时间：2024-02-08 14:48:32
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇人体工程学的重要性，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
摘要：人类总是离不开赖以生存的空间范围，总是要去营造适合于自身工作和学习的环境，制造出能够满足人们生活质量和工作效能的物品，所以人体工程学是建筑、室内、家具、产品等设计不可缺少的基础学科。我们要充分利用人体工程学，以达到高效、安全、健康、舒适的设计目的。
关键词：人体工程学；设计；舒适；健康
人体工程学主要研究科技和空间环境与人类之间的交互作用。在实际的工作、学习、生活环境中，人体工程学者应用相关学科知识进行设计，以达到人类安全、舒适、健康、工作效率提高的目的。
在我们生活的周围，无处不存在与人体工程学相关的东西。我们上下的楼梯、坐具、家具、电脑、键盘、笔、垃圾箱等等，很多都或多或少地体现着人体工程学的应用。正因为这些运用，才使得我们的生活如此的方便、舒适。没有这种符合人体工程学的设计，生活可能不堪设想。
比如这样一些不符合人体工程学的例子：手机的开机键关机键设置不合理；座椅的靠背设计不符合人体脊椎曲线；有的楼梯台阶高度设计不合理，走起来很累；公共场地的面积与实际需容纳的人数不匹配，造成人员拥堵；有的公交车上的扶手设计也不合理，没有考虑乘客的身高因素，统统设计为同一种高度，矮个子的人够着很困难；儿童用的药品药盒没有采用安全盖，造成医疗事故；有的产品开启不方便，锁扣设计不合格，等等。
人体工程学有关于人体结构的诸多数据对设计起到了很大的作用。了解了这些数据之后，我们做室内设计时就能够充分地考虑这些因素，做出合适的选择，并考虑在不同空间与围护的状态下，人们动作和活动的安全，以及对大多数人的适宜尺寸，并强调其中以安全为前提。比如，家具的设计就要适合人体静态和动态时的特殊尺寸要求。同时，人们为了使用这些家具和设施，其周围必须留有活动和使用的最小余地，这样才不会使得活动在其中的人感觉约束、拘谨。另外，颜色、色彩及其布置方式，都必须符合人体生理、心理尺度及人体各部分的活动规律，以便达到安全、实用、方便、舒适、美观之目的。人体工程学在家具设计中的应用，就是特别强调家具在使用过程中对人体的生理及心理反应，并对此进行科学的实验和计测，在进行大量分析的基础上为家具设计提供科学的依据。同时，把人的工作、学习、休息等生活行为分解成各种姿势模型，以此为研究家具设计，根据人的立位、坐位和卧位的基准点来规范家具的基本尺度及家具间的相互关系，
坐具是日常生活中我们用到最多的用品。作为家具一员，其重要性不言而喻。因而，坐具中的人体工程学知识运用则显得格外重要。一旦椅子不符合人体要素，则会带来很多麻烦。例如椅子的靠背如果设计不当，人坐在上面会感觉很累，后背很别扭，长期下去，脊椎可能受到不同程度的损害。
居家生活中，劳动量比较大的地方非厨房莫属了，橱柜的尺寸和各项家具的摆放及材料色彩的选用极大的影响了人们在厨房的工作效率，在新的厨房概念中，厨房不仅是烧菜的地方，还应该是娱乐、休闲、朋友聚会、沟通情感的家庭场所。“厨房新生活”传达了一个全新的生活概念。在选购橱柜时不仅要注意柜体面材的选择，在进行厨房设计时，还应该考虑合理的作业流程和人体工程学设计。以清洁餐具为例，习惯上，在清洁水池上方吊柜存放餐具，如果没有按科学的测量，操作起来的结果，就像漫画里的人物，拿放物品非常费劲。如果按人体工程学的原理加以设计，加宽水池的宽度，延展的宽度作为后操作台，同时降低吊柜的高度，只是改变一点，就可以把工作的强度降到最低。以烹制食品为例，普通的操作台与吊柜之间的高度设计不够合理，操作起来，阻隔视线，一不小心，还有碰头的危险。当人体工程学巧妙的融入橱柜设计中，一切就不同了。以吊柜的开启方式为例，吊柜是橱柜中重要的组成部分，存放物品时，吊柜的开启方式，直接影响使用是否方便。传统的开启方式占用空间，上掀柜门方便好用，也利于美观。以柜子与大抽屉的类比为例。如果我们用柜子储藏物品，取物时，要打开柜门，蹲下才可以拿到物品。如果用抽屉储存物品，拉开抽屉，就可以看到全部的物品，轻松取物。一切都是那么轻松和舒适，人体工程学在橱柜设计中的运用，让舒适的生活在厨房中精彩上演。
同时，家具设计还要因人而异，因地适宜；家具的造型设计、材料的选用及搭配、装饰纹样、色彩图案等则更多地考虑了人的心理需要。如老年人房间的家具造型端庄、典雅、色彩深沉、图案丰富等；青年人房间的家具造型简洁、轻盈、色彩明快、装饰美观等；小孩房间的家具造型色彩跳跃、造型小巧圆润等。材质的软硬、色彩的冷暖、装饰的繁简等都会引起人们强烈的心理反应。由此，良好的家具设计可以减轻人的劳动，节约时间，使人身体健康，心情愉悦，而良好的家具设计得益于正确地使用人体工程学原理。
人体工程学对我们设计的要求提出了新的高度、新的设计理念，我们只有认真将人体工程学理论贯彻到生活的每个设计角落，才真正能满足现代人的生活，才能让这个世界更加舒适多彩。
一、环境设计专业人体工程学课程的教学目标
环境设计专业涵盖的内容广泛，既包括人们使用的家具、设施，又包括人们生活的室内外环境。作为设计专业课程之一的人体工程学的学习应该达到这样几个目标：
首先，为确定空间场所范围提供依据。最主要的因素是人的活动范围和设施的数量尺寸。
其次，为设计家具、设施等提供依据。家具、设施的主要功能是使用，因此，无论是人体家具还是储存家具都要满足使用要求。
最后，为确定感觉器官的适应能力提供依据。人的感觉器官在什么情况下能够感觉到刺激物，什么刺激可以接受，什么刺激不能接受，这是人体工程学的一大重要课题。
二、环境设计专业人体工程学课程的现状分析
在实践教学中发现的问题，分析如下：
1.学生
（1）学习的积极主动性不够，被动学习的情绪明显。因为学生对人体工程学在环境设计实践中的重要性缺乏切身体会。
（2）实践中运用人体工程学时，各种因素的复杂性会给学生的主动学习设置思想障碍。即便在教师的引导下，从学生日常接触的绘图桌椅、餐厅桌椅、会议室桌椅、学生寝室卧具、学生寝室环境、洗漱间环境、教室环境、餐厅环境等典型的室内，外环境入手，引导学生思考并讨论这些家具和环境在使用中造成种种不便的原因，也会因为问题的复杂性造成积极主动学习的障碍。
（3）环境设计类学生大都为艺术类考生，逻辑思维能力较差，思维方式比较注重感官而缺乏理性。在实例讲解中，大量的尺寸分析，除考虑各种人体静态尺寸、动态功能尺寸外，还要考虑一定的使用状态、使用方式等，这些因素之间的相互作用，最终会导致设计结果的不同。因此，只有严密的逻辑思维能力、精益求精的设计态度，才能设计出真正符合人体工程学需要的家具或环境。
2.教师
（1）大部分教师注重理论教学，而不是以提高学生的兴趣、培养学生正确的设计思维为教学目标。目前的人体工程学教材内容偏重理论、原理、公式、数据，较为枯燥，使艺术类学生容易产生厌学心理。这就要求教师根据学生的实际情况和专业的重心适时调整教学计划，提高学生的学习兴趣，锻炼他们的人体工程学设计思维。
（2）注重理论的全面性，忽略解决单个实际设计问题的精确性。大量的理论教学使学生有了一些人体工程学的设计意识，但针对实际问题时，学生往往手足无措，教师应注重对学生实践的指导。
三、教学改革的主要思路
1.教学模式上
（1）以案例教学为主，抛砖引玉。课程各章节内容的安排应以经典案例空间为切入点，提出案例，先让学生讨论如果自己遇到这样一个设计项目，应考虑人体工程学的哪些因素、应如何设计？让学生充分讨论，各抒己见，既能活跃课堂气氛又能加深学生的印象。将学生的讨论结论归纳一下并一一列出，同时记录学生疑惑的内容，让学生带着疑问去听课，并要求课程之后让学生自己解决遇到的问题，不明白之处教师再给予指点和纠正。
（2）以实践教学为目的，理论指导实践。环境设计是一项实践性较强的专业，所有的理论都是为了使学生在日后面临实际设计项目时能有法可依、有据可循。人体工程学课程是直接服务于环境的使用者――人的，因此，环境设计专业人体工程学课程应以面向实践为主要目的。课堂上教师讲解的各种案例，学生可能会感觉离自己很遥远。针对这样的情况，教师应带领学生走出课堂，面向真实的设计项目，亲身体验设计项目时面临的种种问题，这样才会有更迫切的解决问题的愿望和冲动，上课时才能积极思考、主动学习，取得事半功倍之效。
2.教学方法上
（1）纳入丰富的多媒体手段。现在的多媒体已经广泛地应用到学校课堂中了，教师上课不再是传统的言传身教，而是集言、声、乐、动画、媒体剪辑为一体的生动有趣的视、声觉盛宴，众多高校每年一次的多媒体课件比赛，也证明了高校对教师多媒体技术的重视。为了削弱人体工程学给学生带来的枯燥感，教师在多媒体制作上应花一番心思，不仅仅加入图片和文字，也可以加入一些视频，如国内外著名设计师的设计思想、某款著名家具的设计思路等，以拓宽学生的视野，增强他们对设计专业的喜爱。
关键词:人机工程学;机械工程;人性化设计
中图分类号:F8 文献标识码:A 文章编号:1672-3198(2010)06-0314-02
0 前言
人机工程学是一门运用系统科学理论和方法,正确处理人、机、环境之间的关系,研究人――机――环境系统相互作用及最优组合的工程技术科学。其研究的对象是人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素;其研究的内容是人和机器及环境之间的相互作用;其研究的目的是提高工作效率,保证人的健康、安全和舒适性等问题。
机械设计是一项极其复杂的工程,在设计过程中不仅需要设计人员考虑机械的材料、力学、温度、工作环境、工作强度和频率等因素外,还要求充分考虑人 ――机――环境之间的关系。因而人机工程学在机械工程领域,扮演着非常重要的角色。人们在设计机械产品的时候会因为所设计的作业空间的不同,颜色、温度、亮度等因素考虑角度的不同,对人的作业效能和作业疲劳等方面考虑的不同,使同一种机械产品在工作中产生不同的效果。这些效果可能表现在工作效率的不同,工作者安全的保障与否,工作者工作时间的长短差异等等。因此,在机械工程中,我们一定要综合考虑人、机、环境三者之间的关系,不仅要注重工作效率,还要注重作业人以及环境。
