人体工学的互动式家具设计研究

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摘要：“互动”不仅仅发生在人与人之间，也产生于人与家具及其设计之中。随着科技的不断进步和人们需求的逐步提高，互动设计逐渐成为各个行业产品设计中的一大热点。本文尝试将人体工学作为设计的基础，结合互动设计理念，以一套包含书架、桌、椅的互动式家具为例，探讨设计互动式家具所需关注的问题，希望能对互动式家具的设计起到抛砖引玉的的作用。

关键词：人体工学；互动家具；家具设计；短期互动；长期互动

在设计领域，互动设计也叫做交互设计，大家常常认为当IDEO公司的一位创立者——比尔•莫格里奇在1984年提出了互动设计的概念时，互动设计拥有了正式的名称[1]。本文将互动分为短期互动与长期互动来考虑互动式家具的设计，使之为使用者提供更好的服务。

1前期准备

1.1互动设计所需遵守的原则

互动设计必须遵循设计原则。包括易用性原则、可用性原则、可接受原则和可参与原则[2]。易用性原则：互动设计应该在各种情境下都适用，使大部分人群都能够使用；可用性原则：产品必须既易学又好用；可接受原则：人、科技和相关情境下人的行为相和谐；可参与性原则：关注在交互系统中，用户所产生的情感体验的质量。

1.2家具所需具有的性能

在家具设计的过程中，我们需要关注家具的四个基本要素，分别为实用性、舒适性、美观性、耐用性[2]。实用性：也就是家具的功能。家具的功能在很大程度上决定了产品传送的产品语义，家具的功能必须反应家具本身的价值；舒适性：舒适的家具确保家具与其他自然物体的物理特性不同；美观性：家具形式的美丽往往会吸引消费者的眼球，让人感到舒适，美化人们的生活环境；耐用性：家具必须能够承受一定的使用期限。

1.3互动家具的概念

从广义上讲，家具指的是人们维持正常生活，从事劳动生产和开展社会活动必需的各种工具。从狭义上讲，家具是人们在生活，工作和社会交往活动中供人们坐、卧、躺，或支持和储存物品的一种器具和设备[3]。互动家具是根据易用性、可用性、可接受、可参与原则的互动设计原则来设计的，使家具在环境提供的空间和氛围中满足人的需求，人在适应环境影响人的生理、心理状态的同时使用家具，并使家具和人以及环境之间产生这种相互作用的关系，进而使家具兼具实用性、舒适性、美观性、耐用性，并且能呈现出所处时代的气息的一种家具。

1.4互动家具发展现状

国内的室外互动家具在城市家具中有很深刻的体现；国内对室内互动家具的研究主要集中在儿童家具和亲子家具上，而国内的互动家具设计理论研究也取得了很好的进展。国外的室外互动家具更多的关注户外家具在人的行为互动方面的影响；国外的室内互动家具的设计在留给使用者一部分再次设计创造的空间的同时，也在使用者与家具交流时所获得的使用反馈方面多下了些功夫。此外，国外许多设计师还提出在家具中附加宠物的专有空间，以此来促进人与环境的互动。当然，新创意提出的同时也意味着还有许多实际问题还未仔细考虑。卫生清洁等问题还需细细思考，互动家具未来还有广阔的发展空间。

1.5互动家具发展趋势

随着科技的不断进步和人们需求的逐步提高，交互设计从一个毫不起眼的小学科逐渐渗透到各行各业，如今甚至成为各个行业产品设计中的一大热点。而家具——这一人们生活、工作、娱乐中所有行为活动的承载物，也在默默履行本身功能要求的同时，不断渴望互动设计能在它身上焕发出新的光彩。

