基于感性工學(xué)的前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器設(shè)計(jì)

付曉莉　崔汝晨

關(guān)鍵詞：感性工學(xué);前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器;造型設(shè)計(jì);因子分析

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編碼：1672-7053（2022）06-0028-03

1相關(guān)概念解析

1.1前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器

前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器其實(shí)是針對(duì)辦公室人員設(shè)計(jì)的一款康復(fù)鍛煉器械，它能夠鍛煉前臂與肘關(guān)節(jié)的靈活度。通過上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作訓(xùn)練，帶動(dòng)手腕、肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)的活動(dòng)，增強(qiáng)關(guān)節(jié)活動(dòng)度，有效地改善并減少辦公室綜合癥。

1.2感性工學(xué)

感性工學(xué)最初叫做情緒工學(xué)，后來由廣島大學(xué)學(xué)者長町三生提出，是一種將人類的感性因素進(jìn)行量化，并應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的理論及技術(shù)。其主要是通過人的感性來設(shè)計(jì)產(chǎn)品，根據(jù)人的喜好來指導(dǎo)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，是工學(xué)的一個(gè)新的分支[1]。

2基于感性工學(xué)的前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器設(shè)計(jì)流程

目前，國內(nèi)外的設(shè)計(jì)師主要運(yùn)用的是日本感性工學(xué)，并將日本的感性工學(xué)體系運(yùn)用在汽車和生活用品等領(lǐng)域。丁俊武等人在分析了往年產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了情感化設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢[2]。蘇建寧等人用計(jì)算機(jī)遺傳算法建立了造型進(jìn)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并以汽車側(cè)輪廓造型為例進(jìn)行了驗(yàn)證[3]。曹玫梅等人以電動(dòng)輪椅造型為例，運(yùn)用SD法與數(shù)理化理論1類方法建立了感性意象與設(shè)計(jì)關(guān)系的模型[4]。目前針對(duì)辦公人員的康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)品的研究較少，因此文章將感性工學(xué)運(yùn)用到前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器設(shè)計(jì)之中。

2.1典型樣本案例獲取

語義差異法是指導(dǎo)前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器在造型設(shè)計(jì)中意象研究的重要方法，第一步是收集康復(fù)醫(yī)療器械的樣本。由于現(xiàn)在市面上在售的前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器寥寥無幾，所以把產(chǎn)品種類擴(kuò)大到康復(fù)產(chǎn)品。通過網(wǎng)絡(luò)、雜志期刊等途徑收集大量的康復(fù)產(chǎn)品圖片，為了保證產(chǎn)品的真實(shí)性，并保證其產(chǎn)品能夠?yàn)楹罄m(xù)的設(shè)計(jì)提供一定的參考，收集到的圖片一定是市面上存在的產(chǎn)品案例，并且可以表現(xiàn)出整體的造型?；谶@個(gè)需求，收集了200個(gè)康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)品的圖片，并運(yùn)用親和圖法（又名KJ法）進(jìn)行評(píng)估分析，刪減掉部分圖片模糊的和基本信息不明確的圖片，將相似造型的產(chǎn)品進(jìn)行分組排序，最后從中選出具有代表性的案例，獲得10款康復(fù)產(chǎn)品的樣本案例，如圖1所示。

2.2感性意象詞匯的收集與確立

小組成員通過對(duì)使用過康復(fù)醫(yī)療器械的用戶進(jìn)行訪談、對(duì)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研和網(wǎng)絡(luò)資源搜索等方式，尋找到相匹配的感性詞匯共計(jì)60個(gè)[5]。然后通過對(duì)一般用戶、專業(yè)用戶與設(shè)計(jì)專家進(jìn)行深入地調(diào)研討論，經(jīng)過3次的篩選，刪除與該研究不符的和沒有作用的感性詞匯，得到6對(duì)代表醫(yī)療器械意象的感性詞匯：圓潤的――硬朗的、親和的――冷淡的、高檔的――低端的、穩(wěn)重的――輕盈的、現(xiàn)代的――傳統(tǒng)的、安全的――危險(xiǎn)的，如表1所示。

