运动器械设计【毕业设计】.doc

1、本科毕业论文（20届）运动器械设计所在学院专业班级工业设计学生姓名学号指导教师职称完成日期年月I摘要【摘要】随着人们生活水平的提高和家庭条件的逐步改善，人们健康意识也逐步提高，人们对运动健身的需求越来越强烈。国内运动器械市场的活跃兴起，虽然基本上能满足人们的健身需要，但是人们面对各式各样的运动器械，消费者们还是有自己的问题和要求。一般健身器械都比较复杂庞大，普通家庭中难以配置，而较为小型的运动器材有过为单调，运动效果太局部性，因此家庭健身受到极大的限制，致使许多人引以为憾。这将导致人们对运动器械的设计和生产上面，提出新的想法和构思，如何设计出结构简单、重量轻、占地面积小、使用安全、方便的家用运

2、动器械，以至以满足广大人们对健身需求。科技的发展促成了新主意的产生，社会上逐渐增多的趣味性电子游戏项目给了健身运动许多创意灵感。大型跳舞机就是一种快速兴起的时尚趣味电子游戏，在对市场和跳舞机的深入调研中，发掘出了其对家庭健身运动的潜在意义。【关键词】运动器械；跳舞机；健身；娱乐。IIABSTRACT【ABSTRACT】ASPEOPLESLIVINGSTANDARDRISINGANDTHEFAMILYCONDITIONSGRADUALLYIMPROVING,PEOPLESHEALTHCONSCIOUSNESSALSOGRADUALLYIMPROVING,ANDTHEYHAVEASTRONGDEM

3、ANDTHATTOEXERCISEMOREDOMESTICSPORTSEQUIPMENTMARKETSACTIVELYSPRINGUP,ALTHOUGHITCANBASICALLYSATISFYPEOPLESFITNESSNEEDS,BUTPEOPLESTILLHAVETHEIROWNPROBLEMSANDREQUIREMENTSTOALLKINDSOFSPORTSEQUIPMENTGENERALFITNESSEQUIPMENTARETOOCOMPLEXANDHUGE,ANDTHEYAREDIFFICULTTOCONFIGUREINORDINARYFAMILIESANDTHESMALLERSP

4、ORTEQUIPMENTSARETOODRABANDITSATHLETICEFFECTISTOOTOPICAL,SOMANYPEOPLEARESOREGRETFULTAHTFAMILYFITNESSRECEIVEGREATLIMITSTHISWILLCAUSEPEOPLETOCOMEOUTNEWIDEASANDABOVECONCEPTIONTODESIGNANDPRODUCTIONSPORTSEQUIPMENT,ITISTHATHOWTODESIGNASIMPLESTRUCTURE,LIGHTWEIGHT,COVERANSMALLAREA,USESAFETY,CONVENIENTHOUSEHO

5、LDSPORTSEQUIPMENT,TOMEETTHEREQUIREMENTSOFTAKINGMOREEXERCISEFORPEOPLETHEDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGYCONTRIBUTEDTOTHEGENERATIONOFNEWIDEA,MOREANDMORESOCIETYINTERESTINGELECTRONICGAMESAPPEAR,THEYGIVEMANYCREATIVEINSPIRATIONTOFITNESSLARGEDANCINGMACHINEISAKINDOFRAPIDRISEFASHIONELECTRONICGAMESINTHEINVES

6、TIGATIONTOMARKETANDTHEDANCINGMACHINE,WEDISCOVEREDTHEHIDDENMEANINGTOTHEFAMILYFITNESS【KEYWORDS】SPORTSEQUIPMENTDANCINGMACHINEFITNESSENTERTAINMENTIII目录摘要IABSTRACTII目录III1引言111毕业设计的背景112毕业设计所作的工作1121设计调查2122方案草图设计2123方案确定2124人机分析2125外形轮廓图2126设计说明书2127所有设计制作成版面2128关键环节213研究的总体安排与进度214调研报告说明3141调研报告目的3142调