1 人机工程学的应用技术
人机工程学是一门新兴的边缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学及工程学等学科的研究方法和手段,综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。通过人机工程学的研究与应用,可为机械设计中考虑“人”的因素提供人体尺寸参数;为机械设计中考虑“物”的功能合理性提供科学依据;为机械设计中考虑“环境”因素提供设计准则;为进行人、 机、环境系统设计提供理论依据。
1.1 人体尺度在机械工程中的应用
为了使各种与人体尺度有关的设计对象能符合人的生理特点,让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中,就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度。在进行各种机械、设备、设施和工具等的设计时,首先要考虑的问题就是如何使它们适合于人的形态和功能的范围的限度。例如,所有的作业动作都必须在人的肢体活动所能及的范围之类,其高低位置必须与人体相应部位的高度位置相适应;同时还要考虑将其布置在人操作方便,反应最灵敏的范围之内。其目的是为了提高设计对象的宜人性,让使用者能够安全、健康、舒适、高效率的工作,从而有利于减少人体的疲劳和提高人机系统的效率。
人体不同部位的尺寸在机械设计中扮演着不同的角色,现举一些人体主要尺寸的应用原则:
(1)肘部高度:对于确定柜台、梳妆台、厨房案台、工作台、以及其他站着使用的工作表面的舒适高度,肘部高度数据是必不可少的。通过科学研究发现,最舒适的高度是低于人的肘部高度7.6cm。休息平面的高度大约应该低于肘部高度的2.5-3.8cm。
(2)大腿厚度:这是设计柜台、书桌、会议桌、课桌、家具及其他一些室内设备和为人们提供座位的设备的关键尺寸。要是大腿和大腿上方的物体有一定间隙。
(3)立姿垂直手握高度:可用于确定开关、控制器、拉杆、把手、书架以及衣帽架等等的高度。
以上只是列举了一部分。在设计过程中要充分考虑人体的各种尺寸,使设计出来的产品让人用着舒服,并尽量减轻人的疲劳感;同时还要注重工作效率的提高。
1.2 人体机能的应用
人主要有9个子系统,其中与外界直接发生联系的主要有三个系统,即感觉系统、神经系统和运动系统。人在人机系统中作用过程大致如图1。
图1由图可知,要使系统有效运行,要求人体各部位协调工作。感觉器官感受外界的信息;大脑理解和决策信息;运动器官执行相应的动作。
1.2.1 感觉系统
不同的感觉通道有不同的适应场合。例如视觉通道适合传递比较复杂或抽象的信息,比较长或需要延迟的信息,与空间方位、空间位置有关的信息等;听觉通道传递比较复杂的信息,短的或无需延迟的信息,与时间无关的信息,快速响应的信息等;触觉通道适合非常简明的、需要快速传递的信息,经常用受触摸的机器或装置的场合等。
当我们的信息用视觉通道传递时,我们设计机械装置时,要综合考虑人的视角与视力,视野与视距,中央视觉和周围视觉,色觉与色视野,暗适应和明适应等各方面的因素。例如眼睛沿水平方向运动比沿竖直方向运动快而且不宜疲劳;视线的变化习惯从左到右,从上到下;颜色对比与人眼也有一定关系,所以危险等信号标志都用红色。
当信息用听觉通道传递时,要综合考虑声音的频率,动态范围,人耳的方向敏感度,掩蔽效应等。同时,还要注意考虑人耳的安全。
1.2.2 神经系统
通过感觉通道传入的信息,在大脑中枢进行复杂的处理。大脑处理信息的速度以及对信息的记忆活动等都具有很重要的意义。对于人脑反应的速度,我们在设计产品的过程中不能使之快于人脑的速度。同时,我们又要充分利用人脑的记忆功能,进行复杂只能活动的能力,来合理设计,从而提高效率,创造价值。
1.2.3 运动系统
运动系统是人体完成各种动作和从事生产劳动的器官系统。骨的功能,各种关节的活动范围,肌肉的强度与力度等,都是我们设计机械器件时应该考虑的。例如关节必须处在一定的舒适调节范围内。对于肢体的运动,要考虑肢体的出力范围,运动范围,动作速度与频率等。
因此为了使操作者可以灵活、方便、快捷地执行动作,我们要考虑作对象的空间与操作者肢体所能及的范围的关系,完成工作所需要的力与操作者可以提供的力之间的关系等。
2 环境因素的影响
在机械设计中经常要考虑的环境因素很多,如温度、湿度、照明、噪声、振动、粉尘、风力及有毒物质等;随着人类生产活动领域的扩大,影响因素还有失重、超重、异常气压、加速度及电离辐射等。设计者必须全面考虑各种条件和要求,将环境因素和人的因素与机器的所要达到的要求结合起来进行综合分析和决策,求得正确的解决方案。
3 结束语
综上所述,现代机械工程的设计阶段要充分考虑人机工程学原理,进行人性化的设计。综合考虑环境因素,人的因素在设计中的影响。在保证工作者舒适、安全、健康、方便、快捷、灵活工作的同时,保证工作效率,寻求更优更高效的方法,找到人――机――环境间的最佳组合。
参考文献
[1]丁玉兰.人机工程学(第三版)[M].北京:北京理工大学出版社,2005.
[2]李建中,曾维鑫,李建华主编.人机工程学[M].南京:中国矿业大学出版社,2009.
[3]严杨.人机工程学设计应用[M].北京:中国轻工业出版社,1993.
关 键 词：图像处理类软件 人机工程 软件界面 交互设计
1.界面设计中的研究方法
1.1人机工程学简介
人机工程学（Er g o n o m i c s），在美国有人称之为人类工程学（Human Engineering），在欧洲有人称之为人类工效学（Engonomics），日本称之为人间工学，其他国家大多引用西欧的名称。人机工程学不同的命名充分的体现了人机工程是“人体科学”与“工程技术”的结合。从科学性和技术性方面，人机工程学可以这样定义：人机工程学是研究“人-机-环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。[1]
现代人机工程学研究的方向是：把人-机-环境系统作为系统来整体研究，以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境，使人-机-环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效能。随着时代的发展，人机工程学也将紧随科学技术的发展而发展，与其他学科的相互交错相互渗透更加深入。[1]软件界面设计中也普遍运用到人机工程学，其中的人是用户，机是指软件，而环境则是界面。如何处理好人-机-环境的关系，是设计人员需要着重考虑的。
1.2人机工程学在软件界面设计中运用的重要性
以用户为中心（user centered）是一种设计思想，而不是具体的设计方法"它来源于以人为本的设计价值观，认为机器应该适应人，减轻人的体力和脑力负担，成为人的辅助者。[3]运用人机工程学原理去研究软件界面设计，真正的将一款软件设计成为用户服务的软件，与未考虑以用户为中心的软件界面设计相比，其优势在于以下几个方面：1.让用户获得更加高级的使用感受。人机工程学可以为界面设计提供大量的数据，以优化界面排布、色彩、图形文字大小等。让用户在使用过程中更加愉悦，软件的交互感更强。2.提高软件工作效率。以用户为中心的设计可以研究用户在使用过程中最关注的地方，着重将用户使用和频率高的部分优化，进而提高工作效率。3.提升软件自身价值。如今软件市场竞争激烈，图像处理类软件更是是如此。一款软件能够从众多软件中脱颖而出，被大众所认可，在丰富完善软件功能的同时，也需要有一个让用户满意的界面。
1.3人机交互特点
人机交互（Human Computer Interaction）是指人与机器之间的信息交互，故可称为人机对话或人机通信。为和研究的内容靠近，本文的人机交互仅限于人与计算机系统的交互。这里所说的“交互”指的是信息交换，即计算机用户与计算机系统（如软件、硬件）之间的信息交换。[1]
人机交互的特点主要有两个：第一是人与机交互是双向的，即人传达给机器一个信息，同时机器还会反馈给人一个信息，这样人和机器就实现了对话，这种对话语言就叫做交互。第二是交互手段的多样性。早前人机对话仅仅是通过鼠标、键盘来实现的，但是随着技术的不断进步，这种对话语言呈现多种形式，例如声音、触摸。交互手段的增加意味着人与机器对话更加便利、准确，进而增强了用户体验。
2.图像处理软件简介和特点分析
计算机软件大体分为两大类，一类是系统软件，另一类是应用软件。其中操作系统就是最基本的系统软件，比如Windows、Linux、Mac等；应用程序则十分丰富，可以细分成许多小的类别，其中图像处理软件就是其中重要的一个类别。
照片处理软件是一类对数码照片进行分析、修复、美化、合成等处理的软件，在图形图像处理领域，照片处理软件属于图像处理软件的分支，是专门针对数码照片工作的软件。[2]
2.1 图像处理软件特点
软件呈系列性。现在许多大公司都将自身的软件群组成系列，共同进行推出、更新以及维护，这样做的好处在于公司横向产品线较长，为方便管理这些软件，推出了系列产品来。
操作区域最合理化。图像处理类软件属于工作软件，在使用过程中，用户需要使用大量不同类型的工具，并且尽可能观察到更多图片的细节。
用户需求不同。对于普通用户来讲，需求层次较低，仅仅需要简单的图像处理功能。对于设计师来说，则需要更加强大的图像处理功能，满足复杂作图的需求。
应用领域范围广。许多行业都有对于图片处理的需求，典型的行业有：平面设计、工业设计、计算机设计类：包括网页设计，软件界面设计，交互设计等等、摄影。随着软件功能的不断扩大，现在的图像处理软件还可以制作简单的动画和三维效果的图像，因此还可以应用于影视、建模等领域。
3.图像处理类软件界面设计中人机交互的详细研究