1.6目标用户定位及需求分析

只为一个人设计是让大众满意的最有效办法[4]。本课题将目标用户初步设定为年龄处于20至39岁的青年[5]。处于这一年龄段的用户，日常活动主要是坐着学习或工作，用户需求则主要为以下几点：减缓疲劳，提高工作效率；改善不良工作姿势而形成的头颈前倾、猥琐驼背等糟糕体态，进而提升自信；及时提醒物品存放位置；促进工作面的整洁归置；拥有合适的与宠物相处的空间……

2互动式书架的设计

互动式书架以简洁舒畅的硬直线条为主要造型，佐以多种尺寸面积组合的面元素，首先与用户的视觉形成良好的短期互动。极少的遮挡设计使人、书架与办公情境下人的行为相和谐，不突兀的强调人在繁忙的工作条件下，裸露的物品顺其自然的提醒着使用者自身位置，形成良好的长期互动。根据人体工学建议的尺寸范围，这款互动式书架的组合摆放能起到空间隔断的作用[6]。坐在椅子上的使用者视线高度正好在1480mm以下，身边摆上这款书架可以营造有效的私密空间；而当使用者站起来时，视线目光又在1480mm以上，又可以进行有效及时的交流。这款书架不论是摆在办公室还是家里都能充分发挥出它的功能。遵守着易用性互动设计原则。书架的每一层高度都不小于300mm，所以都可以整齐放满不大于A4规格（高度为297mm）的书籍与文件，提供了最基本的收纳功能。界面功能布局合理、使用效率高，遵守着可用性互动设计原则。

3互动式桌的设计

互动式桌除了运用硬朗的直线条之外，还同时搭配了流畅的曲线。包含曲线元素的桌面形状反映了柔和，动态的视觉效果。造型设计灵感来源于楼房拆除后留下的断壁残垣。破碎断裂的墙壁零落一地，但却并不是完全分离，混凝土之间显露出来锈迹斑斑的钢筋，看似早已脆弱的不堪一击，但实际上仍旧牢牢的把大家联系在一起，体现了家具的形式美[7]。富有趣味的设计不仅仅在使用初期引起使用者的兴趣[8]，形成最初的短期情感互动，更再今后长期的互动中引起使用者反复的思考回味，迈入更深层次的情感互动。这款互动式桌的弧线设计给中规中矩的桌面一角留出了空隙，除了打破一成不变的桌面固有设计之外，还为有宠物的使用者提供了一个合适的与宠物相处的空间及距离，也方便清洁打扫。关注在交互系统中，用户所产生的情感体验的质量。这款互动式桌的抽屉以及插座盖板打开和关闭时，连接件带来的阻尼感给予使用者一个短时间的互动反馈，也与使用者的触觉形成短期互动。桌面右上角有一块隐藏的区域可以打开，多个插座以及USB接口，能满足使用者基本的用电需求。靠近使用者一侧的立面可以被抽开，而成为键盘抽屉。桌脚内侧同样还有一块隐藏的储物空间，可以收纳一些较隐私的物品。根据人体工学建议的尺寸范围，设定桌面长度为1200mm，桌面宽度为800mm。使用者在桌面进行作业时，有足够的的空间进行操作[9]。由于最小容腿空间应该取H>600mm[10]，而设定桌面高度为760mm，桌面厚度为120mm。

4互动式椅的设计

这款互动式椅在扶手部分添加了一块触摸板。这块触摸板是通过蓝牙连接的，可实现简单的鼠标操控，类似于笔记本电脑的触摸板。这项互动功能的设计可有效促使使用者的上半身与椅背贴合，手臂也可以放松的倚靠在扶手上。从短期来看，这项互动设计帮助减轻了使用者工作时的产生的疲劳；从长期来看，这项互动设计可以有效的帮助使用者改掉工作时上半身趴向电脑并且头颈还往前倾的坏习惯，改善了使用者的体态，还有间接增强使用者日常生活中的自信心的好处，满足了精神与人格层次的情感互动[11]。这款互动式椅扶手上所设置的触摸板具有短暂的压感反馈功能，即点击的同时产生短暂的微小震动，与使用者的触觉产生互动，这也是一项短期的互动设计。这款互动式椅以人体工学为基础，将座高、扶手高度、腰部支撑高度都设计成可调节的，力求座椅能适合不同身材的用户，希望这款互动式椅能出色的完成它的支撑功能。使大部分人群都能够使用，遵守着互动设计原则中的易用性原则。由于坐面应为400～450mm宽，380～420mm长，坐面中部稍微下凹，前缘呈弧曲面[12]。