7、研区域3143调查方法32调研结果421用户信息调研422传统运动用品的调研4221运动器械的分类4222运动器械的材质分析623运动器械的市场调研724调研结论825调查综合分析8251“人机”交互界面8252品牌影响力8253款式、功能分析826大众的看法8IV3人机工程学分析1031“以人为中心”的现代人机工程学1032现代人机工程学的研究内容10321人体特性的研究11322研究人与机器间信息传递装置和工作场所的设计12323环境控制和人身安全装置的设计12324人的行为特性与产品设计12325人机系统的整体设计1233现代人机工程学的研究方法1334现代人机工程学与工业设计1335高

8、效虚拟学习环境中的人机设计1436用并行的设计方法开发一种新产品144设计方案1541家用跳舞机的设计定位15411产品的功能定位15412产品的形式定位15413产品的延伸定位16414产品的形象定位1642家用跳舞机的使用人群1643家用跳舞机的设计风格16431造型风格16432功能17433材质17434色彩18435人机工程学1844家用跳舞机的部分技术18441红外线传感器技术18442跳舞机踏板的技术1945家用跳舞机的设计参考2046家用跳舞机的设计草图2047家用跳舞机的设计建模方案2048家用跳舞机的设计渲染效果21V49家用跳舞机的展板效果图22410家用跳舞机的模型效果

9、图23411家用跳舞机的产品尺寸图255结论和展望26参考文献27致谢错误未定义书签。附录错误未定义书签。11引言随着21世纪的到来，科技的不断发展，人们的生活水平不断得到提升，物质生活丰富多彩，人们在得到物质文明的同时，更多去追求精神文明。而每天的忙碌生活，给生活在城市的人们的健身活动带来很大的限制，包括时间限制和空间限制。人们追求简约的有效的方便的趣味的运动健身器械势必成为一种不可阻挡的趋势。信息化的和智能化的今天，为这种需求提供一种可能。11毕业设计的背景随着人们生活水平的提高和家庭条件的逐步改善，人们健康意识也逐步提高，人们对运动健身的需求越来越强烈。“健康是我们一生的追求，健身不需要

10、任何理由”，2005年以来，一个以著名运动员田亮为品牌形象代言的智能跑步机广告连续在电视上播出，这是中国健身产业的首个影视广告片，可谓业内创新之举。人们越来越关注健康问题。人们健康意识的提高以及“素质教育”和全民健身计划的实施，专业的健身俱乐部和健身器械市场也随之明显活跃起来,各种各样结构精密、外形美观、功能齐全的健身器迎来了体育健身的春天根据人民网市民报的调查显示2003年SARS肆虐中国，对国人的全民健康意识有很大促动。据调查，在SARS过后200份原疫区消费者的消费行为样本中，85以上的消费者更崇尚于自身锻炼来提高免疫力，这种倾向促进了整个健身器材行业走向崛起。1国内运动器械市场的活跃兴

11、起，虽然基本上能满足人们的健身需要，但是人们面对各式各样的运动器械，他们还是有自己的问题和要求。一般健身器械都比较复杂庞大，普通家庭中难以配置，因此家庭健身收到极大的限制，致使许多人引以为憾。这将导致人们对运动器械的设计和生产上面，提出新的想法和构思，如何设计出结构简单、重量轻、占地面积小、使用安全、方便的家用运动器械，以至以满足广大人们对健身需求。在这样的背景和趋势下，提出这个课题，以至寻求更深程度的探究和解决问题。市面上的运动器械大多数存在很多问题1）现今运动器械多样性，但是每一种运动器械的功能单一；2）对于有多种功能的运动器械体积却过大，对于许多运动场所和家庭来说，过大的体积是个大的负担

