电脑座椅设计中的人机工程学要点分析

【摘 要】电脑座椅设计的不合理，会对电脑操作者造成明显的不方便和不舒适，较长时间后设置会对操作者的身体造成一定的病理性伤害。所以，严格按照人机工程学的要求，遵循设计要点设计电脑座椅，具有重要的现实意义。对电脑座椅的设计来说，坐姿H点、眼椭圆、膝部包络线和胃部包络线的设计，都是设计过程中要随时关注的人机工程学设计要点。

【关键词】电脑座椅；坐姿H点；眼椭圆；膝部包络线；胃部包络线

电脑为人们带来方便快捷的计算、管理和沟通模式，是人们每天长期使用的一种办公和休闲工具。但是目前市面上符合人机工程学设计的电脑座椅数量不多、质量不高。这直接造成了长期使用电脑产品会对人的身体形成一定的损伤。许多电脑症候群的研究也显示，因为姿势的不正确和不合理，人们使用电脑过程中会造成关节酸痛、肌肉紧张等症状。严重的会形成骨骼病变。所以，严格按照人机工程学原理设计计算机辅助产品，有助于人们缓解长期使用电脑造成的疲劳，减少相关病症的发生。

电脑座椅人机工程学设计就是要合理安排电脑操作者和电脑用品之间的关系位置，根据舒适性和安全性的要求，进行人机工程学优化。比如确定相关位置，分析操作和认知的方便性，以及各种尺寸和角度的最佳性设计等。这其中要充分体现以人为本的设计理念，保证舒适性、视野性、操作性、空间性等要求。人体模型技术在人机工程学设计中占有非常重要的地位。具体到电脑辅助产品设计，主要包括以下几点。

1 H点设计

H点为人体躯干和大腿的连接点。按照规定步骤，将三维人体模型放到设计好的座椅模型中时，人体左右两个H点连接线的中点就是电脑操作者入座后胯点关节中点在座椅中的实际位置。H点决定了电脑操作者乘坐舒适度和方便性，也决定了眼椭圆在电脑屏幕上的相对位置和手臂伸展的实际界面的相对位置。

因为人体体态的差异，所以在座椅设计中，我们不能仅仅只适用于一种模型，当我们把全部模型的胯置（主要是第95号男子人体模型到5号女子人体模型之间的胯置）全部标记在座椅上以后，我们就得到了设计应当采用的H点水平行程和垂直行程变化范围区域[1]。

当然，每一个座椅都有其自身的特殊性。对于一个特定的座椅来说，其上有一个唯一确定的H点，我们称之为座椅参考点。随着座椅形态的变化，H点的设计会发生很大的变化。但是参考点基本固定不变。参考点的位置通常要考虑所有的座椅形态，包括水平、垂直、倾斜等，其表征意义为正常使用时座椅最后的位置。

2 眼椭圆设计

眼椭圆是通过统计学理论得到的椭圆形模型，代表不同身材的电脑操作者以正常姿态坐在椅子上时眼睛在电脑屏幕上的位置。左右各一个，代表眼睛不同的分布位置。

眼椭圆是视野设计的基础，与电脑操作者是否能长时间的审视电脑屏幕而不会造成视觉疲劳密切相关。利用眼椭圆前方视野外缘位置，可以有效确定电脑椅背的弯曲和倾斜角度。当电脑操作员坐在合适的位置和角度时，其眼睛位置在空间三个方向上呈现正态分布。设定二维随机变量代表应对视图当量上的两个分量，就可以得出视图方向上的眼椭圆轮廓实际上是二维随机变量的概率密度函数在合适高度上的水平截面线。整理算式后即可以得到标准的椭圆方程。取不同的概率密度值时，就得到概率密度函数图形上不同的水平截面线[2]。

3 膝部包络线设计

电脑操作者多数情况下会将电脑座椅放在电脑桌前，座椅时双腿会伸到电脑桌下，这样会在膝盖前形成一定的包络空间。如果座椅坐垫角度不合适，就会挤占膝盖前面的空间，造成腿部伸展空间不足，并影响起、坐时的舒适性。膝部包络线设计可以有效防止这种情况的发生。

膝部特征点、膝盖椭圆和小腿位置是形成膝部包络线的三个要素。膝部特征点在胫关节和膝关节连线的垂直线上。通过摄影法获得的位置数据经过统计分析得知，两膝盖特征点的分布都是椭圆形的[3]。

以左右踵点为支撑点转动左右小腿，就能描绘出膝部轮廓的轨迹，从而得到膝部包络线。对膝部包络线的相关数据进行拟合，就可以得到左右腿的膝部包络线。

4 胃部包络线设计

对电脑操作者来说，身体躯干部分一般会和电脑桌离得比较近，尤其是胃部位置更靠近电脑桌边缘。电脑座椅设计应当考虑到这一点因素，通过人机工程学设计，确保操作者的胃部离电脑桌边缘有合适的距离。

要确保合适的距离，就要确定胃部包络线的数据。两个胃部特征和一个辅助点是产生胃部包络线的关键因素。

第一个特征点在胃部前沿的突出部分，第二个特征点在腰部前方靠近小腹部的位置。根据对不同体态摄影数据统计，两个特征点大概各自形成腹腔前部椭圆形的区域。以这两个椭圆形的前部端点作垂直切分，直线的交叉点就是关键辅助点[4]。

将两个特征点和一个辅助点进行曲线连接。椭圆形区域便基本上被包裹在其中。这个曲线形成的圆弧，就是胃部包络线。

【参考文献】

[1]周洋，马广.基于人机工程学的汽车车室设计[J].技术前沿：81-82.

[2]石晓惠.基于人因工程学的工程车辆驾驶室舒适性研究[D].长春：吉林大学机械科学与工程学院，2011.

[3]曹贵华.轻型客车驾驶室人机工程设计方法研究[D].武汉：武汉理工大学汽车学院，2010.

[4]史冬冬.客车驾驶室人机工程设计方法研究[D].吉林大学交通学院，2013.