目前主流图像处理软件数量较多，同时不同软件定位也各不相同。专业的图像处理软件有Adobe的photoshop系列；基于应用的处理管理、处理软件picasa等，还有国内很实用的大众型光影魔术手，非主流软件有美图秀秀，动态图片处理软件有Ulead GIF Animator，gif movie gear等。[2]通过几款有代表性软件的界面进行分析，得到了一些规律，并且加以人机工程学原理分析。
3.1 软件界面设计内容
软件用户界面作为计算机软件与用户之间的交流桥梁，应具备美观、易懂易操作、易学习、用户友好等特点，因此软件界面设计越来越受到重视。软件界面设计具体包括启动界面的设计、软件整体框架风格设计、按钮控件设计、窗体面板设计、菜单界面设计、图标设计、软件产品包装等多领域设计。
用户能够直接接触到软件的地方即是设计人员需要考虑的地方，界面设计具体包括以下几个内容：启动界面设计、整体框架界面风格设计、工具面板设计、菜单栏设计、图标设计等。启动界面：启动界面是用户使用软件必然见到的一个画面，由于很多图像处理软件启动过程中需要加载大量的程序以及插件，往往需要较长的时间，同时启动速度也与用户电脑的硬件配置有关系，因此有时用户会长时间面对这个画面。整体框架界面风格设计：软件框架界面的风格可以传达出软件的定位。或者说框架设计是一款软件界面的灵魂，它决定了整个软件的风格走向。工具面板设计：工具面板是使用者接触最多的部分，因此在设计过程中应具有更好的交互感，简单易用则是它的设计原则。菜单栏设计：菜单栏是每款软件都保留的部分，软件的所有功能都能在菜单栏里找到。图标设计：图标广泛存在于软件界面之中，图形语言的信息传达是通过图形的视觉形态传达图形的指涉含义，是形义共同作用的结果。图形与图像的直观性和通识性克服了文字语言交流中的障碍、准确快速地传递着信息。
3.2 人机工程学在其中的应用
前文总结了图像处理类软件在界面上的特点以及人机工程学方法运用到软件界面设计中的重要性，因此在软件设计中必然加入人机工程学研究理论和研究方法。以下从人机工程学的三个方面来探究图像类软件界面设计规律。
3.2.1 设计心理学在其中的运用
图像处理类软件的用户基本可分为两大类，一类是专业用户，另一类是非专业用户。两类用户对于软件的功能需求基本相同，都是处理图像，但是不同点在于需求程度不同，专业用户需要对图像进行更高级更复杂的处理，而非专业用户则需要快速简单有效的处理。根据不同种类用户的需求，软件在自身界面设计上也进行了相应的调整，分成了许多模块，让不同用户都享有自己的使用空间，进行高效的操作。
用户使用感受也是设计心理学研究的一大方向，不同软件可以传达给用户不同的使用感受。软件在设计过程中注重用户的使用感受，这就是人性化设计。人性化设计是指在产品设计过程中充分考虑使用者生理和心理结构、思维方式等，使人的生活更加方便、舒适，是科学和技术在艺术与人性处的契合点[3]。人性化设计最核心最本质的理念是“以人为本”。软件界面中的“以人为本”设计体现在：界面的视觉效果“赏心悦目”，界面的布局合理以及界面的层次逻辑清晰。
3.2.2 人体测量学在其中的应用
一个软件界面中的信息交错复杂，在界面设计时要考虑不同信息的布局。根据人体尺寸中人转动眼睛和头部时的能见度图像可知，要把最重要和最经常使用的信息尽可能设置在视野中心3°范围内，一般性的信息在20°～40°内，次要信息设在40°～60°范围内，对于80°以外的视野范围，因视觉认读效率低一般不宜显示信息。[4] 人眼的水平运动比垂直运动的速度快而且幅度宽，因而显示信息排列的水平范围应大于垂直范围。[4]
在图像处理类软件界面中，图像的显示是最重要的部分，因此设置在界面中心位置，操作工具显示信息为次要信息，设置在图像两侧。界面的上部和下部则显示不重要的信息和一些使用频率低的按钮。
3.2.3 认知心理学在其中的应用
认知心理学的应用主要是两个方面，1.对界面进行信息结构划分。按心理学要求，用户界面中信息的排列应当符合操作信息的逻辑性，因此应该把显示根据所传递的信息或功能进行分组排列。这就涉及到了信息结构的设计，在人机工程学中可以运用卡片分类法和集簇分析法对信息结构进行定量分析，最后以树状图表达出来以供设计人员参考。2.提醒提示的运用。人的记忆是不完善的，经常会有遗忘的情况发生。因此在界面设计中对于需要注意的重要信息应设置取样提醒装置，提醒操作着对某个特别的信息源进行取样。根据人的知觉特性，可以采取亮的、彩色的及变化的特征来引导人的视觉注意。 [4]
4.结语
现如今软件界面设计倡导“人性化”，“以用户为中心”的理念，因此在软件界面设计中加入了人机工程学原理，使得软件界面在用户使用过程中更加顺畅，提高工作效率。同时根据图像处理类软件的特点，运用人机工程学研究方法，为图像处理类软件界面的设计提供参考。
参考文献
[1] 陆敏.基于人机工程的软件界面设计研究[D].江苏：南京航空航天大学机电学院，2008.
[2] 季慧.图像处理软件界面设计研究[D].湖南：湖南大学软件学院，2011.
关键词：人机系统；环境条件；人因工学
0 概述
人机工程学和环境心理学都是近数十年发展起来的新兴综合性学科。过去人们研究探讨问题，经常会把人和物、人和环境割裂开来，孤立地对待，认为人就是人，物就是物，环境也就是环境，或者是单纯地以人去适应物和环境对人们提出要求。而现代室内环境设计日益重视人与物和环境间以人为主体的具有科学依据的协调。因此，室内环境设计除了依然十分重视视觉环境的设计外，对物理环境、生理环境以及心理环境的研究和设计也已予以高度重视，并开始运用到设计实践中去。
人机工程学是研究人的特性及工作环境与机器相匹配的科学。在室内环境中，它把人和室内视为一个有机结合的系统，指出室内环境应该具有什么样的条件才能使人付出适宜的代价后可获得整个系统的最佳效益。人机工程学不仅涉及室内工程技术理论，还涉及人体解剖学、生理学、心理学以及劳动卫生学等。认真研究这门科学，可以创造出最佳设计和最适宜的条件，使人机实现高度协调统一，形成高效、经济、安全的有机系统。
如何让机器及室内工作环境的设计，能更适合人的生理、心理特点，让人在作业当中，能够感受到舒适和便捷，以至融洽和满足？这些问题，由于会让您觉得新奇而又全无头绪，或者说天真而又脱离实际，或者过于简单和平易近人，因而觉得是无须专门来研究和思考的问题。但是就这个问题在发达国家已发展出了一个影响巨大的现代学科――人机工程学，我国也已在近20年取得了长足的进展。
1 什么是人机工程学
人体工程学（Human Engineering），也称人类工程学、人因工学或工效学（Ergonomics）。其为一门多学科的交叉学科，研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。
人机工程学从不同的学科、不同的领域发源，又面向更广泛领域的研究和应用，是因为人机环境问题是人类生产和生活中普遍性的问题。联系到室内设计，其含义是：以人为主体，运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法，研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系，以适合人的身心活动要求，取得最佳的使用效能，其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。
2 人机工程学与室内环境研究的迅速发展
人机工程学的各个分支学科的研究，都在一定程度上具有人机工程学研究的性质。所有这些思想和方法经过长期和零散的酝酿，在二战时期获得了突破性的进展，从此也奠定了人机工程学被视为成熟的现代学科的地位，在世界范围受到重视并被视为工业的推动力之一。这种情形的发生，是因为战争中复杂武器的发展，使得人机协调问题的突然激化。例如，空战和歼击机提出对飞行员的体能和智能要求，使得人员的选拔和培训难度不断增大，促使在飞机的仪表显示、操纵工具和飞行员座椅及周围环境等部件的设计中，不得不加大对人的因素的考虑，进而带动了有关的技术和方法的迅速发展。
人机工程学作为一个工程学科，其研究常常是围绕具体的现实问题而展开。例如，由于航空航天活动对人类生理适应性和工作能力的挑战，促进了航空航天医学的发展，在北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系，也较早设立了人机环境专业的教学和科研；由于工业生产中职业病的广泛危害，在北京医科大学公共卫生学院也开展了包括坐姿作业导致的肌肉骨骼劳损、粉尘污染致癌等职业病学的研究，同时也就涉及作业姿势、作业环境评价等方面的人机工程学的研究。
人体工程学在室内环境设计中的应用目前已开展有如下方面的应用：
（1）确定人和人际交往在室内活动中所需空间的主要依据根据人体工程学中的有关计测数据，从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等，以确定空间范围。
（2）确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据家具设施为人所使用，因而它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据；同时，人们为了使用这些家具和设施，其周围必须留有活动和使用的最小余地，这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间大小，停留时间长短，对这方面内容测试的要求也越高，如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。
（3）提供适应人体的室内物理环境的最佳参数室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等，室内设计时有了上述要求的科学参数后，在设计时就有可能有正确的决策。
（4）对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素，人体工程学通过计测得到的数据，对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。
3 人机工程学与室内设计的情感和审美体验――环境心理学①与室内设计
