人體工學座椅模塊化設(shè)計探索

1、人體工學座椅模塊化設(shè)計探索作者：楊東君來源：工業(yè)設(shè)計2020年第08期摘要：本文以人體工學座椅的座面與靠背為研究對象，是以人體臀部和背部的生理曲線為 依據(jù)，通過對人體施加在座椅上的作用力分布情況的分析，得出椅子模塊化分體面的固定方 向，并形成對臀部和背部進行包裹的模塊化座面和背靠面。通過模塊化設(shè)計的人體工學座椅， 對就坐者在保證就坐舒適度的同時提高健康性，即椅子座面和背靠面的凹凸形態(tài)能有效引導就 坐者養(yǎng)成正確的坐姿習慣。關(guān)鍵詞：人體工學;椅子;模塊化設(shè)計;分體面我國作為椅子制造大國，卻沒有與制造水平相對應的設(shè)計水平，這與我國的椅子生產(chǎn)流程 和使用的材料都有關(guān)系1，現(xiàn)有的各類人體工學座椅，幾乎都

2、使用網(wǎng)布或海綿軟墊作為人椅 接觸面材料來制作座面和背靠面，并依賴座面和背靠面的柔軟特性來適應人體曲線輪廓，從而 獲得較好的就坐感受。但傳統(tǒng)人體工學椅子的座面和背靠面通常都依據(jù)人體曲線形態(tài)采用 一體成型設(shè)計，使得這些椅子的就坐體驗雷同，外觀形態(tài)千篇一律3。除此之外，傳統(tǒng)人體 工學座椅因受設(shè)計、材料和工藝的限制，椅子存在諸多弊端，如久坐散熱不良，實時改變坐姿 不便，以及不能引導就坐者養(yǎng)成正確的坐姿習慣等4-5。為了解決這些問題，本文探索設(shè)計一 種模塊化分體設(shè)計，將座面和背靠面進行模塊化分體設(shè)計，使座面和背靠面更好適應人體的生 理曲線，同時，模塊化的凹凸形態(tài)通過對人體的力反饋作用能有效矯正和引導就坐

3、者的坐姿習 慣。1人髓工學座椅概述人體工學座椅是以“人體工程學”理論為基礎(chǔ)，通過對人們在使用椅子的過程中的各個數(shù)據(jù) 進行測量統(tǒng)計和匯總，并根據(jù)這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)合設(shè)計美學和工藝技術(shù)在人機交互理論的基礎(chǔ)上 設(shè)計研發(fā)的椅子。人體工程學座椅不僅能夠滿足人們坐的需求，更能夠享受到在坐”的過程中 的舒適與健康，這是工業(yè)設(shè)計的“以人為本”的原則。人體工程學座椅主要采用環(huán)保材料，具有 可調(diào)節(jié)性，適合不同體型人的需求。2人體工學座椅模塊化設(shè)計研究現(xiàn)狀通過文獻檢索和查新過程，檢索到有部分產(chǎn)品具有模塊化形態(tài)特征，這些模塊化形態(tài)都或 多或少地對于就坐體驗產(chǎn)生不同的影響，以下對部分檢索文獻進行概述。文獻1 ：德國Prog

4、ress健康雙背椅，這是物理學家Dr.Brunig教授設(shè)計的人體工學座椅， 這款座椅最獨特之處在于椅背采用了分體設(shè)計，即所謂的雙背設(shè)計，它在坐感上有較為優(yōu)越的 舒適性，曾被看成是健康椅子設(shè)計的一種革命性嘗試，其獨特的雙背設(shè)計可以將腰脊壓力轉(zhuǎn)化 成向上的托力而不會壓迫到脊椎，就像是有人用手將使用者的腰背向上托起一樣。這款座椅已 經(jīng)有了模塊化設(shè)計意識，將背靠面一分為二設(shè)計成兩個分體模塊，但由于分體模塊太少，沒有 構(gòu)成一個更為合理的生理曲面。文獻2：中國保友pofit智能電腦椅，保友的這款智能電腦椅是目前國內(nèi)設(shè)計較優(yōu)秀的人體 工學座椅，該款電腦椅創(chuàng)新性地設(shè)計了獨立的彈性腰靠結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)就坐者不同的

5、體重和體 型來調(diào)節(jié)合適的支撐力度，這款椅子將椅背分為上下兩個獨立模塊化形態(tài)，兩個模塊按照人體 曲線形態(tài)固定方向，其中腰部模塊對脊柱的支撐很有力，寬大的背部模塊對就坐者肩部也有很 好的保護，這款椅子優(yōu)秀的椅背分體設(shè)計對就坐者背腰部的保護要好于健康雙背椅。3人體工學座椅模塊化設(shè)計思路在人體工學座椅的設(shè)計原則上，我們首先解決的座椅的舒適問題，據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)人在椅子上 每810分鐘就會下意識調(diào)整一次就坐姿勢，這樣才能感到舒適6。來自醫(yī)學的觀點也表明人 的脊椎保持自然狀態(tài)就是最舒適的，且不停變換坐姿對于身體是很有益處的，所以，無論是什 么坐姿，無論我們感覺多么舒適，都不是最理想的健康坐姿，最好的坐姿就是不斷