2.3問卷調(diào)查

根據(jù)篩選出來的樣本案例和意象詞匯進(jìn)行問卷調(diào)查，采用7級(jí)李克特量表對(duì)篩選出的6組感性詞匯進(jìn)行語義分析。在進(jìn)行該問卷填寫之前，告訴被測試者忽略掉產(chǎn)品的一切功能屬性，只關(guān)注產(chǎn)品的造型外觀，對(duì)康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)品的造型進(jìn)行評(píng)價(jià)分類。在調(diào)查問卷中，建立7級(jí)李克特量表，收集10款產(chǎn)品的評(píng)價(jià)結(jié)果。將該案例的感性意象等級(jí)化、標(biāo)準(zhǔn)化，由1到7分劃分為7個(gè)等級(jí)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，如圖2所示。其中以感性詞匯“圓潤的――硬朗的”為例，1分代表著超級(jí)圓潤，2分代表一般圓潤，3分代表圓潤，4分代表中性感覺，5分代表硬朗，6分代表一般硬朗，7分代表超級(jí)硬朗[6]。這7個(gè)量表等級(jí)的劃分為前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器的感性意象研究提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2.4數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)老師5名，康復(fù)醫(yī)療從業(yè)人員5名，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生25名，共計(jì)35份發(fā)放，最后收回了有效答卷33份[6]。對(duì)回收的有效問卷數(shù)據(jù)加以匯總分析，分別統(tǒng)計(jì)出每一個(gè)感性詞匯的分值平均數(shù)，得到數(shù)據(jù)結(jié)果，如表2所示。

在SPSS軟件中對(duì)有效問卷整理的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算分析，為了檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，先對(duì)整理的數(shù)據(jù)進(jìn)行信度分析與效度分析[7]，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理（如表3），通過因子分析法和主成分分析法得到樣本與詞組間的公因子方差（如表4）。

為了驗(yàn)證筆者篩選出的6組感性詞匯是有效的，且具有代表性，通過公因子方差來驗(yàn)證感性詞匯對(duì)康復(fù)醫(yī)療器械的代表性或解釋權(quán)。根據(jù)理論，所提取的信息值在0.7以上就屬于真實(shí)有效且具有關(guān)聯(lián)度的。經(jīng)檢驗(yàn)，這6組感性詞匯均是有效的。

通過圖3和圖4可以分析出主要成分的數(shù)目。由圖3可知，成分1和成分2累積為84.851%，這兩個(gè)成分的初始特征值都大于1，所以提取成分1和成分2為主要因子（主要成分）?？梢酝ㄟ^圖4的折線斜率變化來確定主要特征[8]，在前兩個(gè)成分中，成分1和成分2都明顯要高于其他4個(gè)成分，從成分3開始，其他成分變化率開始逐漸趨于直線，且成分1和成分2的特征值都大于1。因此，通過以上信息可以判斷出成分1和成分2為主要因子。

旋轉(zhuǎn)成分矩陣描述了各項(xiàng)目與因子之間的關(guān)系，數(shù)字越大代表著因子之間的相關(guān)性就越強(qiáng)。由表5可得知，主要因子1與“低端的――高檔的、危險(xiǎn)的――安全的、傳統(tǒng)的――現(xiàn)代的”有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性;主要因子2與“硬朗的――圓潤的、穩(wěn)重的――輕盈的、冷淡的――親和的”有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。主要因子1為心理評(píng)價(jià)因素，主要因子2為造型評(píng)價(jià)因素。

2.5現(xiàn)存康復(fù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)分析

想要更好地對(duì)現(xiàn)在的典型樣本進(jìn)行下一步的分析，就要將典型樣本進(jìn)行歸類，便會(huì)更清晰直觀地看出差別。為了找出10份樣本之間的共通性，這里筆者用SPAA25.0中的系統(tǒng)聚類方法對(duì)典型樣本進(jìn)行聚類，得到圖5。從圖中可以明顯地看出，樣本之間的聚類在5到10之后逐漸穩(wěn)定，在這個(gè)區(qū)間段中，將10個(gè)典型樣本分為3類，每一類都具有其自身的特點(diǎn)。表6為樣本類群特征分析。

通過上述的分析結(jié)果，筆者認(rèn)為，前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器設(shè)計(jì)的方向應(yīng)為：高檔的、安全的、圓潤的，這是最主要的設(shè)計(jì)意象詞匯，其次是輕盈的、現(xiàn)代的。造型外觀參考上述類別特征和獲取的意象詞匯，類型2對(duì)前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。

2.6康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)品的發(fā)展分析

康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)品和一般的日用產(chǎn)品不同，一般人們?cè)谑褂每祻?fù)醫(yī)療產(chǎn)品時(shí)，都是在身體受到一定的損傷之后，為了恢復(fù)身體的功能才去使用它。因此，康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)品更注重產(chǎn)品本身的專業(yè)感和安全感。同時(shí)，康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)品要給人們足夠的信念，給人的健康恢復(fù)傳遞信心，親和力也是康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)品不可或缺的。

該實(shí)驗(yàn)獲取到的意象詞匯重要程度也表明了康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)品的特點(diǎn)。在今后的康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，要重點(diǎn)突出產(chǎn)品的專業(yè)感、安全感和親和力，這樣才能讓使用者在使用產(chǎn)品時(shí)滿足情感需求。在滿足以上的情感需求后，進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，以突出各品牌產(chǎn)品的特色。真正的產(chǎn)品不僅要關(guān)注使用的數(shù)據(jù)和指標(biāo)，還需要進(jìn)行全面地考慮。關(guān)注使用者的自尊、體面和生存質(zhì)量，給出更多可行的方案。