在阐述环境心理学之前，我们先对“环境”和“心理学”的概念简要地了解一下。环境即为“周围的境况”，相对于人而言，环境可以说是围绕着人们，并对人们的行为产生一定影响的外界事物。环境本身具有一定的秩序、模式和结构，可以认为环境是一系列有关的多种元素和人的关系的综合。人们既可以使外界事物产生变化，而这些变化了的事物，又会反过来对行为主体的人产生影响。
关于环境心理学与室内设计的关系，《环境心理学》一书中译文前言内的话很能说明一些问题：“不少建筑师很自信，以为建筑将决定人的行为”，但他们“往往忽视人工环境会给人们带来什么样的损害，也很少考虑到什么样的环境适合于人类的生存与活动”。以往的心理学“其注意力仅仅放在解释人类的行为上，对于环境与人类的关系未加重视。环境心理学则是以心理学的方法对环境进行探讨”，即是在人与环境之间是“以人为本”，从人的心理特征来考虑研究问题，从而使我们对人与环境的关系、对怎样创造室内人工环境，都应具有新的更为深刻的认识。
环境心理学是研究环境与人的行为之间相互关系的学科，它着重从心理学和行为的角度，探讨人与环境的最优化，即怎样的环境是最符合人们心愿的。环境心理学是一门新兴的综合性学科，环境心理学与多门学科，如医学、心理学、环境保护学、社会学、人体工程学、人类学、生态学以及城市规划学、建筑学、室内环境学等学科关系密不可分。环境心理学非常重视生活于人工环境中人们的心理倾向，把选择环境与创建环境相结合，着重研究下列问题：第一，环境和行为的关系。第二，怎样进行环境的认知。第三，环境和空间的利用。第四，怎样感知和评价环境。第五，在已有环境中人的行为和感觉。
对室内设计来说，上述各项问题的基本点即是如何组织空间，设计好界面、色彩和光照，处理好室内环境，使之符合人们的心愿。
设计必须是服务于人的，否则它便不能被称作设计。人机工程学以人为本、从人的特点出发展开研究，这正符合了设计的诉求。现在设计师呼吁“人情味”的设计，其实这便是在产品的功能之外寻求最舒适宜人的产品表现方法，人机工程学为此提供了必要而日益充分的条件。我们可以从椅子靠背形状的变化上看到人机工程学在设计“人情化”中的作用。椅背一度是笔直垂直于凳面的，无论靠背是高还是矮，人稍坐久了便会感到腰背部疲劳酸痛，常坐这种椅子还会影响骨骼的生长。随后出现了斜背椅，椅背由外向内收，坐者可有依后而靠的动作，疲劳不适有所减轻，但坐久了仍会有不舒服的感觉。今天的设计师们依照人机工程学提供的人体数据和生理力学数据将靠背设计成适合大多数人背部形状和无能无力态势的曲线形，使人的背部有了充裕的活动空间而不乏承靠感，而椅背下半截的斜直线又对腰部起了随托作用，可避免坐者久坐驼背的现象。在满足椅子的结构与功能巧妙结合的前提下，设计师们又依据人机工程学中对审美的适应部分的内容，发挥聪明才智，用不同材质为椅子创造了千姿百态的美妙外观，使椅子更大程度地满足大众的“幸福”要求。
再看看设计者们通过对人机工程学的掌握而作的色彩设计的成功范例。民用客机多因载客量大而体积庞大，巨型的客机虽然随着科学技术的发展而有较高的安全系数，但其外观上的笨重总给人不够轻巧、安全的感觉。设计师们用巧妙的色彩搭配很好地解决了这个问题，白色和银白色是看起来最轻的颜色，人们由它们可以联想矫捷的海鸥、轻盈的云朵等，而且白色和银白色都能很好地反向阳光，抵御强光的侵蚀。依据这样的色彩特征，设计师们把客机设计成白色或银白色，使巨大的机体瞬间轻盈起来。而飞机的起落架相对于巨大的机体显得过于弱小，设计师们用厚重的黑色包裹它，让它显得坚硬而富支撑力。通过这样的色彩设置，再大机型的飞机都如灵巧的鸟儿，让人能够放心乘坐。
3.1 室内环境中人的心理与行为
人在室内环境中，其心理与行为尽管有个体之间的差异，但从总体上分析仍然具有共性，仍然具有以相同或类似的方式做出反应的特点，这也正是我们进行设计的基础。下面我们列举几项室内环境中人们的心理与行为方面的情况：
（1）领域性与人际距离。领域性原是动物在环境中为取得食物、繁衍生息等的一种适应生存的行为方式。人与动物毕竟在语言表达、理性思考、意志决策与社会性等方面有本质的区别，但人在室内环境中的生活、生产活动，也总是力求其活动不被外界干扰或妨碍。不同的活动有其必需的生理和心理范围与领域，人们不希望轻易地被外来的人与物所打破。室内环境中个人空间常需与人际交流、接触时所需的距离通盘考虑。人际接触实际上根据不同的接触对象和在不同的场合，在距离上各有差异。赫尔以动物的环境和行为的研究经验为基础，提出了人际距离的概念，根据人际关系的密切程度、行为特征确定人际距离，即分为密切距离、人体距离、社会距离、公众距离。
（2）私密性与尽端趋向。如果说领域性主要在于空间范围，则私密性更涉及在相应空间范围内包括视线、声音等方面的隔绝要求。私密性在居住类室内空间中要求更为突出。日常生活中人们还会非常明显地观察到，集体宿舍里先进入宿舍的人，如果允许自己挑选床位，他们总愿意挑选在房间尽端的床铺，可能是由于生活、就寝时相对地较少受干扰。同样情况也见之于就餐人对餐厅中餐桌座位的挑选，相对地人们最不愿意选择近门处及人流频繁通过处的座位，餐厅中靠墙卡座的设置，由于在室内空间中形成更多的“尽端”，也就更符合散客就餐时“尽端趋向”的心理要求。
（3）依托的安全感。生活活动在室内空间的人们，从心理感受来说，并不是越开阔、越宽广越好，人们通常在大型室内空间中更愿意有所“依托”物体。在火车站和地铁车站的候车厅或站台上，人们并不较多地停留在最容易上车的地方，而是愿意待在柱子边，人群相对散落地汇集在厅内、站台上的柱子附近，适当地与人流通道保持距离。在柱边人们感到有了“依托”，更具安全感。
（4）从众与趋光心理。从一些公共场所内发生的非常事故中观察到，紧急情况时人们往往会盲目跟从人群中领头几个急速跑动的人的去向，不管其去向是否是安全疏散口。当火警或烟雾开始弥漫时，人们无心注视标志及文字的内容，甚至对此缺乏信赖，往往是更为直觉地跟着领头的几个人跑动，以致成为整个人群的流向。上述情况即属从众心理。同时，人们在室内空间中流动时，具有从暗处往较明亮处流动的趋向，紧急情况时语言引导会优于文字的引导。上述心理和行为现象提示设计者在创造公共场所室内环境时，首先应注意空间与照明等的导向，标志与文字的引导固然也很重要，但从紧急情况时的心理与行为来看，对空间、照明、音响等，须予以高度重视。
（5）空间形状的心理感受。由各个界面围合而成的室内空间，其形状特征常会使活动于其中的人们产生不同的心理感受。著名建筑师贝聿铭先生曾对他的作品――具有三角形斜向空间的华盛顿艺术馆新馆有很好的论述，他认为三角形、多灭点的斜向空间常给人以动态和富有变化的心理感受。
3.2 环境心理学在室内中的应用
环境心理学在室内设计中的应用面极广，其应用应注意：室内环境设计应符合人们的行为模式和心理特征；认知环境和心理行为模式对组织室内空间的提示；室内环境设计应考虑使用者的个性与环境的相互关系。
4 人机工程学对室内设计发展的作用
人机工程学使设计更多地获得经济效益。人机工程学步入兴盛阶段的标志之一是环境（包括当下环境和未来动作环境）被纳入了“人―机”系统。与此相适应，设计把环境也纳入了自己的内容。人机工程学提出了适宜于人的种种环境参数，包括温度的、湿度的、噪声的、色彩的、光线的等，为宜人环境的设计提供了科学依据。生产操作者处于宜人环境中的生产效率比往有大幅度提高，这直接指向经济效益。根据有关资料，工厂车间在其他条件不变的情况下，仅对原来不适宜的门窗做些改进，使自然光线照明比较合适并加以变化，涂上悦目而适当的色彩，就能提高生产效率2%～4%，同时工作者的疲劳程度相应降低。另外，人机工程学在人体测量学和人的生理、心理学适应方面为艺术设计者对工业产品结构外形的合理设计提供了科学依据，生产者和使用者在操纵机器时不会遇到太多的困难，这也在一定程度上提高了生产效率。
人机工程学致力于人与室内环境之间的协调，分开来讲，则有室内设计的人性化和人的技术化两个方面。
随着工业生产智能化的发展，人机工程学在这基本意义上有了更贴近人的要求的变化。现在的人机工程学的目标是建立最安全适宜的外部条件，使人在工作过程中达到高效的同时，获得舒适和精神上的愉悦。简言之，就是做到舒适+有效+美。
最近，国际上工艺先进国家的室内设计正在向高技术、高情感方向发展，这两者相结合，既重视科技，又强调人情味。在艺术风格上追求频繁变化，新手法、新理论层出不穷，呈现五彩缤纷，不断探索创新的局面。
归根结底，人机工程学的在室内设计最终目的是“一切以人为本”，使“物”的功能与形式更好地实现统一，从而获得最大的经济效益、最大的情感效益和审美效益，强调“人”这个主体，让消费者满意，方便为目的。
注释：①环境心理学现为一门相对独立的学科，但由于与“人”相关，本人觉得其也应纳入人机工学研究范畴。
参考文献：
关键词：人机工程学；情感设计；人工智能
中图分类号：TP18文献标志码：A文章编号：2095-2945（2018）09-0136-02
近年来，人工智能从工程领域逐渐渗透到社会生活的各个角落，其重要性和广泛性逐渐成为共识。如果回归科研角度，如何合理构建人工智能的学科体系以促进其发展，就显得更为重要。由于人工智能技术的研究正处于不断的深入与拓展阶段，其学科体系也应在发展的过程中得以完善和确立，所以本文仅对人机工程学在体系中的位置及作用做相关论述。
纵观人工智能的研究历史及发展前沿，人工智能与思维科学的联系越来越紧密，一般认为二者之间关系是实践和理论的关系，人工智能是思维科学的技术应用分支。从思维科学的角度来看，知、情、意是人类三种基本的思维形式，如果把相当长一段历史时期的人工智能的发展视作人工认知，那么人工情感和人工意志两个方面将是两个重要的研究热点。而人工情感显然在两个发展阶段中起着承上启下的重要作用。当前，人工情感研究主要包括三个方面：情感识别、情感表达与情感理解，而且在情感识别与情感表達两个方面取得的非常显著的成果，但在情感理解方面仍有待进一步研究。