所以这款互动式椅的座宽设定为450mm，座深设定为350mm。由于小腿得到稳定支持，所以不管是身材矮小的人还是人高马大的使用者坐着都不容易疲劳。因为座椅表面太高，会导致小腿悬挂，使大腿受椅面前缘的压迫；太低则使正常的腰椎曲线被拉直，也会致使腰酸背痛。而适合我国成年男女使用的座椅的座高的范围在350mm至460mm之间。所以将座高设定为可调节的380mm至450mm之间。在数值上，一般取扶手的高度略小于坐姿下人体的肘高，推荐的高度范围在230mm±20mm。所以将扶手高度设定为可调节的210mm至220mm。让手臂有可以依靠的地方使人体处于较稳定的状态。同时，扶手也可以用作站立或变换坐姿的受力点。这款互动式椅的腰靠高度设定为230mm至260mm，可调节。靠背的宽度设定为450mm。因为人体的背部在自然形态时最舒适，此时，腰椎部分凸出，并且应该保证座椅设计要从座椅表面和靠背之间的角度以及适当的腰椎支持。成年人腰椎中心位置位于座位上方230mm至260mm处。合理的座椅的座面倾角推荐值为3°至4°。所以本设计的座面倾角选定为3°。从脊柱的正常形态来看，靠背倾角为115°较为合适，在实际应用中，为了保持腰椎正常的曲线，保持一种放松的姿势，工作用椅一般建议取101°至104°。所以本设计的靠背倾角选定为103°[13]。这款互动式椅主要的结构部件用材为钢结构，所以主要用到的连接方式为螺栓接合以及活动套管接合。①腰部支撑的活动结构与扶手调节部件采用活动套管接合。活动套管接合有利于互动式家具的局部尺寸调节，使之更贴合使用者的个体需求。②腰部支撑调节的结构如图4所示，主要支撑杆上下两个孔通过螺栓接合将靠背板与支撑杆连接，中间的可调节腰部支撑则用活动套管接合方式。

5结语

本次课题为以人体工学为基础的互动式家具设计，通过阅读和分析了大量的与人体工学、交互设计、家具设计、造型设计相关的资料之后，在合理的探讨和研究之后，结合自己的体验实践，设计了这一套包含了书架、桌、椅三件家具的互动式家具，并得出以下思考：①互动式家具的设计在追求创新的同时，应以人体工学为基础，合理利用现在可以查找到的学术成果。进行创造、设计，也许每次只有一点点的新意，但聚沙成塔，终有成果；（2）互动式家具的设计不仅要考虑外在的客观因素，更应该注意到内在主观的情感因素，用户的情感体验是需要着重考虑的设计要素；（3）互动式家具的设计要在家具的结构框架及材料工艺的可实现范围内，来实现家具的互动设计。最后，由于本人能力有限，所设计的以人体工学为基础的互动式家具存在着很多的不足之处，希望日后通过继续学习加以改进。

参考文献：

[1]李世国,顾振宇.交互设计(第二版)[M].北京:中国水利水电出版社,2016.

[2]曾峥.互动设计理念在家具设计中的应用研究[D].江苏:江南大学,2011.

[3]胡天君,周曙光.家具设计与陈设[M].北京:中国电力出版社.2009.

[4]AlanCooper(美).ChrisDing,等,译.交互设计之路——让高科技回归人性[M].北京:电子工业出版社,2006.

作者:汪丽丽 魏新莉 单位：中南林业科技大学