12、；3）运动器械的人机设计不到位；4）运动器械缺乏人性化，没有趣味性。在当今的运动健身活动中，人们已不单单追求乏味的出汗运动，而是寻求运动与乐趣的结合，并且考虑到家庭空间的大小，消费者会去选择体积较小的运动器械。通过解决这些问题，致力于设计出一款包含多种健身功能又具备趣味性并且体积不大的家用运动器械产品，能真正的符合大众消费者的需求。12毕业设计所作的工作2毕业设计为时六个月，是一个漫长的过程，期间需要做大量的工作来完成，包括市场调研、产品调研、用户调研，还有大量的方案讨论改善，最后才能完成。121设计调查大量的调研和收集资料，搜寻市面上类似的产品进行比较和分析，汲取好的方面。其中有跳舞机的资料

13、搜寻以及的任天堂WII游戏机的调研。跳舞机是单纯的跳舞游戏，它只是脚下的运动，但是也能达到局部的健身效果；WII是日本任天堂公司开发的一款游戏主机，它可以实现很多全身运动的游戏，对健身也大有帮助。通过资料搜寻不断的构建蓝图。122方案草图设计设计方案4个、三维的建模及渲染效果图。123方案确定选定一个最终方案，制作详尽的产品设计效果图。124人机分析一体机放在桌面的倾斜度分析、显示屏的大小分析、按键大小及排布分析、跳舞毯的空间大小分析。125外形轮廓图绘制3号图纸一张，清楚的表达产品外形轮廓及关键零部件的尺寸图。126设计说明书A4版面万字，两篇相关英文论文翻译，详尽的说明设计过程，各环节分析

14、，必须有本设计说明书的英文摘要等。127所有设计制作成版面一张9001200MM版面。128关键环节方案确定、三维建模、渲染效果以及制作模型都是关键的环节，需要仔细认真完成。13研究的总体安排与进度根据产品的系统设计方法，首先进行选题确定，然后是对市面上同类产品的大量调研，总结调研，发散思维，运用头脑风暴法，产生大量的初步方案，再经过大量的比较和深入，确定一个最终方案，运用计算机辅助设计，把设计方案呈现出来，最后制作版图和模型。如下是系统的总结本次设计过程。32010年11月20日2011年01月12日资料收集、文献综述、开题报告及论证、外文翻译2011年01月13日2011年04月09日设计

15、调研与分析、完成多个设计方案2011年04月09日2011年04月20日设计报告装订、展板打印2011年04月20日2011年05月10日模型制作，最后检查2011年05月10日2011年05月17日毕业答辩的准备14调研报告说明141调研报告目的随着21世纪的到来，科技的不断发展，人们的生活水平不断得到提升，物质生活丰富多彩，人们在得到物质文明的同时，更多去追求精神文明。而每天的忙碌生活，给生活在城市的人们的健身活动带来很大的限制，包括时间限制和空间限制。利用智能化和趣味化的手段可以让健身不再枯燥无味。家用的简便有效健身器材给城市里忙碌一族提供轻松愉快健身的可能。这些问题要经过充分的调研和讨

16、论，是调研的目的142调研区域区域包括宁波、杭州、上海、北京、桂林、广州等几个大城市。143调查方法运用问卷调查法、访谈、个案研究、抽样研究等方法。如图11是调研图解。图11调研方法图解42调研结果城市的生活节奏总是很快，大多数的上班一族白天上班，早晨不可能去做一些健身活动，晚上下班之后没有多少时间去锻炼健身。久而久之，缺少运动健身，他们的身体会变得不好，生命在于运动。当他们去购买一些市面上的健身器械的时候，他们会发现大多数的运动器械体积庞大，价格昂贵并且没有趣味性。他们迫切的需要一款适合家用的运动器械，并且还要具备趣味性的。21用户信息调研调研的时间2011年1月1日到2011年2月1日。调