考察生物智能的发展过程，进而考察情感表达的表现形式，这些都会给人工智能的研究带来丰富的启示。从横向来看，各类生物智能都在并行进化；从纵向来看，某一类生物智能无论作为种群还是个体，也是不断地在进化和发展。因此，人工智能及其情感表达也应是这样一个相似过程，所有后发的科学技术都是在前期知识积累的基础上发展而来，尽管速度和形式可能会有区别。所以，在人工智能的观念和知识体系在不断地深入研究和建立起来的过程中，原本看似与人工智能无关的传统的机械设计、制造及其自动化技术，现在从并行发展的角度来回看，却在发展轨迹的某一节点处殊途同归。按照思维科学的知、情、意三个阶段来划分，传统的机械技术知识绝大部分均可以作为人工认知层面的基本组成部分，而与人工智能研究相交叉的与情感有关的领域则可作为人工情感和人工意志的组成部分，如人机工程学即可归结到人工情感设计的体系下进行重新审视。
对机械产品设计而言，传统的产品设计技术主要集中在功能性设计上，通过技术经济性、可靠性、结构工艺性及标准化的有机结合，完成产品的使用功能设计，以力学、电学等工程技术为设计要点。但是随着将人和机看成一个系统，人机一体化越来越强调和谐统一，在不断研究和摸索的进程中，诸如人体测量、心理学等学科不断的交叉、汇聚一起，从而构建完成人机工程学的基本学科体系，产品设计中改善劳动条件和提高劳动效率的关注度逐渐加强。显然，在早期人机工程学发展过程中，无论是“让人适应机器”，还是“让机器适应人”，始终是将机器看作是一个从属的、非智能的个体，当然也无真正的、普遍的感情交流与融合。但是随着人工智能技术的发展，大量与人类关系密切的机器开始智能化进程，我们不但需要而且也可能在机器冰冷的外壳里注入智能的灵魂，从而使人、机、环境从智能的角度真正做到和谐统一。如果在传统的设计技术基础上做人工智能方面的延伸设计，则必须构建其人工情感的外在表达方式。正如人类的情感表达，人工情感表达既有其内在一面，同时也应有其外在的一面。人类的情感可以通过表情、声音、肢体、服饰、色彩搭配等外在形式来表达，人工智能亦应如是。
人机工程学是构建情感设计的一块基石，也是众多模块中的一个。如同人类自身由于生理和心理等方面的要求而注重自己的服饰、形体一样，在机械设计过程中人们在解决完机械内在的功能性要求后，自然产生提高机械外部适应性的要求。如果我们把一台机械看成是一个智能体，尽管它可能处于智能的不同阶段，但它也总会或最终也由于“心理”或“生理”的需求而要完成其与周围环境的相互适应的任务。我们说人类的情感是对客观事物的态度，反映着客观事物与人的需要之间的关系。人机工程学则是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。人类的情感是以“我”为主，反映着“我”对客观事物的需求关系；而人机工程学则是从操作者的角度，来调整机器、人类、环境三者之间的关系。从表面上看，似乎并没有机械的自主参与，但是人机工程学的任务就是先行代替机械完成其表情、声音、肢体、服饰、色彩搭配等的适应性设计，有朝一日实现了机械的自主思维，如同一个失忆的人清醒过来，他就能够迅速的找回自己。所以。如同传统的科学知识都可以集成、贮存在数据库中，成为人工智能知识层面上的基本构成一样，人机工程学也必将是重复这样一个过程。
如果把人工智能个体看作是一个类人智能体，那么最终他的情感即是“他”对客观事物的一种态度，反映着客观事物与“他”之间的关系。而人机工程学亦应是研究“他”与人、周围环境之间相互作用的学科。当“他”意识到自己生活和工作在人类和周围环境之间，如果“他”要适应人类和周围环境，“他”就必須学会控制自己、调整自己、改造自己。当前阶段，人类如同其“形象设计师”，这种控制、调整、改造基本上是出于人类的一己之需；但从客观上，又不可能不影响到自己与“他”之间的情感协调。我们规划人工智能体，人工智能体也同时在规划我们。从目前人机工程学研究情况来看，主要是人体测量、人体感知与运动输出、显示装置设计、操纵装置设计、工作台椅与手握工具设计、工作岗位与作业空间设计、事故分析与安全设计、作业环境的分析与评价。上述内容基本上由人来主导。如果从“他”的角度来看，即变成是自己如何去适应人类和周围环境。“我”要了解人类的构造，“我”的外表（显示装置）要能够得到人类的认可；“我”的举手抬足（操纵装置、手握工具等）要与人类的生理习惯相一致；“我”的行止范围要满足人类的心理和生理要求；“我”的存在不能给人类带来危胁和隐患。这些非语言因素是机械表达情感的表层方式，并帮助类人智能体更好地融入人类和周围环境，这些都将是情感表达最直观、最感性的一面。所以，人机工程学对人工智能的情感设计具有重要的意义。
从当前人工智能研究现状来看，人工情感设计的内在形式和外在形式依然还是一个热点，在情感识别与情感表达方面取得的成果不应仅仅局限在语音、面部、肢体运动等方面，还应在更广泛的意义上加入人机工程学等学科做更深入的研究。毕竟，传统的工程技术造就了一大批和人类生活密切相关的机械产品，如何让他们以智能化的形式更好地与人、环境相互适应并和谐发展更具有现实意义。从情感理解方面的进一步研究看，比较研究人类的情感理解可知，脱离沟通对象的外在表现形式而纯粹谈论情感理解要困难得多，利用人类的思维规律去重新认识人机工程学，合理的规划机械的情感设计，可能会为人工情感理解的研究另辟蹊径。
在室内设计中，人既是设计作品的使用者，又是设计作品的欣赏者。家居空间设计是室内设计中最贴近人们生活的重要部分。居住者对家居空间的要求，从满足日常生活、休息、安全到人际交往、自我实现步步递进，所以居家空间的设计必须注重生活，注重人们的切实需要，关注人类的情感，并能在设计中考虑到人的价值、人的文化、历史、传统及人性等意义，这样才能塑造完整而鲜活的空间生命。
人文关怀在家居空间规划中的实现
在一个家居空间中，居住空间与居住者是其中的两大因素，这二者相互决定、相互影响，而人文关怀则是对居住者对家居空间提出的要求，这需要设计师来完成。如何实现在家居空间规划中的人文关怀，这需要设计师和居住者有充分的沟通和了解，更需要设计师有丰富的知识经验储备和灵活的头脑。
1.人文关怀在家居空间规划中的重要性
居住者由于所处地域、生活习惯、文化传统、、政治观念、经济文化水平、个人爱好等方面的差异，人们评价家居空间好坏美丑的标准不尽相同，但是基本的需求是具有共性的。这种共性，就是设计师在做居家空间规划时应该牢牢把握的。空间因人而活化，同时人在对家居空间的体验过程中，获得全部的心理感受。居住者是家居空间最终服务的对象，所以将人文关怀考虑在内是家居空间规划需要满足的重要方面。
2.人文关怀在家居空间规划中的体现
人对空间距离，大小的判断，凭视觉就能解决，但是人的双眼有一定间距，左、右眼视网膜上映出的同一对象的两个映像稍有差异，这样看到的对象才有立体感。人们在观察和判断对象的空间位置时，生活中积累的经验也起一定作用，如透视的消失规律、对象轮廓的清晰程度、远近物体重叠而产生的遮挡效应等，这些都会影响人们对空间的知觉和判断。在家居空间规划的过程中，设计师要充分利用最佳视区，考虑人的视线和心理感受。
（1）家居空间的形状
首先，空间的形状由平面决定。平面规则的空间，令人感到形体明确，肯定，并有一种安稳感。这类空间适合表达规整、平衡、严肃的感觉；而平面不规则的空间，如常见的弧形窗，令人感到柔和，这类空间适合表达优雅、休闲、活泼的感觉。其次，空间的形状取决于层高。过高令人感觉严肃、神圣，甚至有恐惧感，过低则令人有压迫感，适中的层高才能令人感觉舒适和安全。所以在家居空间规划中，设计师需要根据居住者的个性化需要充分利用现有的空间形状，必要时加以改造。
（2）家居空间的容积
从空间的容积来分析，容积大的家居空间给人宽敞、自由、通透之感，而容积小的家居空间则给人安全、包容、拘束之感。设计师可以根据居住者的个性化需求对空间进行软性的改变，即通过运用灯光、隔断以及不同的墙面材料进行视觉上的调整，以接近不同家居空间不同居住者理想的空间效果。
（3）家居空间的流动性
家居空间最大的特点是具有极强的流动性，这是由家居空间的性质和人的因素决定的，所以在空间规划上应多采用动态的以及序列化的交通动线。人是家居空间内的运动主体，并在运动中感知空间，而空间规划就是处理空间序列的动态关系。在空间规划中由于层次和过程相对较多，如只是以活动过程为依据，仅仅满足行为活动的物质需要是远远不够的，除了把各个空间作为彼此相互联系的整体来考虑外，还应该将人的精神需要考虑在内，以便更充分地发挥家居空间对人心理上和精神上的影响。
（4）家居空间规划中的人体工程学
人体工程学在家居空间规划中主要体现在以下几个方面：从人的尺度、动作域、心理空间和人际交往的空间等确定活动的空间范围；确定家具的形体、尺度及其适用范围的主要依据；提供适应人体的室内物理环境的最佳参数，如室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等；对视觉要素的计测为室内视觉环境。
设计师应当仔细地分析居住者的活动行为并在设计中以科学的态度对人机工程学予以充分的重视，使空间的形状，尺寸与人体尺度之间有恰当的配合，使空间内各部分的比例尺度与人们在空间中行动和感知的方式配合得适宜、协调。
（5）小结
空间气氛的形成除了包括体室内空间的体量大小还包括许多因素，如材料、色彩、灯光、装饰效果等等。因为人的空间感受是一种综合的心理活动，不是简单的数学或物理量的叠加，空间感又常常因人而异，不同的居住者会有不同的心理特点。因此，在对家居空间进行规划时，往往要具体情况具体分析，设计师需要充分了解居住者的生理和心理特点，做到以人为本，因地制宜，这样才能真正体现家居空间规划中的人文关怀。
结论
北欧家具设计着眼未来,发展出独特流线风格。这个地区的设计家们比较着重传统风格,强调现代主义的功能主义原则。但是同时也强调图案装饰性,传统与自然形态的重要性。采用自然材料,加上高度重视人体工程学因素的设计细节,注意舒适性、安全性、方便性,良好的功能性,简单明确和传统的美感是现代与传统结合的典范。芬兰设计如今已经成为北欧设计的重要分支。
1.1注重新材料、新技术的运用
新材料玻璃钢的出现直接导致了库卡波罗Karuselli 和Saturnus家具系列的产生。从50到60年代的这10年间,玻璃钢或增强型塑料是所有新材料中得到最广泛认可的材料。它几乎是那时唯一的可弯曲材料,弯曲特征以及符合人的生理系统需要是库卡波罗在设计塑料家具时考虑的首要问题。人体构造和人体美是库卡波罗首件Karuselli系列外形设计的灵感所在。
