duì)舒適的坐姿體驗(yàn)同時(shí)具有多種健身器材的使用方式。結(jié)合其功能定位，視覺(jué)上應(yīng)給人具有活力的感覺(jué)，讓人看到后具有鍛煉的欲望，同時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)讓人感到冰冷的情況，符合辦公生活環(huán)境的使用，應(yīng)多使用溫暖而明快的色彩和材質(zhì)。因?yàn)橛休^多的活動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量便于維護(hù)和替換，同時(shí)避免出現(xiàn)不安全的結(jié)構(gòu)。

在有了初步的設(shè)計(jì)目標(biāo)和草圖后，就可以進(jìn)入到對(duì)人機(jī)尺寸的分析階段，一步步完善設(shè)計(jì)。（如圖2）。

（一）坐姿狀態(tài)的人機(jī)尺寸分析

舒適的坐姿設(shè)計(jì)要注意的幾個(gè)點(diǎn)是：1.大腿基本呈水平，小腿可以垂直置放在地面上，小腿的重量能夠獲得支撐；2.腘窩處不受擠壓：3.臀部到大腿部分在椅面獲得彈性支承；4.背部整體獲得支撐。

滿足條件的坐高應(yīng)為“小腿加足高”+“穿鞋修正量”-“穿褲修正量”+“姿勢(shì)修正量”，通過(guò)查閱坐姿人體尺寸表，可知坐高應(yīng)為350mm-460mm，范圍可調(diào)。

坐面傾角，通常把前緣翹起的椅子的座面傾角a定義為正值；反之，a為負(fù)值。在工作時(shí)坐面傾角應(yīng)稍稍前傾，避免壓迫腹部，傾角應(yīng)在-3°到0°之間。在仰臥起坐時(shí)傾角應(yīng)為正值，在0°-3°之間。做夾胸運(yùn)動(dòng)時(shí)坐面保持水平。

工作椅坐深的設(shè)計(jì)原則是寧淺勿深，結(jié)合GB/T14774-1993《工作座椅一般人類工效學(xué)》給出的座深數(shù)值范圍為360-390mm，推薦值為380mm，取380mm尺寸。

坐寬的設(shè)計(jì)原則是要略大于人體坐姿臀寬，可根據(jù)GB/T14774-1993《工作座椅一般人類工效學(xué)》給出的座寬數(shù)值范圍為370-420mm，推薦值為400mm，取坐寬為400mm。

扶手的設(shè)計(jì)不宜過(guò)高或過(guò)低，查表得中國(guó)成年人坐姿肘高的男性50百分位數(shù)為263mm，女性50百分位數(shù)為251mm，取兩者平均值得出扶手高度為257mm。

背靠的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是提供整體的背部支撐，考慮到需要進(jìn)行仰臥起坐的運(yùn)動(dòng)，因此背靠應(yīng)給頭部以支撐，因此靠背高度應(yīng)比坐高略高，查表得到，男子95百分位數(shù)位947mm，女子95百分位數(shù)為901mm，兩者取大，加上穿衣修正量，得到靠背高度約為950mm。

（二）仰臥起坐姿態(tài)的人機(jī)尺寸分析

仰臥起坐活動(dòng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：1.人體呈平臥狀態(tài)：2.大腿部略抬起不和坐面接觸3.臀部與上半身和頭部在平臥時(shí)有支撐；4.腳部至腿部受到下壓固定。

滿足仰臥起坐的姿勢(shì)還需要提供腿部至腘窩處的固定支撐，解決方法是在座位前端設(shè)置可調(diào)的固定裝置，結(jié)構(gòu)如圖所示，腳背處的支撐到腘窩處支撐的長(zhǎng)度應(yīng)為小腿長(zhǎng)減去支撐體截面的最小半徑（30mm），查表得到女子鰳位數(shù)313mm，男子95百分位數(shù)403mm，得到適合5百分位數(shù)身高女子的尺寸約為283mm，適合95百分位數(shù)身高男子的尺寸為373mm，因此兩個(gè)支撐之間的距離應(yīng)為270mm-370mm可調(diào)。

在進(jìn)行仰臥起坐時(shí)，大腿部與坐面應(yīng)有a（5°到10°）的傾角，腘窩處離坐面的高度應(yīng)為大腿長(zhǎng)度*sin a，查表得到大腿長(zhǎng)度女子5百分位數(shù)402，男子95百分位數(shù)505，401-sin10=69.8，494*sin5=44.0，取平均值得到腘窩處支撐最小外徑距離坐面距離約為57mm。

（三）夾胸運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的人機(jī)尺寸分析

在基本坐姿的基礎(chǔ)上，針對(duì)夾胸運(yùn)動(dòng)還需要有手臂搖桿的設(shè)計(jì)，搖桿由扶手向上抬起變形而來(lái)，設(shè)計(jì)要點(diǎn)是大臂豎直抬起角度a=45度到75°，張開(kāi)活動(dòng)角度0到90°，小臂保持垂直于地面。

扶手長(zhǎng)度應(yīng)使得小臂可以整體接觸，應(yīng)取大值，查得前臂長(zhǎng)度男子95百分位數(shù)為258mm，因此扶手長(zhǎng)度應(yīng)大3=260mm。

垂直扶手部分距離肩部的距離應(yīng)為上臂長(zhǎng)度*sin a，查表得到上臂長(zhǎng)男子95百分位數(shù)為338mm，女子5百分位數(shù)為262mm，338*sin45=239。q262mm*sin75=253.0，兩者去平均得到222，所以垂直扶手距離肩部距離約為246mm。

結(jié)合以上的分析，即可得到概念扶手椅的基本尺寸，根據(jù)尺寸建模得到如圖所示結(jié)果。（如圖3）。

結(jié)論

相比一般靜態(tài)家具，互動(dòng)型家具設(shè)計(jì)在功能性和產(chǎn)品體驗(yàn)上有著更大的發(fā)揮空間，可以結(jié)合各種科技技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)一般家具所難以實(shí)現(xiàn)的功能及體驗(yàn)，在未來(lái)的家居、辦公環(huán)境中發(fā)揮其獨(dú)特的魅力。

互動(dòng)型家具的設(shè)計(jì)，除了要對(duì)互動(dòng)的方式和目的有著明確的思路，還需要對(duì)其中的人機(jī)因素有著清晰認(rèn)識(shí)，分析人的需求以及設(shè)計(jì)過(guò)程的人機(jī)因素，確保功能的合理性以及使用過(guò)程的舒適性與安全性。良好的互動(dòng)型家具應(yīng)該是建立在合理的尺寸、色彩、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)普通家具不能實(shí)現(xiàn)的新功能，并在使用過(guò)程中帶給用戶良好的體驗(yàn)。

互動(dòng)型家具的設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)更多功能需求的條件下，同樣應(yīng)該遵循好設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，這點(diǎn)可以參考Dieter Rams的好設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并注重在人的心理需求角度，產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)方式、與空間的和諧共存的層面上運(yùn)用巧妙的構(gòu)思，做出有著良好體驗(yàn)的新型家具。