互動型家具設(shè)計的人機因素研究

楊旗航

摘要：互動理念在家具設(shè)計中有著廣泛運用前景。針對使用方式提出靜態(tài)家具和動態(tài)家具的分類概念，并從多個角度闡述了互動型家具的概念及其設(shè)計思路。著重從人機工程學角度對互動型家具的設(shè)計做出分析，并結(jié)合具體設(shè)計實例闡述人機工程學在互動型家具設(shè)計中的應(yīng)用思路。

關(guān)鍵詞：家具設(shè)計 互動性 人機工程學

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2017）05-0110-02

一、互動型家具的概念

（一）靜態(tài)家具與動態(tài)家具

從工作到娛樂到休息，家具為人類各種各樣的活動提供支持，從家具的使用方式來看，家具可以分為靜態(tài)家具和動態(tài)家具。靜態(tài)家具的概念是指在使用過程中家具本身不發(fā)生形態(tài)變化且實用方式相對單一的類型，如一般使用的餐桌椅、書柜、公共座椅等。靜態(tài)家具一般具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高的特點，適用于使用頻率高、方式單一的活動。動態(tài)家具是指在使用過程中家具形態(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。

（二）互動型家具的理念

互動型家具一般歸在動態(tài)家具的分類里面?；釉O(shè)計理念強調(diào)的互動要素包括四個方面，人、行為、環(huán)境及技術(shù)?；有图揖呤侵笍娬{(diào)人機互動性的一類家具，可以借助實體或虛擬界面和使用者產(chǎn)生互動，并通過互動實現(xiàn)特定的功能需求。

根據(jù)貝恩特施密特對用戶的五大體驗體系的劃分，人和家具的互動可以發(fā)生在以下幾個層面：行為互動，感官互動，情感互動，思考互動，關(guān)聯(lián)互動。其中行為互動主要表現(xiàn)在人類身體上的行為與家具的互動，側(cè)重在物理層面；感官互動，體現(xiàn)在人的五感在使用家具過程中的體驗，以及從這種感覺中產(chǎn)生的互動；情感互動，在上述兩種互動的基礎(chǔ)上結(jié)合環(huán)境因素和個人心理因素而產(chǎn)生對家具的感性認識和互動；思考互動，強調(diào)在理性的思維模式下對一件家具的體驗；關(guān)聯(lián)互動，可以由上述的幾種形式相疊加而成，是混合的形式。在家具的實際體驗過程中，感官互動往往是首先起作用的，而后續(xù)的體驗往往是關(guān)聯(lián)式的。因此，一件家具能否帶給人好的體驗，首先取決于感官上的良好體驗，然后是使用的過程體驗是否良好，最后是能否在情感層面帶給人新的發(fā)現(xiàn)和感動，最后所有的體驗疊加在一起形成整體的印象。

上述五個層面體現(xiàn)在家具設(shè)計中，行為互動影響著家具的功能、結(jié)構(gòu)、尺寸；感官互動體現(xiàn)在在家具的外形、色彩、材質(zhì)的選擇于搭配：情感互動體現(xiàn)在家具的功能以及符號意義的表達，是以人心為對象的設(shè)計方向：關(guān)注思考互動層面的家具則應(yīng)在設(shè)計、品質(zhì)、價格等購買動機因素上研究潛在購買者之間的心理互動；關(guān)聯(lián)互動的成因更為多變復(fù)雜，是在上述的因素層面考慮過后對家具設(shè)計的整體評價，可以作為最后驗證式的一步。

二、互動型家具設(shè)計中的人機要素

人機工程學在家具設(shè)計中有著重要的作用，是保證家具的舒適性、宜人性、合理性的重要工具，靈活運用人機工程學的方法反復(fù)進行分析和驗證是家具設(shè)計的必經(jīng)之路，家具設(shè)計中需要考慮的人機要素主要包括功能、形態(tài)、色彩、材質(zhì)和尺度。功能、形態(tài)、色彩一般在設(shè)計早期就確定下來，而尺度需要經(jīng)過反復(fù)分析和論證，尺度也直接決定著功能的實現(xiàn)以及形態(tài)的比例和細節(jié)。