在Karuselli系列之后,库卡波罗着手开发另一系列的塑料坐椅Saturnus系列。Saturnus系列的设计很好地反映了60年代波普艺术的信息。随意、放松甚至有点模棱两可的形式语言逐渐被更为严格、精确的形式语言所代替。
1.2注重人体工程学在设计中的运用
早在50年代后期,当库卡波罗开始创作他的塑料家具的时候,他深信“椅子的造型应该尽可能体现出人体的形状,应该像人的身体一样柔软,如果可能,每一个部分都应该非常优美。”在这一信念的指导下,他设计出了Fysio办公椅。
与库卡波罗60年代设计的塑料椅相比,Fysio系列更为简朴、更符合人体工学。它的尺度是根据中等身材人体的尺寸设计的。通过改变坐位的高度和头枕位置,身高介于150cm和190cm之间的使用者都可以获得合理健康的坐姿。
1.3注重人文主义和有机性的结合
作为功能主义的代表人物和座椅人体工学的设计专家,库卡波罗认为如果一件家具在适应生理需求的同时能满足人的精神需求,那么它一定会更具吸引力,功能上也因此更加全面。
像库卡波罗设计的其他家具一样,实验系列使用起来非常舒适,但其简洁的形式得到了新的发展,在一些胶合板做成的结构部件和扶手中运用了欢快的色彩和造型。他力图弥补纯粹功能主义和怀旧的浪漫主义之间的隔阂。这些新的作品可以被视作库卡波罗探讨后现代主义的一种尝试。
1.4注重民族传统文化和外来文化的和谐交融
库卡波罗长期以来一直对中国的设计传统很感兴趣,在遇到方海先生以后,这种兴趣变得更为强烈。
“东西方系列椅”顾名思义就是指东西方设计思想的结合,具体讲,就是库卡波罗设计经验与中国传统家具设计元素与制作工艺的结合。从设计形态,一眼就能看出体现其上的西方和东方的影子。椅子的原型来自库卡波罗前些年设计的“博物馆椅”,但其中圈椅的形式又代表了中国传统家具的一个重要门类。从细节结构上讲,椅子采用了西方家具中常用的铁件连接和中国传统的榫卯连接。在设计和制作过程中,库卡波罗也非常重视制作者的直接参与。他给制作者极大的创作自由,在制作中,他反复强调根据中国的传统做法,将其中的圈椅同时也用全榫卯结构做出模型,椅背及扶手的图案和形状也由制作者自行决定,这些真正体现了双方的协作精神。
2.约里奥・库卡波罗的家具设计对中国家具设计发展方向的指导意义
芬兰作为现代家具发展中的佼佼者,在民族文化背景、自然环境等等方面与我国有很多相似之处。库卡波罗作为芬兰当代家具设计的代表人物,其设计思想值得我们设计工作者悉心揣摩。
设计工作者应将本土优秀文化纳入现代设计中,并吸取现代设计的创作理念,在继承中创新,在创新中发展。对传统文化深刻理解、对传统的和现代的设计规律熟练掌握、对设计的意图与构思完整地表达,从而积累和发扬有中国民族特色的现代设计文化,这是我们应当深入思考并为之行动的。
3.结论
从婴儿车发明至今，逐渐成为现代家庭不可或缺的重要育儿工具之一。随着科技水平的不断提高和新材料的广泛使用，婴儿车的设计发生巨大改变。人们不仅满足于其基本的使用功能，孩子往往是家庭的中心，基于此对婴儿车的设计不断提出新的要求。婴儿车的设计不仅要有助于婴儿的健康成长，同时也要兼顾家长省心省力。本文以人机工程学为入口，通过对国内手推婴儿车行业发展的状况进行分析，提出手推婴儿车改进目前存在的普遍问题，并具体阐述婴儿车设计的相关改进办法，对国内手推婴儿车进行详尽的设计研究。
关键词：
人机工程 婴儿车 问题 改进
一、国内手推婴儿车行业的现状
随着二十世纪七八十年代独生子女普遍进入适龄生育期，我国开始进入又一次持续时间更长的生育高峰阶段，迎来第四波婴儿潮，时间将持续到2018年。在社会事件、人文观念和巨大的人口基数等多重效应的影响下，这股婴儿潮将极大促进容量巨大的中国婴儿车产业市场，形成一个0-6岁婴幼儿婴儿车产业的迅猛突起。随着科学技术的发展，消费者对婴儿车的设计技术水平要求越来越高。比如消费者会希望婴儿车能够最大可能地模仿父母的操作，让孩子的生活环境更加舒适、安全，更加健康、美好。
据统计，从中国近几年新生婴儿的数量来看，中国0-3岁婴儿约六千万，孕妇数量达两千万，婴儿车消费可以说正迎来黄金时代。而按现有人口推算，中国新生婴儿高峰期大约出现在2016年，届时将迎来第五轮婴儿潮，预计市场婴儿车销售额将达到两百亿元人民币。换句话说，持续增长的婴儿车消费群体，加上全新的现代科学消费意识、育儿理念等所带来的消费观念提升，将促成中国婴儿用品市场迎来二十年的大好发展前景。
二、人机工程领域概况
（一）人机工程学的特点
人机工程学的学科特点是认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而将使用物的人和所设计的物，以及人与物所共处的环境作为一个系统来综合研究。在人机工程学中将这个系统称为“人――机――环境”系统。人机工程学是一个不断创新不断发展的学科，人的研究不断完善，新的事物不断涌现。
（二）人机工程学的国内外发展现状
人机工程技术是二十一世纪信息领域需要突破的重大课题。美国二十一世纪信息技术计划中的基础研究内容有四项：软件、人机交互、网络、高性能计算机。其中，人机建模研究在信息技术中被列为与软件技术和计算机技术等并列的六项国家关键技术之一，并被认为“对于计算机工业有着突出的重要性，对其他工业也很重要”。美国国防关键技术计划不仅把人机交互列为软件技术发展的重要内容之一，而且还专门增加了与软件技术并列的人机界面这项内容。日本也提出了FPIEND21计划，其目标就是要开发二十一世纪个性化的信息环境。我国的973、S-863、十五计划以及十均将人机交互列为主要内容。在中国，人机工程学的研究在二十世纪三十年代开始即有少量和零星的开展，但系统和深入的开展则是在之后。1980年4月，国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会，统一规划、研究和审议全国有关人类工效学的基础标准的制定。1984年，国防科工委成立了国家军用人-机-环境系统工程标准化技术委员会。这两个技术委员会的建立，有力地推动了我国人机工程学研究的发展。此后在1989年又成立了中国人类工效学学会，又在1995年9月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊。二十世纪九十年代初，北京航空航天大学首先成立了我国该专业的第一个博士学科点，随后南京航空航天大学、西北工大、北京理工大学、北大医学部等大学也先后成立了相应的专业。当前，随着我国科技和经济的发展，人们对工作条件、生活品质的要求正逐步提高，对产品的人机工程特性也会日益重视。一些厂商把“以人为本”、“人体工学”的设计作为产品的卖点，也正是出于对这种新的需求取向的意识。
三、婴儿车改进的问题与分析
（一）成人的弯腰幅度
婴儿车的位置普遍偏低，因此成人需要进行较大幅度的弯腰才能与婴儿进行交流活动。这并没有充分地满足人机工程学的要求。
（二）婴儿的视野
一般成人的视野在1m-2m之间，于是很多的环境设施都是在此视野范围内进行规划设计的。但是婴儿的视野却在1m以下，大部分时候婴儿并没能如愿地看到广阔的世界。这不仅影响婴儿的视觉发育，也会影响婴儿的情绪。
（三）污浊的空气
由于比重的原因，位于1m以下的是空气质量最差、细菌最密集、环境铅污染最为严重的地带。但往往绝大部分的婴儿车婴儿座位设置都在较低的位置，这对婴儿的呼吸非常不利。
（四）爬楼梯的问题
在一般楼梯上或扶手电梯上使用婴儿车都会很不方便，婴儿车体积较庞大，有些成人懒得拆卸，把小孩与车一同乘坐梯式手扶电梯，这种情况相当危险。目前的大部分婴儿车都未能很好地解决该问题，只有在坡式的手扶电梯中使用婴儿车最为安全。
（五）存物空间的问题
时下有相当一部分的婴儿车已经设计了一个存物平台给成人们放置各类物品。但很多时候，存物的空间仍然不够，如果是外出旅游则会表现得更为明显。设想如果婴儿座位得到相应的提高，那么座位以下的离地面的位置都能作为存物空间来考虑。
（六）孩子间的交流
据调查表明，大多数两岁及以下的孩子都处独自玩耍状态，而两岁以上的孩子通常与其他同龄儿童的接触更多。零到六个月的新生婴儿并不适合使用婴儿车，所以婴儿车实际上要更多考虑超过一岁的婴儿使用需求，即交流的需求，因此造型不宜设计得庞大和复杂。
（七）轻便
有不少婴儿车功能非常丰富，造型也很华丽。但是却称得上是重量级的车子，这样并不适合携带外出，可以多采用轻质材料。
四、针对婴儿车的人机工程改进措施
（一）婴儿的生理特点分析
幼儿在生活上逐渐脱离对母亲的依赖，生长速度比婴儿期缓慢，但四肢的活动能力却变得越来越灵活熟练，能独立活动，学会了行走，其活动范围也增大，接触周围事物的机会更多，这一变化使幼儿的世界豁然开朗。幼儿期阶段，智力发育比较快，语言、思维和沟通能力有所增强，在幼儿前期阶段，语言表达能力尚不足，发音不太准确，也只会一些单音节的词，沟通的方式多为莫名其妙的语言及手舞足蹈的比画姿态；幼儿后期阶段，幼儿能清楚表达自己的意愿，对活动的物体有极大的兴趣，喜欢角色扮演，喜欢模仿成人，并且渐渐产生了一定的独立意识，喜欢独自玩耍。在思维方面，此阶段的孩子总的来说，对新事物有浓厚的兴趣，具备学习的能力，充满了求知的欲望，但对同一事物的注意力不会太持久，对各种危险识别的能力不足等（见下表）。
（二）婴幼儿的身体与车内结构的关系
婴幼儿的身体柔软，骨骼发育还不完全，婴儿车必须在较小的空间条件里提供婴幼儿舒适的空间需求。婴幼儿的生理构造决定了他们比一般人更容易受到伤害，由于其正处于身体发育的时期，必须要保持婴儿平躺时睡得舒服，幼儿坐态保持良好，使其脊椎不受到损害，保持自然的、本身的脊椎弯曲度，坐卧时受压面分布合理，身体肌肉松弛，血液循环状态良好。下图表达的就是婴幼儿坐卧时的体态特点，左图说明的是婴儿平躺时脊椎形态和受压分布点，右图说明的是幼儿平躺或稍微坐起时的脊椎弯曲形态和受压分布情况。
