基于人機(jī)工程學(xué)的盲人眼鏡尺寸設(shè)計(jì)

摘 要：為了改變盲人的出行方式，滿足其心理、生理的需求，通過人機(jī)工程學(xué)的數(shù)據(jù)測(cè)算設(shè)計(jì)出一種更適合中國人體面部尺寸的智能化盲人導(dǎo)航眼鏡，其提高了盲人出行安全率，極大地方便了盲人的日常生活。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué);盲人;智能;設(shè)計(jì)

1 盲人眼鏡設(shè)計(jì)中的人機(jī)尺寸數(shù)據(jù)

從使用狀態(tài)來說，盲人眼鏡因?yàn)樘砑恿藢?dǎo)航設(shè)備，比普通眼鏡體積更大，較沉重。因此，設(shè)計(jì)一款主要依靠頭帶、頭頂和鼻梁共同承重的眼鏡。相對(duì)于普通眼鏡的佩戴方式，此眼鏡與使用者的接觸面積更大，受力點(diǎn)更多，穩(wěn)定性也更好。

為了更好地匹配當(dāng)今中國人的頭部大小，滿足本次研究的需求，將《中國漢族人體頭面測(cè)量及分析》作為本次設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)來源，見表1。

2 盲人眼鏡設(shè)計(jì)中關(guān)鍵尺寸的確定

在盲人導(dǎo)航眼鏡的人機(jī)尺寸設(shè)計(jì)中，眼鏡面寬及頭帶尺寸為眼鏡設(shè)計(jì)中對(duì)于人面部舒適度影響較大的關(guān)鍵尺寸。在眼鏡面寬尺寸的設(shè)計(jì)中，因?yàn)榇丝顚?dǎo)航眼鏡為男女通用版，因此鏡面內(nèi)長(zhǎng)取面寬的男女平均值（人體兩性尺寸平均值=（P50男+P50女）/2）為143 mm，外長(zhǎng)取兩耳平間寬加軟質(zhì)的海綿聚氨酯的厚度約為10 mm，總外長(zhǎng)163 mm。

最后測(cè)算與人體頭部接觸最多的頭帶，頭帶部分主要由剛性ABS塑料外環(huán)和軟海綿聚氨酯合成革緩沖帶組成，其中軟海綿聚氨酯的厚度約為10mm。此時(shí)頭帶部分可以被認(rèn)為是一個(gè)同心圓形圖案。因?yàn)槊と搜坨R是男女通用設(shè)計(jì)，所以要考慮男女性別的各自百分?jǐn)?shù)。

在計(jì)算頭帶寬度時(shí)，內(nèi)圓要適應(yīng)最小尺寸設(shè)計(jì)，外圓要適應(yīng)最大尺寸設(shè)計(jì)，則：

W1≤N20女;W2≥N80男;W2=W1+2X。

其中，W1為內(nèi)環(huán)寬，W2為外環(huán)寬度，X為緩沖帶厚度，X=10 mm。N20女，N80男由表1查得：N20女=146 mm，N80男=163 mm。代入數(shù)值得到：143 mm≤W1≤146 mm，163 mm ≤W2≤166 mm。

在計(jì)算頭帶長(zhǎng)度時(shí)，發(fā)現(xiàn)N80男與N20女相差長(zhǎng)度正好等于緩沖帶的厚度，因此失去了固定的效果。所以最終設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的頭帶，使之可以伸縮來適應(yīng)不同的用戶。最小頭帶外圓長(zhǎng)度要滿足小尺寸設(shè)計(jì)，最大頭帶外圓長(zhǎng)度要滿足大尺寸設(shè)計(jì)，則：

L1≤M20女;L1≤M80男;L2=L1+△X。

其中，L1為最小頭帶外環(huán)長(zhǎng);L2為最大頭帶外環(huán)長(zhǎng);X為可以伸縮的長(zhǎng)度。M20女，M80男由表1查得：M20女=171mm，M80男=191mm。

帶入數(shù)值得：

設(shè)L1=171 mm，則有△X≥20 mm 。最終在頭帶部分，外環(huán)寬度應(yīng)在163～166 mm，外環(huán)最小長(zhǎng)度小于171 mm，此時(shí)可伸縮長(zhǎng)度大于20 mm。

3 結(jié)語

在盲人眼鏡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，基于中國人體面部尺寸和盲人特殊的佩戴方式，對(duì)盲人眼鏡的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，得出了盲人眼鏡鼻托夾角、眼鏡面寬及頭帶的尺寸數(shù)據(jù)。終對(duì)盲人導(dǎo)航眼鏡進(jìn)行了實(shí)例設(shè)計(jì)。以人機(jī)工程學(xué)為主，設(shè)計(jì)出一款符合中國人體面部尺寸的盲人導(dǎo)航眼鏡。

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作者簡(jiǎn)介：杜俊瑤（1994—），女，山東濰坊人，西安工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與傳媒學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)2016級(jí)碩士研究生在讀，研究方向：兵器美學(xué)與復(fù)雜產(chǎn)品。