互動型家具，根據(jù)采用互動類型的不同，需要著重考慮的人機要素也會發(fā)生變化。例如，行為互動類型的家具需要著重考慮功能的實現(xiàn)形式以及圍繞功能的尺度。例如日本沒計工作室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意識的行為，他們?yōu)檫@種無意識的行為提供了更多的可能性，設(shè)計的這款沙發(fā)將重復(fù)的結(jié)構(gòu)純粹化，然后巧妙地實現(xiàn)了給使用者更多放置小物品的機會，兼具實用性與趣味性。從人機角度，這款家具的設(shè)計所考慮的是如何滿足并引導人在沙發(fā)的縫隙中塞東西這種行為，以一種全新的視角來看待沙發(fā)的設(shè)計，并用合理的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)這一功能。而感官互動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)計其形式，通過不同的編織方式可以帶來不同的視覺感受。這款家具側(cè)重點在于DIY的視覺效果，讓用戶作為設(shè)計者和椅子發(fā)生互動從而產(chǎn)生多樣的視覺效果，從人機的角度考慮，除了實現(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效果，從結(jié)構(gòu)、色彩、材質(zhì)多個角度考慮實現(xiàn)的方法。（如圖1）。

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

三、人機因素在互動型家具設(shè)計中的應(yīng)用

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

在平常的工作生活中，現(xiàn)代人容易出現(xiàn)長時間坐姿缺乏鍛煉導致出現(xiàn)健康問題，針對這個問題，一把具有健身功能的扶手轉(zhuǎn)椅的概念應(yīng)運而生。這個概念的設(shè)計要點是，功能可以在工作椅、仰臥起坐器械和夾胸運動器械之間切換，提供相對舒適的坐姿體驗同時具有多種健身器材的使用方式。結(jié)合其功能定位，視覺上應(yīng)給人具有活力的感覺，讓人看到后具有鍛煉的欲望，同時應(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)。因為有較多的活動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量便于維護和替換，同時避免出現(xiàn)不安全的結(jié)構(gòu)。

在有了初步的設(shè)計目標和草圖后，就可以進入到對人機尺寸的分析階段，一步步完善設(shè)計。（如圖2）。

（一）坐姿狀態(tài)的人機尺寸分析

舒適的坐姿設(shè)計要注意的幾個點是：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”+“姿勢修正量”，通過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為負值。在工作時坐面傾角應(yīng)稍稍前傾，避免壓迫腹部，傾角應(yīng)在-3°到0°之間。在仰臥起坐時傾角應(yīng)為正值，在0°-3°之間。做夾胸運動時坐面保持水平。

工作椅坐深的設(shè)計原則是寧淺勿深，結(jié)合GB/T14774-1993《工作座椅一般人類工效學》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》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)計不宜過高或過低，查表得中國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)計要點是提供整體的背部支撐，考慮到需要進行仰臥起坐的運動，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)的人機尺寸分析

仰臥起坐活動的設(shè)計要點是：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有支撐；4.腳部至腿部受到下壓固定。

滿足仰臥起坐的姿勢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度應(yīng)為小腿長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，因此兩個支撐之間的距離應(yīng)為270mm-370mm可調(diào)。

在進行仰臥起坐時，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)為大腿長度*sin a，查表得到大腿長度女子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）夾胸運動姿態(tài)的人機尺寸分析

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

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

垂直扶手部分距離肩部的距離應(yīng)為上臂長度*sin a，查表得到上臂長男子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，互動型家具設(shè)計在功能性和產(chǎn)品體驗上有著更大的發(fā)揮空間，可以結(jié)合各種科技技術(shù)手段實現(xiàn)一般家具所難以實現(xiàn)的功能及體驗，在未來的家居、辦公環(huán)境中發(fā)揮其獨特的魅力。

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

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