17、研的对象主要是城市生活的上班一族，还有部分是各年龄段的时尚人士。用户心理调研运动器械的用户群从年龄可以分为儿童、青年以及老年。在这些用户群中，青年是最大的市场，年轻人渴望运动带来的酣畅淋漓以及释放激情和压力。而在家庭健身运动，大多数购买了运动器械的用户在用了一段时间后，就不再使用了，运动器械荒废在家里，人们更愿意到社区的公用健身设备上面一边聊天一边健身。与此同时，儿童和老年也需要锻炼，而他们都是聚集在一起散散步、聊聊天、做少量的运动。健身运动已经不是个人的活动，而是和社交联系在一起，同时也和趣味性联系在一起。22传统运动用品的调研221运动器械的分类器械运动是依靠器械进行的主动、助力、抗阻或被

18、动运动。利用器械的重量、杠杆作用、惯性力量和器械的依托来增强肌力，扩大关节运动幅度，发展动作的协调性。应用器械还可以使体操动作多样化，提高人们锻炼的兴趣。从运动器械的锻炼效果上可以分为全身性健身器械如10项综合训练器、家用16功能健身器等；属综合性训练器械可供多人同时在一个器械上进行循环性或选择性练习。这种健身器械体积较大，功能较全，价格不菲，适合健美中心、康复中心及机关或学校健身房使用。应该说明的是，诸如多功能跑步机虽属全身性的健身器械，但它只是在单功能跑步机的基础上增加了划船、蹬车、俯卧撑、腰部旋转、按摩等功能，所以体积并不很大，同样适合家庭健身房。图21健身场所图22健身的男女5如图23

19、是一款组合型的大型运动器械，包含了蝴蝶夹胸、踢腿、立式后踢、立式提拉、曲臂上拉、曲臂、健腹、双杠、腿部侧向伸展等。可综合训练腹、臂、背、胸、腿、臀部等肌肉，塑造形体，增强人体协调性。价格昂贵，适合健身场所使用。局部性健身器械如健身自行车、划船器、楼梯机、跑步机，以及小腿弯举器、重锤拉力器、提踵练习器等；它们多属专项训练器械，结构小巧，占地1平方米左右，多数能折叠，有的还兼具趣味性。其功能相对单一，主要侧重局部肌群的锻炼。此类器械既有以配重砝码、液压拉缸为重载的力量型，也有以自身为动力的非力量型，无需拆装组合。有的还配有时间、速度、距离、心率等电子显示装置，使锻炼者可以自己掌握运动量。因此，颇受

20、健身爱好者的青睐，是家庭健身房的“主角”。如图图24是一款踏步机，是一种常见的有氧运动方式。体积不大，并且价格不高，上面还配有时间、心率等显示装置，适合家庭使用。小型健身器械如人们所熟知的哑铃、壶铃、曲柄杠铃、弹簧拉力器、健身盘、图24局部性健身器械图23大型健身器械6弹力棒、握力器等。这些体积虽小，可锻炼价值并不低。以可调式哑铃为例，它不仅适合不同年龄、性别和体质的人进行练习，而且可以使全身各部肌肉得到锻炼，更是健美爱好者的必备器械。再比如弹簧拉力器，轻便小巧，价格低廉，既便于存放，又易于携带同样能达到健身强体的目的。而像健身球一类的小型健身器则最适合中老年人使用。如图25是小型健身器材，从

21、左到右分别是弹簧拉力器、曲柄杠铃和哑铃，他们的体积比较小，但是价格低，并且健身价值大，是许多健身者家庭常备的健身器材。通过这样的分类分析比较可以了解到各种运动器械的适用人群、价位、功能、体积、健身效果等等。222运动器械的材质分析这些运动器械在造型上都是突出机械结构之美，闪烁金属光泽；用料都是优质钢方管、塑钢盖帽、连接件选用防盗防松不锈钢螺丝，表面采用静电粉末喷涂处理，坐垫大多数是亚麻材质。下面是市场上运动器械的材质调研序号名称规格MM性能及技术要素1太空漫步机9506401800主架采用50MM50MM3MM及以上优质钢方管，塑钢盖帽；扶手采用323MM及以上优质钢管；连接件选用防盗防松不锈