从图中可以看出婴儿平躺时，脊椎基本成平直状，体压分布在臀部、背部和头部，幼儿脊椎发育较婴儿时成熟，可以坐起，脊椎成自然弯曲，体压分布遍及整个躯干和头部。母亲平抱小孩的时候，正确的怀抱姿势就是一只手托起婴儿的背部，头部处于臂弯中，另一只手托起婴儿的臀部，让其紧贴母亲的身体，这样的姿势能让熟睡的婴儿不会因为激烈的运动而被吵醒，也不会伤害到未发育成熟的脊椎，因此婴儿车的座垫要具有腰部防护功能，使腰部具有依托感，能减少或隔离路面不平带来的震动伤害腰椎，就像母亲温暖的怀抱一样。除了脊椎，头部也是婴幼儿需要保护的部位，婴儿车内最好有头枕设计，无论是正常推行还是突发事故，都能强有力的保护婴幼儿的头部。婴幼儿的头部大约相当于自身体重的百分之十八，在紧急情况下会造成颈部脊椎的折断，当母亲抱婴儿时，首先就是用手托住婴儿的头部，而头枕如同母亲的臂弯牢牢把婴幼儿的头部固定住，并且在头部障碍检查测试中，发现横卧角度要大于水平线150°。头枕就是这种能起到防止婴幼儿的头相对与身体做相反运动的弹性装置，当发生冲撞时，能把吸收这种冲击力而对婴幼儿头部起到保护作用。
（三）婴儿车的人机工程
根据以上婴儿生理，身体与车内结构关系的分析，婴儿的视野在一米以下，位于一米以下的是空气质量最差、细菌最密集的地带，所以婴儿座椅高度定为一千毫米。婴儿车体积如果较庞大，用于一般楼梯上或扶手电梯上使用就会出现很不方便的弊病，所以最好设计成折叠的方式。提升相应的高度，可以把座位以下的位置设计成存物空间，通过此方式增大存物空间，童车的位置提升也可以方便成人和婴儿双方向交流。
另外需要重点考虑的还有：
（一）座位方向
研究表明孩子在乘坐婴儿车时脸朝向父母，会对他们的成长产生许多的积极的影响，能提供亲近感和交互性。
（二）婴儿亲子心理
长期使用婴儿车，会自然地减少婴儿与母亲身体接触的频率，将造成婴儿或多或少的“感觉剥夺”。婴儿车中应考虑“拟态补充”，例如采用充气坐垫的座椅，柔软和温暖可以让儿童感觉像是父母的怀抱。
（三）外观
婴儿喜欢夸张的形态，外形的设计要新奇吸引人，也要与生活密切相关。比如仿生学，可以把生活中常见的物品或者是动物作为主形态，加以夸张。但是不要过于夸张，过于夸张会引起婴儿的恐惧心理，感觉陌生。
【关键词】公交车气动门；内燃机活塞杆；曲柄滑块机构；坐立结合椅；UG；MATLAB
Sit-Stand Integrated Chair Based on Slider-crank Mechanism
LI Jia-hui XU Qi-rong ZHOU Jie-yu LI Jin-cheng ZHAN Guo-xiang CHEN Nan-kai
（Beijing Institute of Technology，Zhuhai，Department of Machine and Vehicle Engineering，Zhuhai Guangdong 519088， China）
【Abstract】The article firstly makes a analysis of illustrations on the pneumatic door of bus and the piston rod of diesel ， after that extract the model of regular motion which is called slider-crank mechanism from them. Based on the common point of slider-crank mechanism under the instance application， so that making an assumption and design a sit-stand integrated chair which can be re-gulated the sloping angle. By 3D- model building in UG and MATLAB emulation of mechanism dynamic condition， as well as trying out the material composition， the practicability of innovative assumption is proved out ultimately.
【Key words】Pneumatic door of bus；Piston rod of diesel；Slider-crank mechanism；Sit-stand integrated chair；UG；MATLAB
0 引言
随着社会的发展，高等院校的教学设备也在不断地完善。然而，对于机械专业的学生来说，工程制图无疑是一件令人身心疲惫的事情。毕竟在绘图时不仅需要十分专注同时还得长时间站立，故为了减轻学生在制图过程中的劳累，从而增强学生对制图的兴趣，激发学生对机械课程的热情，设计出能够满足坐立结合的制图椅，对全日制本科日的常教学有着相当的重要性。
1 坐立结合椅的设想
1.1 坐立结合椅的市场需求
除了上述所说的制图室之外，坐立结合椅还具有更为广阔的市场。鉴于市面上提供的办公椅，大多数是为了保证靠背的舒适度而采取凳面向后倾斜，然而像制图、绘画、发廊、前台服务、个人工作室等需要在站与坐之间频繁切换动作的工作环境里，一张凳面可向前倾斜的坐立结合椅定能让人倍感舒适。
1.2 坐立结合椅的功能设想
要对一件产品进行设计，首先应该做的就是明确设计目的。说白了就是将该产品必须满足功能一一罗列出来，然后为了实现这些所谓的功能要求再做进一步的思考。
对于假想中的坐立结合椅，为了适合不同类别人群的使用，并且考虑到人机结合的实用性，故要求所设计的椅子不仅需要满足实际使用要求，而且还要结合人机工程学[1]来满足更多的使用人群。最终对坐立结合椅总结出如下几点要求：（1）能够轻松实现升降功能，高度范围620～700mm；（2）可以将凳面向前倾斜，板面倾斜角度范围0～40°；（3）升降跟倾斜功能通过两个完全不同的动作来实现最佳。
1.3 坐立结合椅的设计
为了实现上述三个功能要求，下面来具体分析：
（1）实现升高降采用市面上广泛运用的气压杆，至于高度，用特定长度的支撑架足以满足相应的要求。
（2）要满足凳面倾斜，必须要解决的问题是传动机构与动力来源，由于在设计领域中的平面四杆机构应用极为广泛，为此，可以采用曲柄滑块机构来实现。
（3）坐立结合椅采取双气压杆，分别对凳面上升和凳面倾斜提供自锁力。为了让使用者更容易操作椅子的升降与凳面的倾斜，故对升降气压杆采取脚踏的形式让针阀上顶，而对倾斜角度气压杆则采用省力杠杆的手拉形式让针阀下压。这样便满足用户习惯去操作椅子而对升降与倾斜。
2 曲柄滑块机构的原理与运用
运用曲柄滑块机构来实现凳面倾斜功能时，必须考虑到传动机构与动力来源这两方面的因素，故下面通过两个实例应用来说明其工作原理，并在此基础上，进一步作创新性运用。
2.1 公交车气动门的实例分析
2.2 内燃机活塞杆的实例分析
单活塞式内燃机的工作原理[2]是通过曲轴的旋转，用连杆给予活塞动力，使得活塞往复运动，最终把热能转变成机械能。
在压缩冲程时，切换曲轴为主动件，通过连杆活塞向上运动，燃油和空气的混和气体被压缩，将机械能转化为内能。
在做功冲程时，活塞再次成为主动件下行，将内能转化为机械能。
在排气冲程时，活塞向上运动将燃烧后的废气排出，当活塞运动至最顶部时，排气阀关闭。
同理，将曲轴作为凳面，模仿单活塞杆内燃机的工作模式（即四冲程），间歇地切换曲柄滑块机构的主动件，从而实现曲轴不停的机械运动。
2.3 曲柄滑块机构的创新运用
经讨论过的两个实例运用进行仔细比较，不难发现两例实例有一个共同点：曲柄在一定的条件下充当主动件，借助连杆把动力传到滑块上，而滑块由始至终做的因此，我们可以利用这点，做出一个假想：将凳面的倾斜看作是一个转动副的转动，通过曲柄滑块机构将水平方向上凳面的转动巧妙地转化为竖直方向上的移当人坐上凳板的时候，借助人体的重力给曲柄滑块机构提供动力来源，通过连杆2的传动，带动滑块3沿凳面支撑杆作竖直方向上的移动，从而实现凳面向下倾斜的功能。
若想将凳面复位，则必须在滑块3下方添置一根气压杆，通过手拉省力杠杆将气杆里的针阀顶入，气杆便能提供动力让滑块3向上移动（前提是要保证阀内气体压力大于使用者本身的重力），即使得滑块3成为主动件，通过连杆2传动将曲柄1（凳面）恢复水平位置。
通过曲柄滑块机构与气压杆的巧妙结合，在调节凳面倾斜度的过程中间歇地切换曲柄滑块机构的主动件，实现凳面的无障碍自由倾斜功能，同时实现了“无极锁”的功能，满足人机工程学的理论要求。如此一来，凳面倾斜的功能得以实现。
3 曲柄滑块机构的仿真与校验
4 坐立结合椅的三维建模与实物
4.1 坐立结合椅的三维建模
图8 凳面曲柄滑块机构三维图
对坐立结合椅在UG8.0中进行三维建模，并进行运动仿真，建模结构如图8所示。
4.2 坐立结合椅的加工实物图
对三维建模后的坐立结合椅进行渲染，并用AutoCAD绘制零件与装配的工程图，对各部分零件进行加工，在团队协作下，历时两个多月，该作品的得以完成，如图9所示。经过对实物成品作试验，证实了该设想的可行性，在实际中检验了理论知识。
5 结束语
经过本次对曲柄滑块机构的创新应用，从理论到实际上，切实地验证了一种新型坐立结合椅的可行性，从客观上也能看出其必要性和重要性。除此之外，当中的推广价值也尤其可观，出于解决学生制图舒图9 坐立结合椅实物图
适度而设计的坐立结合椅，不仅适用于日常教学的机械制图室里，还能用在以站立姿态进行作业的场合以及各种休闲活动集于一体的娱乐场所中。故该作品有着较强的实用性与推广性。
【参考文献】
[1]吕杰锋，陈建新，徐进波.人机工程学[M].北京：清华大学出版社，2009，7：19-27.
[2]陈彪，吴凡.基于Pro/E的公交车门运动仿真[M].湖北第二师范学院学报，2013，30（8）：73-74.
[3]黄经元，王淑芳，贾颖莲.基于Pro/E的发动机曲柄滑块机构的运动仿真分析[J].制造业自动化，2010，32（6）：163-165.
[4]汽车信息交流维修参考资[OL].http：//.cn/u/2027239423.