6、變化的坐 姿，自然和舒適存在于動態(tài)之中，任何長時間保持的靜態(tài)坐姿都將損害脊椎和骨盆的健康。此 外，工作中我們也需要在椅子上完成一些必要的動作，比如提取資料、接聽電話、從地面拾取 物品、操作鍵盤和鼠標以及與訪客交談等，這些都表明椅子必須能夠符合動態(tài)要求?；诖?， 采用模塊化設(shè)計方式將椅面分割為多個模塊，各模塊相對獨立并保持距離，這種模塊化椅面形 態(tài)在人椅交互的過程中，更能給人以清晰的力反饋。比起傳統(tǒng)一體形態(tài)的較軟椅面，使用者更 容易并且在心理上也更愿意不停地調(diào)整和變換坐姿，以滿足長時間的健康就坐需要。3.1模塊化形態(tài)設(shè)計在設(shè)計人體工學座椅時，首先在尺寸上要符合人體工程學的要求，其次在形態(tài)上要符合

7、人 體生理曲線。在椅子背靠面要有腰部凸起，以支撐腰部保持原有的曲線，減輕軀干對于脊柱的 壓力，在椅子座面也要有適合臀部生理曲線的曲面形態(tài)，能合理分散身體對于臀部和大腿的壓 力7。所以模塊化椅子座面和背靠面的曲面形態(tài)都應依據(jù)人體生理曲線和人體壓力分布曲線 狀態(tài)來建立，椅面人體壓力分布曲線圖見圖1，以此壓力分布曲線圖為依據(jù)，結(jié)合人體脊柱的 自然生理曲線，利用小平面可構(gòu)成大曲面的造型原理，以模塊化分體方式將座面和背靠面分成 多個分體面。其中，椅子座面由七個分體面組成，椅子背靠面由十個分體面組成，這些分體面 根據(jù)人體曲線確定各自的朝向，并在與人體接觸的座面和背靠面上形成適應人體曲線的分體曲 面，構(gòu)建出

8、符合人體生理曲線的人體工學三度曲面。模塊化椅面設(shè)計形態(tài)見圖2,使用者就坐 時背部能很貼切地保持腰椎的自然曲線，并避免坐的時候人的腰椎曲線不自然的變形，座面和 背靠面都以對稱性的左右兩組分體面組成，使得人體靠上去以后，背靠面可以主動包覆支撐上 半身，背靠面上部較寬可以有效保護肩胛骨，背靠面中縫讓背部的骨架保持挺直，腰部凸起讓 脊椎間盤受力至最低。椅子座面和背靠面的這種曲面形態(tài)可以矯正因長期坐姿不良造成的脊柱側(cè)彎，不致駝背或 脊椎側(cè)彎，原因是這種由模塊化分體方式構(gòu)成的具有一定方向的多面體座面和背靠面，能夠明 顯地對人體產(chǎn)生力反饋。如果就坐者不以正確姿勢就坐，例如扭曲脊柱的坐姿，由于椅面與人 體生理

9、曲線未對應，在人椅的相互作用力下，就坐者身體將產(chǎn)生明顯的不適感，從而迫使就坐 者變換坐姿，這樣便能在長期的工作中引導就坐者養(yǎng)成正確的坐姿習慣。此外，由于人椅接觸 面是朝向不同方向的多個分體面，并不像海綿坐墊那樣把就坐者臀部包裹得較緊，就坐者更能 方便地實時調(diào)整不同的坐姿。座椅的模塊化分體面之間的縫隙還能有效分散因就坐而產(chǎn)生的熱 量，緩解悶熱坐感。3.2模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計在椅子模塊化分體面設(shè)計的基礎(chǔ)上，進一步完善椅子各部分細節(jié)的造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計。如圖 3模塊化座椅結(jié)構(gòu)爆炸圖，將椅子背靠面中上部的分體面向上向后作漸變延伸，可形成一個舒 緩的頭靠部分;將位于腰部的龍骨向左右兩邊延伸至肘部，并結(jié)合四個較小的

10、分體面形成椅子 扶手;在座面和背靠面上，每個分體面都通過四個連接點與設(shè)于其后的龍骨連接固定。這樣， 位于座面上的七個分體面連接固定在設(shè)于座面下的六根龍骨上，位于背靠面上的七個分體面連 接固定在設(shè)于背靠面之后的八根龍骨上。頭靠由三個較小的分體面組成，這三個分體面直接固 定在椅子支架上。所有龍骨也都與椅子支架連接固定，支架與椅子底盤固定，并向下連接氣 棒、五星腳和滾輪，構(gòu)成一個完整的具有模塊化設(shè)計形態(tài)的人體工學座椅，見圖4模塊化座椅 三視圖。4結(jié)語人的坐姿不同于睡姿，人在坐著的時候根據(jù)工作的需要不可能保持一種姿勢，而且任何一 種舒服的坐姿時間久了都會疲勞。所以最佳坐姿是動態(tài)的，提高座椅健康性的唯一方法是在不 停地滿足動態(tài)坐姿的同時盡量延長就坐時間，那么，在就坐者不停變換坐姿的過程中為了避免 其不良坐姿的形成，以及能有效引導健康坐姿習慣的養(yǎng)成，是設(shè)計出真正滿足健康需要的人體 工學座椅的正確思路?；诖耍疚囊阅K化分體設(shè)計方式為思路，對椅子座面和背靠面進行 解構(gòu)，拋棄傳統(tǒng)的一體成型方式，將整體打散，進行分體設(shè)計，由多個分體面根據(jù)人體曲線和 人椅受力分析獲得組合形態(tài)，這種