22、钢螺丝；表面采用静电粉末喷涂处理2三人蹬力器258825882380主立柱采用直径114MM3MM及以上优质钢管，塑钢盖帽；横梁采用423MM及以上优质钢管；蹬力管采用50MM3连接件选用防盗防松不锈钢螺丝表面采用静电粉末喷涂处理；图25小型健身器械73太极推揉器140011901600主立柱采用直径114MM3MM及以上优质钢管，塑钢盖帽；支撑管采用503MM及以上优质钢管；连接件选用防盗防松不锈钢螺丝；圈采用32MM3MM表面采用静电粉末喷涂处理4三联压腿架1800891500立柱采用直径89MM3MM及以上优质钢管，塑钢盖帽；横梁采用30603MM及以上优质方管；连接件选用防盗防松不锈钢

23、螺丝；表面采用静电粉末喷涂处理5三方位扭腰器150015001500主立柱采用直径114MM3MM及以上优质钢管，塑钢盖帽；摆腿采用30603MM及以上优质钢管；连接件选用防盗防松不锈钢螺丝；表面采用静电粉末喷涂处理6跷跷板2600600720主立柱采用直径114MM3MM及以上优质钢管，塑钢盖帽；扶手采用323MM及以上优质钢管；连接件选用防盗防松不锈钢螺丝；表面采用静电粉末喷涂处理7腰背按摩器12008001500主立柱采用直径114MM3MM及以上优质钢管，塑钢盖帽；横梁采用323MM及以上优质钢管；连接件选用防盗防松不锈钢螺丝；表面采用静电粉末喷涂处理8肋木架1128893000主立柱

24、采用直径114MM3MM及以上优质钢管，塑钢盖帽；横梁采用423MM及以上优质钢管；连接件选用防盗防松不锈钢螺丝；表面采用静电粉末喷涂处理9多功能训练器6236502000支柱采用直径89MM3MM及以上优质钢管，塑钢盖帽；扶手采用323MM及以上优质钢管；连接件选用防盗防松不锈钢螺丝；表面采用静电粉末喷涂处理23运动器械的市场调研在现今的运动器械市场上，知名品牌的市场占有额压倒不知名的小厂家。世界知名的运动器械品牌有美国爱康ICON、美国诺德士NAUTILUS、美国力健LIFEFITNESS、台湾乔山JOHNSON、意大利泰诺健TECHNOGYM、加拿大DYGUARD、德国GYM80、英国P

25、ULSE、日本猫眼CATEYE、韩国秀健STEX等。在各大运动器械交易市场，这些知名品牌的产品占绝大部分的份额，价格也比其他品牌的产品高，但是一直受到消费者的亲赖，这是为什么呢原因有一个是品牌效益，消费者原意买大品牌的产品；一个是这些大品牌的产品技术先进、工艺精湛以及提供完善的健身解决方案和售后服务。824调研结论在抽样的样本里，81的人觉得平时需要锻炼，65的人没有锻炼的渠道或者有渠道却因为太多事情而没有时间，10的人家里面有运动器材，在这部分有器材的人里面觉得这些器材不好用有60。现有的运动器械市场太过混乱，适合家用的运动器械不多，并且没有趣味性。现有的运动器械需要改革，家用的轻巧的趣味性

26、的运动器械将有很大的市场。25调查综合分析251“人机”交互界面“人与机器的交互”HUMANMACHINEINTERACTION，通过研究组成人机系统的机器和人的相互关系，以提高整个系统的工作效率。通过对人体尺寸静态尺寸和动态尺寸的研究建立人体模型，通过对机器功能和运转性状的研究建立机器模型，通过对人、机所处环境和场景的研究空间状况、照明条件、辅助设施等建立环境模型，然后以系统研究的方法把三者看做相互关联、相互作用的整体，处理这三者的关系，达到协调统一。2市面上的运动器械人机交互中，坐垫、把手等接触部位都使用了软质皮革或橡胶，符合人机；显示器的尺寸大小、视角等符合人机；但是仍有部分的运动器械为

