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人机工程学课程设计.docx
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轮椅的结构优化及人机分析
摘 要
摘要: 人机工程学是运用人体测量学、生理学、心理学等学科的研究手段和成果,即将
人体特性、能力和活动限度等方面的数据用于机械系统及其所处环境的设计中去,使操
作者能安全、舒服和高效率地工作。人机工程学就是研究与解决“人—机—环境”三者
和谐统一,使人机系统和谐的学科。 轮椅是残疾人依靠手臂以车代步的一种工具,随着
人类社会的进步,残疾人逐步受到重视,由于轮椅的运动特点,对于下肢肢残者可以通
过轮椅进行适当的户外体育活动,轮椅越来越多的被残疾人使用,轮椅的安全性、高效
率性、乘坐舒服性等人机工程学方面的因素得到了设计者更多的重视。将轮椅置“人—
机—环境”系统中,按人机工程学原理进行设计。轮椅各方面的优化设计将会直接影响
到残疾人的安全、健康及舒服程度。按照人机工程学中“以人为本”的设计理念,在轮
椅的设计过程中要跟家注重“人—轮椅—环境”的统一和谐。并要着重体现人性化设计
的重要性。 本文基于人体测量学理论,以及人机结构的改进设计;针对不同消费水平和
不同残疾程度的人群,通过人体百分位的运算。在原有的结构基础上进行了改良设计。
使残疾人拥有更舒服的运动及娱乐体验。
关键词:人机工程学;轮椅;结构优化;安全;舒
第一章 引 言
1.1 研究背景
随着社会的不断的进步,人们对于残疾人的关注度也逐步上升。生产技术和互联网络的
飞速发展把社会的生产技术设计的人性化推向了一个全新的阶段,设计的“人-机-环境”的
相互统一与“以人为核心”的设计理念已经成为整个现代社会设计生活运作的重要基础,人
们对于产品的舒服性以及安全性的要求也不断督促着设计者们的推陈出新。随着智能时代的
来临,专门为残疾人设计的设施也已逐步成为一项大从的迫切需求,残疾人设施的人机因素
的研究也越来越受到人们的重视。
轮椅作为残疾人的一种辅具,它以人作为动力,与人有着十分密切的关系。在轮椅的设
计与使用过程中,包含着大量的人机工程学问题。为了使轮椅的设计更趋于成熟,为了使操
作者在操作时更加方便和舒服,则需要运用人机工程学的原理来设计轮椅。并通过对其结构
的优化时使用者更加舒服和安全。并基于人机工程学的原理和方法,根据人体测量数据,外
形尺寸进行了设计,并对其结构尺寸、驱动系统和舒服性等进行了分析,设计出结构更加简
单、操作更加方便、安全可靠的轮椅。
1.2 本设计研究的初衷
随着时代的迅速发展,人们对于自身用品的安全性和舒服性的要求也越来越高!残疾人
的座椅的设计业慢慢的加入了人机工程学的设计因素,它设计中的人机工程学也越来越多的
考虑到了残疾人的自身感受和愿望。
在轮椅的使用过程中,不断发觉的不足也让人们不断的生产中改进这些缺陷。因此,本
文在读轮椅原本结构的人机分析后,对其结构进行优化。让残疾人在使用过程中,更加感受
到安全、舒服和灵活性!
1.2.1 人机工程学意义和重要性
人机工程学是一门关于技术和人的和谐关系的学科。是研究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;研究人和机器及环境的相互作用;研究人在工作中、
家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒服等问题的学科。该课程
从不同的方面和角度向我们陈述讲解了人体工程学的知识。用以设计使操作者能发挥最大效
能的机械、仪器和控制装置,并研究控制台上各个外表的最适位置。
图 1 人机工程分析与评判系统图
同时人体工程学是一门与人密切相关的学科,而人本身就是一种情感丰富却又敏锐脆弱的动
物,他们对于生活充满期望和幻想,期望生活、热爱生活、追求生活的人便会期望自己所生
活的环境舒服、充满温情。而这一妄图,便可以通过设计来实现。原始社会的设计,就像人
类所有的发明创造一样,总是抱着改天换地,方便生活的目的产生的。每一件物品,每一个
造物的过程,都在无意的探询人类之根本。人们创造物品的同时,也在自发的追求着使用产
品时的舒服,安全等,考虑人的不同要求。其实人体工程学的重要性不是现在才显得尤为重
要,而是早在远古时代,它就处在了不可缺少的的地位,只是随着时代的变迁、社会的进步,
这一学科便变得日益重要。
1.2.2 国内外人机工程学设计发展和现状
人机工程技术是 21 世纪信息领域需要解决的重大设计。美国 21 世纪信息技术计划中的
基础研究内容为 4 项:软件、人机交互、网络、高性能运算机。其中,人机建模研究在信息
技术中被列为与软件技术和运算机技术等并列的六项国家关键技术之一,并被认为“对于运
算机工业有着突出的重要性,对其它工业也很重要”。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(Future Personalized Information Environment Development),
其目标就是要开发 21 世纪个性化的信息环境。我国 973、S-863、十五计划及未来的十一五
计划均将人机交互列为主要内容。
在中国,人机工程学的研究在 20 世纪 30 年代开始即有少量和零星的开展,但系统和深
入的开展则在“文革”以后。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,再在
1995 年 9 月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊。20 世纪 90 年代初,北京航空航天大学第
一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。
1.13 本设计的来源和研究内容
本设计来源于早期的轮椅设计。根据早期轮椅的设计,从人机工程学的角度重新使其结构更
加优化,使使用者更加感受到它的安全性和舒服性。同是使人性化、绿色化和可连续化在现
代设计中更充分的体现出来。
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