3前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器的設(shè)計(jì)實(shí)踐

3.1設(shè)計(jì)實(shí)踐

筆者通過實(shí)驗(yàn)得到了用戶的感性需求，再考慮到用戶的使用環(huán)境，參考樣本1、6、8的造型，側(cè)重高檔的、安全的、圓潤的、輕盈的、現(xiàn)代的，對(duì)前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器進(jìn)行具體造型設(shè)計(jì)。

3.1.1設(shè)計(jì)理念

此款前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器造型以天平為靈感來源進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，以一種平衡的狀態(tài)來警示使用者，身體和工作都要保證一種平衡。而且這種平衡的感受直接會(huì)帶給使用者以一種安全的感覺，符合使用者的審美需求和感性需求。

3.1.2設(shè)計(jì)思路

基于上文得到的意象詞匯，展開頭腦風(fēng)暴開始思考草圖方案，結(jié)合產(chǎn)品功能性得到最終產(chǎn)品造型。為了突出產(chǎn)品的高檔感，在材質(zhì)上，底座部分和部分零件采用高反光的金屬材質(zhì)。握柄部分，采用柔軟的硅膠，指示燈的紅色點(diǎn)綴，進(jìn)一步增強(qiáng)了產(chǎn)品的高檔感。支撐部分使用較細(xì)的金屬撐桿，給使用者視覺上一種輕盈的感覺。配色也是采用極簡的白色，符合現(xiàn)在的使用環(huán)境。

3.1.3設(shè)計(jì)呈現(xiàn)

前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器造型設(shè)計(jì)，如圖6所示。該產(chǎn)品的各部分功能如圖7：頂部為噴霧噴頭，香薰通過霧化噴出，可以營造出一個(gè)舒適溫馨的環(huán)境;兩邊是硅膠握把，使用時(shí)雙手分別握住兩邊的把手，兩邊交替按壓會(huì)鍛煉上臂和肩膀位置;中間紅色部分為指示燈，可以顯示設(shè)備儲(chǔ)蓄的電力;中間部分為設(shè)備的阻力調(diào)節(jié)器，以適應(yīng)使用者選擇不同的力度;最下面是底座及伸縮桿，在使用時(shí)可以調(diào)節(jié)高低，適用于不同桌面高度。

3.2驗(yàn)證設(shè)計(jì)

不同的設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出來的作品受自身的主觀性影響較大，因此設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品需要交由專家進(jìn)行打分評(píng)估。只有由多名不同領(lǐng)域的專家構(gòu)成打分團(tuán)隊(duì)，才能盡可能地減少主觀因素的影響。

該評(píng)分方法采用專家打分法，使用5級(jí)量表對(duì)前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器的六個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分，分別是造型美觀、使用安全、操作簡單、交互有趣、結(jié)實(shí)可靠、溫暖圓潤，然后對(duì)十名專家發(fā)放評(píng)分問卷，取十名專家的平均分作為評(píng)分依據(jù)，如圖8所示。

由圖8可以看出，前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器造型的總體評(píng)分都在滿意以上，多項(xiàng)分值接近非常滿意，說明產(chǎn)品造型總體還是符合預(yù)期的。通過感性意象詞匯指導(dǎo)的設(shè)計(jì)，在專家打分時(shí)也獲得了高分，特別是造型美觀、使用安全、交互有趣、結(jié)實(shí)可靠、溫暖圓潤這五個(gè)方面，這五個(gè)方面也對(duì)應(yīng)了用戶的感性需求，即高檔的、安全的、圓潤的、輕盈的、現(xiàn)代的。通過驗(yàn)證，證明了通過獲取用戶的感性需求來指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是切實(shí)可行的。

4結(jié)語

在社會(huì)物資豐裕的時(shí)代下，產(chǎn)品已經(jīng)不能局限于滿足使用功能，在滿足功能準(zhǔn)確和樣式美觀的同時(shí)，要兼顧到使用者的情感需求。產(chǎn)品形態(tài)并非某種形式的美，而需要外觀形式中有內(nèi)容，感官感受中帶有觀念。文章針對(duì)前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器的造型設(shè)計(jì)運(yùn)用感性工學(xué)理論、語義差異法、因子分析和樣本聚類法，將用戶情感化需求進(jìn)行量化，然后用于輔助產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的使用功能與情感化需求的統(tǒng)一。最后經(jīng)過評(píng)估，此方法切實(shí)可行，為以后的前臂與肘關(guān)節(jié)活動(dòng)器造型設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。