27、了节省成本，往往有许多地方不符合人机交互设计的要求，使用者在使用的时候感到不舒服。如接触面是冰冷的铁质、着力点没有防滑设计等。252品牌影响力经过市场调研，可以了解到消费者信赖大品牌的产品，愿意花更高的价格去购买，由此可知，品牌影响力的巨大。253款式、功能分析现有的运动器械产品要是功能多的都庞大笨重，不适合家庭的使用，而且造型上是极其复杂，想象一下如果一个庞大的器械放在家用，是不是感觉特别的影响美观，并且很占空间，在现如今紧张的住房形势下，是不可能受到消费者的青睐的。功能越多，就增加了它的复杂度，消费者看到这样的一个复杂体，很难懂得如何操作和健身。体型小的运动器械虽然可以作为家用，但是其功能

28、太单一，而且锻炼效果是很局部的。总的来说他们的款式不适合家用，功能上太过单一，只能进行身体局部的锻炼。26大众的看法经过调研，汇合了大众的看法，总结如下上班的年轻一族平时上班下班，没有多少时间去锻炼，家里面也没有健身器材，9锻炼的机会很少；真的有很大的锻炼欲望的时候，去的是健身会所，但是价格很贵，办一张年卡是4000块人民币以上，健身会所里面的人很多，不方便；我们上班的平时还是很想去锻炼的，就是没有场所或者器材。退休后的老年人平时我们想去跑跑步，但是没有跑步的场所，公园里面人很多，路途远；平时就想打打太极，广场上面早上有，但是家离广场太远了，路上要过很多的马路，儿子不放心。瘦身男女平时为了保持

29、好的身材，去瘦身会所，花好多钱，而且要经常去，要是能在家里面有健身器材就好了。103人机工程学分析从20世界60年代起，经历经验人机工程学和科学人机工程学后，现代人机工程学体系形成。在产品的开发和设计中，设计者不再是只考虑产品的功能效果，而是要根据现代人机工程学的准则，以人为中心，设计出更好的为人们服务的产品。产品在实现它的功能的同时，又让使用者在使用过程中，感到舒适愉快，人机工程学是研究这个过程的学科。31“以人为中心”的现代人机工程学现代人机工程学研究的方向是把人一机一环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境，使人机环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效

30、能。人机工程学的核心思想是“使机器适应人”，以用户为中心的设计就是把用户“知道的”和“需要的”变成设计的基础。“人”的概念比“用户”的概念更强调人的全面需求和人的价值。20世纪80年代中期人们提出了“对用户友好”或“以人为本”，以改进机器的设计为主要目的。“以人为本”的设计价值观主要集中在人机界面的研究中，即使人机界面适应人的思维特性和行动特性。迄今为止，实现这种设计目标主要以设计心理学、认知心理学、符号学为基础。动机心理学主要研究人行动的基本特性，例如一个行动包含哪些基本因素，在设计人机界面时适应人的这些特性。认知心理学主要研究人脑力劳动特性，例如记忆、理解、语言交流等方面，在设计中，减少人

31、的这些认知负担。符号学主要研究符号文字和图形的构成、符号的语义以及符号使用的基本特性，在设计中，使各种符号符合人的表达和交流特性。在人机界面的研究中，从20世纪80年代至2000年前后，人们研究的主要范围是人操作计算机的知觉特性，减少用户记忆负担和学习操作的时间，例如在屏幕上发现目标过程中人的知觉有什么特性，显示多少个菜单项目比较适合人的知觉特性，知觉对文字图标的感觉特性，键盘字母排布方式对手操作有什么影响，鼠标形状会引起手腕的什么生理问题，各种键盘命令的构成方式对用户操作有什么影响，寻找取代键盘的方法，改进屏幕显示，把记忆操作命令的方式改为屏幕显示菜单的直接操作系统等等。这些措施能够改善用户

