人机工程学在VDT座椅评估及设计中的应用

人机工程学在椅子中的运用

６２ 工业设计 　　　　　　机械 2008年第 6期 总第 35卷

人机工程学在VDT座椅评估

及设计中的应用

吴亚群，杨随先

（四川大学 制造科学与工程学院，四川 成都 610065）

摘要：不良的VDT座椅设计会引发多种职业病，因此对于VDT座椅设计的评价尤为重要。对VDT座椅的设计与评估的研究动态进行了较全面的综述。详细讨论并比较了主观测量法与客观测量法这两类人机工程学评估测量方法在VDT座椅的评估与设计中的应用，并为实现基于人体工程学的VDT座椅设计和VDT座椅标准化设计制造提出了应遵循的基本准则与建议。

关键词：VDT座椅；人机工程学；设计评估

中图分类号：TB472；TB18 文献标识码：A 文章编号：1006－0316（2008）06－0062－04

Applications of ergonomics in the evaluation and design of visual display terminal chair

WU Ya-qun，YANG Sui-xian

（Institute of Manufacturing Science and Engineering，Sichuan University，610065 Chengdu，China）

Abstract: A bad design of Visual Display Terminal (VDT) chair can cause some occupational diseases, so the evaluation of VDT chair is very important. This paper reviewed some recent trends in the design and evaluation of VDT chair, then two categories of ergonomic evaluations which are the objective and subjective measurements are discussed and compared in the applications of evaluation and design of VDT chair. In order to realize the standardization of VDT chair design and fabrication，some guidelines and recommendations are suggested based on ergonomic principles. Key words: VDT chair；ergonomics；design evaluation

电脑作为一种主要的视觉显示终端设备（Visual Display Terminal，VDT），其大规模普及引发出多种职业病，如视觉疲劳、视力损伤、辐射以及肌肉骨骼疼痛等。其中，工作者肌肉骨骼的疲劳和疼痛尤为显著，这与VDT作业环境的物理设置密切相关，如座椅的舒适度、工作台面高度、VDT的角度等。由于工作者在VDT作业中长期保持坐立姿势，因此，研究基于人机工程学的VDT座椅设计方法对于减轻人体疲劳、提高坐姿舒适度有重要作用。

本文总结了近年来国内外较常用的VDT座椅测量评估方法，并给出了其应用所得的结论。在综合考量评估中的各种影响因素后，提出了VDT座椅标准化设计制造应遵循的基本准则。这一准则可作为中国VDT座椅设计制造行业的一点参考，并希望能推动中国VDT座椅的标准化进程。

——————————————— 收稿日期：2008－01－02

1 VDT座椅的国内外研究现状

要想设计符合人机工程学原理的VDT座椅，首先需要对VDT座椅进行评估。在明确设计或评估目的后，运用一种或多种合理方法，从而得到准确的测评结果或优化的设计。目前，国内对于VDT座椅的设计方法研究还不成熟。而国外对VDT作业以及VDT工作环境的研究起步较早，涵盖范围非常广泛，从使用者本身、座椅、座椅与周围环境的配合等多方面进行了全面深入的研究。其中，多种方法被应用于VDT座椅的评测中，这些评测方法大致可分为两类：客观测量法与主观测量法，介绍如下。

1.1 客观测量法

客观测量法主要运用各种现代传感技术及生物

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机械 2008年第 6期 总第 35卷 工业设计 ６３ 　

医学测量法。其结果定量化且准确，获取结果耗时较少，所得的实验数据可进行进一步分析或直接用于计算机计算与模拟。常用方法如下。 1.1.1肌电描记术

肌电描记术是医疗上一种通过电流记录肌肉活动来帮助诊断神经肌肉类疾病的诊断方法。它可以测试肌肉是否收缩，观测肌肉中自发产生或由随意收缩引起的动作电位，从而测定运动单位损害的性质和部位。肌电描记术在VDT座椅评估中多用来测录坐姿下测试者腰部、肩部、腰椎间盘所受的压力， 从而获得客观的人体舒适度。S.K.M.Varadhan等（2006）使用表面肌电描记术以及一高度可调的座椅来测试脚悬置与平搁时不同的肌肉疲劳度，结果表明后者的肌肉疲劳程度较低[1]。Kari Babski-Ree- ves等（2005）使用肌电描记术调查VDT座椅类型对腰部以及颈部肌肉活动、不适度以及姿势变换的影响，指出需按任务需求来选择VDT座椅，以使人体负荷以及不适感最小化[2]。 1.1.2人体测量学

人体测量学是通过测量和观测来获得给定人群的系统量化数据。其通常包括对人体尺寸和运动的绝对数值和相对变化数值的测量，然后通过统计分析获得百分比排布结果，被广泛应用于多种与人相关的行业，如工业设计、国防军事、航空航天业等。设定VDT座椅尺寸时，需首先确定合理的人体坐姿数学模型，然后通过计算推理，得到人体尺寸表达式的座椅尺寸。根据目标人群，选择合适的人体数据代入，即可得到座椅相关尺寸。需要注意的是，在选用人体测量学数据时，要根据目标人群的年龄、性别、地区等多个因素综合进行选择，并作适当的修正。Min-Yong Park等（2000）采用韩国95%男性以及5%女性人体数据，为其设计的新型VDT座椅设置出合理尺寸。 1.1.3脊柱轮廓及运动测量

脊柱的运动在坐姿变换中起着尤为重要的作用。因此，许多学者对脊柱的轮廓及运动进行了深入的测量与研究，包括脊柱整体形状变化、脊椎位置变化、脊椎所受压力等多个方面，冀此获得对座椅舒适性的客观考量。图1显示了坐姿变化时脊柱轮廓和椎间盘形状的变化，据此可分析出脊柱负载

[3]

的分布与变化。Ravindra S等（1999）选取印度人与香港人样本，使用一台三维数字转换器记录了向前倾斜座椅使用者脊柱形状的变化[4]。Lengsfeld M等（2000）研究了长期坐姿下，腰部脊柱的弧形曲率与座椅倾角、靠背以及二者之间的同步机制的关系：从腰部脊柱运动学的观点出发，靠背倾斜时，稍迟的坐垫倾斜更加合适 [5] 。 1.1.4座位压力分布测量

坐姿是将人体所受重力转施为对座椅的压力。因此，通过传感器等获得人体与座面之间的压力分布图，结合统计分析、图像识别等方法，来客观评价座椅性能。座位压力分布测量所得结果精确直观，但对测试所需硬件及软件要求较高。Goroh Fujimaki等（2002）结合神经网络与聚类分析方法来分析压力分布图，得到了典型的压力图型，解决了处理长期测量产生的大量数据的难题[6]。

图1 变换坐姿时的脊柱轮廓及椎间盘变化

1.2 主观测量法

主观测量法是选取特定测试者，记录其对座椅的感受与评价，然后运用统计学及语义学等分析记录结果，获得座椅功能性、舒适性、美观性等方面的评价。其评价结果意义明确，应用方便，但具有较大不确定性。

1.2.1座椅舒适感主观性调查

座椅舒适感的主观性调查通常采用使用者问卷调查、评分排序、观察法、访谈等来获得使用者对座椅的评价。Min-Yong Park等（2000）选用六名测试者，对一改良型VDT座椅与传统VDT座椅进行对比主观性评测，结果表明，新型座椅能有效降低使用者不同姿势下的疲劳度和不适感[3]。Iwakiri K 等（2004）为了调查VDT作业环境对工作者健康的影响，发放了3927份调查问卷并回收了2374份有效 …… 此处隐藏：5773字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……