关键词：人体尺寸 室外健身器材 人机工程学 设计原则
中国分类号：G818.3 文献标示码：A 文章编号：1003―0069（2014）09―0037―02
室外健身器材是在室外设立专门供居民进行锻炼的健身器材，为居民提供健身、休闲和娱乐的需求。随着人们对自身健康重视程度的加深，室外的小区健身设施越来越受到人们的喜爱。通过锻炼可以促进人体内部血液循环，增强心肺功能，在锻炼的同时更能消耗人体脂肪，所以小区的健身器材受到了居民的普遍欢迎。
设计不合理的健身器材不能达到锻炼身体的目的，还会加重身体的疲惫感，所以小区的健身器材设计尤为重要。
1 常见的室外健身器材的分类
根据健身器材的使用人数对健身器材进行分类，包括单人健身器材和双人或多人健身器材。根据健身器材锻炼部位进行分类，包括运动型健身器材和休闲型健身器材。使用者需要通过对身体各个部位进行活动，达到健身的目的。
2 健身器材在现代生活中的重要性
2.1 满足人们的健身的需求
在锻炼的过程中，在操作不同种类健身器材的过程中，所采取的运动姿势各不相同，在操作中人体的各部分肌肉和活动关节得到运动，通过血管和心肌的收缩增强心脏的各项结构机能的适应能力，通过血液循环，减少身体内静脉的淤血，预防各种血栓等疾病。通过锻炼可以达到保持身体健康，控制人体体重的效果，是现代人们健身休闲娱乐的首要选择。
2.2 满足人们的娱乐需求
随着社会的发展，人们在享受经济增长改善生活方式的同时，也在面临着越来越大的精神压力，因此在休息的时候适当的进行锻炼，可以达到缓解压力、放松身心的目的。小区的健身设施一般的使用人群为成年人和中老年人，尤其以老年人为主，晚上和街坊邻里一起进行锻炼，下棋，既增进了邻里之间的情感交流，也满足了自己的身心愉悦。
人们在使用时主要的目的是健身、娱乐，在设计的时候应该增加一些设施的娱乐性，比如很多小区的健身设施中有象棋和算盘等设施，人们在运动健身之后，可以进行象棋、围棋等娱乐项目，满足人们在运动健身的同时，满足了人们娱乐方面的要求，使人们心情得到充分的放松、保持心情愉悦，为使用者创造出轻松的健身环境。
3 结合人机工程学分析健身器材设计的原则：
3.1 安全性原则
基于人们使用健身器材的目的是为了锻炼身体、保持身体健康，所以在健身器材的设计中首先要考虑其安全性。在设计的时候应该考虑到使用的人群，包括老人和小孩所以在设计的时候要考虑的安全问题，在器械设施的设计中考虑人在做各种动作时的尺寸，尽量避免高难度的健身器材的设计。在设计时将依据人体在运动时的相应尺寸作为理论支撑，要充分考虑人的因素，分析人体在进行各项运动时的尺寸、受力情况和极限尺寸等相应数据，结合相关人体极限尺寸，避免在运动的过程中出现肌肉拉伤等医疗事故。例如在转轮的设计工程中，应该充分考虑，人体站姿时手臂的推力和双手最大的活动范围，结合人体相应的尺寸数据进行设计，这样在锻炼身体的时候可以避免手臂活动范围过大，引起的肌肉拉伤，关节炎等病症。
对于存在危险的一些运动部件应进行极限位置限定，避免在使用时因为惯性或者冲力而导致的安全事故。例如在活动式健身器材太空漫步机的使用过程中，人们可以在器材上进行走步、慢跑等动作，能锻炼人体的腿部肌肉和手臂力量，但是很多使用者在使用时将其当做劈腿练习的机器，容易造成腿部肌肉拉伤等疾病，达不到健身的效果的同时还有害健康。还有一部分老人喜欢双腿朝一个方向一起运动，易造成重心不稳，一旦失手摔下，首先受伤部位就是后脑。所以在对太空漫步等健身器材进行设计时，应该进行极限位置的设定，使踏板在分开到一定角度时，不能再继续增大角度，防止适用人群发生肌肉拉伤等事故。通过人体尺寸的极限值分析，当脚踏板离开器材中心轴线的最大角度为55°时为极限值，所以将极限位置设定在55°最为适合。
健身器材的制作材料大多为金属材质，多数南方城市和沿海城市的气候潮湿或阴雨天气过多，健身器材涂层容易产生腐蚀或者褪色，不仅影响美观，而且容易造成使用者手部磨破和划伤。所以在设计时应该注意健身器材的材料选择，必须选择安全、环保的材料。
此外，健身器材的造型设计尽量简单且倒角圆滑，尽量不用复杂的零部件，避免人们在使用的过程中被划伤。
3.2 通用性原则
在对室外健身器材进行设计时，需要考虑各个地区人口在人体尺寸上的差别，不同地区的人体尺寸由于种族、生活习惯和饮食的不同，每个地区的人体基本尺寸存在着很大的差异。所以健身器材在设计时应参考各地区相应的人体尺寸特点做为尺寸设计的依据。
室外的健身器材经常设置在小区内，面向广大居民，使用者主要是小区全体居民，所以对于健身器材在尺寸方面进行设计时，根据国标中人体水平尺寸、立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸等相应尺寸，选取第五十百分位数的人体尺寸进行设计，做到满足大多数人的使用要求。
3.3 舒适性原则
健身器材的使用过程中，使用者即使施力也是受力者，因此在设计时，尤为注意把手、扶手、拉环、座椅等部位符合人机尺寸和人体的各种自然曲线，使锻炼者感到舒适的同时减少健身器材对身体的损伤，例如在伸背架的设计中，人体背部与健身器材相接触的部分，采用的形状曲线与人体脊柱曲线的形态相似，当使用者在进行锻炼时，脊柱的整体受力均匀，不存在受力不均匀或过激的情况。这种设计增加了使用者进行背部拉伸训练的效率，既增加锻炼时的舒适性，同时增加使用者在进行锻炼时的安全性。
3.4 统一性原则
健身器材作为产品与使用场所组成了一个整体，在设计的时候要将健身设施的设计要与周围的环境统一起来，在进行设计时，对于健身器材使用地面的铺装应该注意其色彩、尺度、质感及拼接等外观效果。这些因素对健身器材的使用环境有很大的影响。很多小区的健身器材在安装时并没有考虑到其所使用的环境，将其随意安装在水泥地面上，水泥地硬度较大，危险性较大且不美观。室外健身器作为人机系统中的机器，与使用环境存在着直接的关系，在设计时将健身器材和使用环境看成一个整体，有利于将健身器材等设施更好的融入到相对应环境中，使健身器材和使用环境形成一个统一的整体。
3.5 维修性原则
健身器材的维修性设计原则包括两方面，一是日常使用运行中的保养维护，二是定期的或出现故障时的检查维修。在室外健身器材中大部分健身器材都有摆动、转动等功能，如扭腰器、健骑机、牵引器、双人转轮、漫步机等，这些健身器材的零件相对灵活，容易产生磨损、松动，所以在使用的过程中应该定时进行检查和维护。此外，在健身器材设计时，尽量避免整体化的设计当健身器材损坏或遭到破坏时可以及时更换零件，避免健身器材在遭到破坏后，无去更换损坏零件从而无法使用，避免资源浪费。
一、提高生物科学专业学生“双能力”的迫切性与必要性
生物科学是目前国际上发展最迅速、最热门的学科之一，美国科研队伍中有50%都在研究生物科学，不管是国际还是国内，国家对于生物科学的投入非常多，因此生物科学的发展前景十分乐观。生物科学的重要性不言而喻。从基础科学方面，它可以帮助人类加深对自然的认识，促进对自然规律和生命活动规律的探索；从人类生活方面，生物科学与之最息息相关的领域有两个方面，即医学和农业。医学可以帮助人类根据人体生命活动规律，研究发病机理，从分子层面定向设计药物，帮助人类克服癌症、心脏病、糖尿病等顽疾，农业可以实现定向育种，实现农作物及动物的高产、优质、抗逆、抗病。同时，生物科学的研究成果还可以转化到非生物科学上去，例如DNA芯片等，进一步造福人类。目前，我国的生物科学和技术产业正迅猛发展，社会急需大量具有实践工程能力和创新能力，并能很快投入到生物制造、生物能源、生物环保等一批新兴产业中的应用型专业技术人才。高校作为人才培养基地，必须通过教学改革和创新，全面提高学生的“双能力”，承担起为社会培养具有高素质高技能且具备创新能力的技能型生物专业人才的责任。
二、提高生物科学专业学生“双能力”的改革措施
1、优化实验教学内容，改革教学模式实践教学是锻炼学生能力，发展学生思维和进行创新教育的重要手段。通过改变传统专业实验课程设置依附于理论课程的模式，整合实验教学资源，超越单门课程的范围，建立实验课程之间的系统联系，促进知识内容的相互渗透和融合，避免不同课程中的重复性实验，提高实验课程综合化，将原有相对独立纵向联系的实验课程，形成纵横交叉的网状实验课程体系，以提高和实现学生“双能力”的培养。
2、开展校内实验平台的模拟训练生物科学专业的专业实验课内容较多，主要有《生物化学实验》、《细胞生物学实验》、《微生物学实验》、《遗传学实验》、《细胞工程实验》、《基因工程实验》、《蛋白质与酶工程实验》、《发酵工程实验》、《分子工程技术实验》等，通过发挥校内实验平台的优势，开设综合性、设计性、创新性、研究性等多样化实验项目，通过生物科学专业学年论文、毕业论文、大学生创新创业训练项目、参与教师的项目研究等实践环节，让学生在校内实验平台上获得初步的生物类实践工程能力和创新能力的锻炼，逐步掌握研究探索问题的思路和方法，使实验教学发挥最好效果，提高教学质量。
3、实习模式的调整与完善彻底改变以往的实习模式，将课程实习与实践、认知实习与实践、生产实习与实践、毕业实习与实践等专业实习时间统一集中，将学生分成若干个小组，直接参与到相关生物类合作单位的工程项目中。学生通过参与实验的设计、实验的操作与实施以及相关生物过程的控制与调整等工作，培养学生整体、系统全局的观念，并借助企业先进的实验条件及技术，对学生进行训练培养，提高学生站在系统的高度上发现问题、分析问题、解决问题的能力，进而加强学生的创新精神和创新能力，为培养高素质创新人才开创良好局面。同时，这也可以拓展学生的就业渠道，为企业提供一个选拔工程人才的平台，最终使双方达到“共赢”的局面。
三、结束语
实践教学的探索是一个复杂的过程，有很多的模式需要不断的调整与改进。通过“两平台双能力”专业实践教学体系的改革，建立课内外及校内外的互动，为学生培养分析解决问题的能力、实际动手能力、自学能力、新技术应用能力、开拓创新能力等搭建了很好的平台，有效的提高了学生的实践工程能力和创新能力。通过了解，实践改革成效还是可以的。因此，“两平台双能力”专业实践教学体系无疑是提高学生理论联系实际、增强实践应用能力的有效途径。
作者：王莉衡 单位：西安文理学院生物与环境工程学院