32、界面的一些操作特性，此外，“以人为本”的设计思想强调以人为中心，使机器适应人的生理特性、行动特性的同时，还强调机器适应人的思维方式和过程等心理特性，从而减轻用户的体力和精神负担，更好地为人服务。32现代人机工程学的研究内容11人机工程学的研究内容人机工程学是一门涉及诸多方面的边缘学科。因此，它的研究内容相当广泛，不同的系统和业务部门所研究的侧重点也不尽相同，但它始终是以人机环境作为研究的基本对象，通过揭示人、机、环境之间相互关系的规律，以达到确保人机环境系统总体性能的最优化。这里的“人”是指作为主体工作的人；“机”是人所控制的一切对象的总称；“环境”是指人、机器共处的特殊条件，它既包括物理、化

33、学因素的效应，也包括社会因素的影响。“人”、“机”、“环境”是人一机一环境系统的三大要素，通过这三大要素之间的物质、能量和信息传递、加工与控制等作用，组成一个复杂的系统，如图31所示。很显然，对任何一个系统来讲，系统的总体性能不仅取决于各组成要素的单独性能，更重要的是取决于系统中各要素的关联形式，即物质、能量、信息的传递，加工和控制的方式。人机工程设计就是从“系统”的总体出发，一方面既要研究人、机、环境各要素本身的性能，另一方面又要研究这三大要素之间的相互关系、相互作用、相互影响以及它们之间的协调方式。运用系统工程的方法找出最优组合方案，使人一机一环境系统总体性能达到最佳状态，即满足舒适、宜人

34、、安全、高效、经济等指标。就工程设计来讲，也是围绕人机工程的根本研究方向确定其具体研究内容。对工业设计人员来讲，从事本学科研究的主要内容，归纳起来有以下几个方面。321人体特性的研究在人机系统中，人是最活跃、最重要、同时也是最难控制和最脆弱的环节。任何机器设备都必须有人参与，因为机器是人设计、制造、安装、调试和使用的，即使在高度自动化生产过程中全部使用的是“机器人”，也都是人在操纵、监督和进行维修的。由此可见，在人机系统中，人同机器总是相互作用、相互配合和相互制约的，而人始终起着主导作用。国外统计资料表明生产中5870的事故是与轻视“人的因素”有关，这一数字必须引起我们的重视。人体特性研究的主

35、要内容是在工业产品造型设计中与人体有关的问题。例如人体基本形态特征参数、人的感知特性、人的运动特性、人的行为特性以及人在劳动中的心理特征和人为差错等。研究的目的是解决机器设备、工具、作业场所以及各种用具的图31人机环境系统示意图12设计如何适应人的生理和心理特点，为操作者或使用者创造安全、舒适、健康、高效的工作条件。322研究人与机器间信息传递装置和工作场所的设计要研究人与机器及环境之间的信息交换过程，并探求人在各种操作环境中的工作成效问题。信息交换包括机器显示装置向人传递信息和机器操纵装置接受人发出的信息，而且都必须适合人的使用。值得注意的是，人机工程所要解决的重点不是这些装置的工程技术的具

36、体设计问题，而是从适合于人使用的角度出发，向设计人员提出具体要求如怎样保证仪表能让操作者看得清楚、读数迅速准确，怎样设计操纵装置才能使人操作起来得心应手、方便快捷、安全可靠等。工作场所设计的合理性，对人的工作效率有直接影响。工作场所设计一般包括空间设计、作业场所的总体布置、工作台或操作台设计以及座位设计等。研究工作场所的目的在于保证物质环境符合人体的特点，既能使人高效的工作，又要感到舒适和不易产生疲劳。323环境控制和人身安全装置的设计生产现场有各种各样的环境条件，如高温、潮湿、振动、噪声、粉尘、光照、辐射、有毒等。为了克服这些不利的环境因素，保证生产的顺利进行，就需要设计一系列的环境控制装置

37、，以适合操作人员的要求和保障人身安全。“安全”在生产中是放在第一位的，这也是人机环境系统的特点。为了确保安全，不仅要研究产生不安全的因素，并采取预防措施。而且要探索不安全的潜在危险，力争把事故消灭在设计阶段。安全保障技术包括机器的安全本质化、防护装置、保险装置、冗余性设计、防止人为失误装置、事故控制方法、救援方法、安全保护措施等。324人的行为特性与产品设计行为是心理的表现，人的行为反应了人的心理状况。在产品设计中，人的行为是设计师关注的焦点，不论是显示设计还是控制设计，都取决于产品支持的人的行为。人具有许多适应环境的本能性行为，它们是在长期的人活动中，由于环境与人的交互作用而形成的，这种本能

38、称为人的行为习性。此外，人总会犯各种错误，产品设计中应考虑用户的各种行为习性，减少用户出错，提高舒适性和工作效率。325人机系统的整体设计人们设计人一机系统的目的，就是为了使整个系统工作性能最优化，即系统的工作效果最佳。这是指系统运行时实际达到的工作要求，如功率大、速度快、精度高、运行可靠，以及人的工作负荷要小，即指人完成任务所承受的工作负担或工作压力要小和不13易疲劳等。与机器各有特点，在生产中应充分发挥各自的特长，合理地分配人机功能，这对系统效率的提高影响很大。显然，为了提高整个系统的效能，除了必须使机器的各部分包括环境系统都适合人的要求外，还必须解决机器与人体相适应问题，即如何合理地分配

39、人机功能，二者如何配合，以及人与机器之间又如何有效地交流信息等。值得指出的是，随着自动化的发展，人们必须解决更复杂的测量精度，高反应速度及信息量增大等有关问题，又必须控制生产过程和规定有限的时间间隔。自动化不是从多而复杂的系统所控制的过程中把人排挤出去，而是把人摆到新的条件上去。因此，在设计新的自动化系统时，就必须充分注意人的生理和心理特性，使自动化条件能对人更有利。33现代人机工程学的研究方法人机工程学的研究广泛采用了人体科学和生物科学等相关学科的研究方法及手段，也采取了系统工程、控制理论、统计学等其他学科的一些研究方法，而且本学科的研究也建立了一些独特的新方法，以探讨人的静态和动态数据、测

40、量人在工作前后以机、环境要素间复杂的关系问题。这些方法包括测量人体各部分问或直接观察人在工作时的行为和反应特征；对时间和动作的分析及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；分析差错和意外事故的原因；进行模型实验或用电子计算机进行模拟实验；运用数学和统计学的方法找出各变量之间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展成有关理论。前有的研究方法有观察法、实测法、实验法、模拟和模型试验法、计算机数值仿真法、分析法和调查研究法。34现代人机工程学与工业设计人机工程学与国民经济的各个部门都有密切关系。仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施

41、、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗、筷之类的生活用品。总之为人类各种生产与生活所创造的一切“物”，在设计和制造时，都必须把“人的因素”作为一个重要条件来考虑。显然，研究和应用人机工程学原理和方法就成为工业设计者所面临的新课题之一。人机工程学研究的内容以及对工业设计的作用可以概括为以下几个方面为工业设计中“人的因素”提供人体特征参数；为工业设计中“物”的功能合理性提供科学依据；为工业设计中“环境因素”提供设计准则；为进行人一机一环境系统设计提供理论依据；为坚持“以人为中心”的设计思想提供工作程序。31435高效虚拟学习环境中的人机设计今天,计算机和信息技术通过运

42、用电子教学环境和不同的计算机的系统，已经在教育中起着至关重要的作用。这样，由于它的积极作用，必须要设计出有效的人机界面。ICT介入发起了一个从物理学习环境向虚拟学习环境转换的运动。在学习的过程中，VLE（虚拟学习环境）的使用是一个崭新研究领域，因为为了发展更为现实的有趣的用户界面，虚拟环境更有吸引力。根据研究文献,用户界面是一个重要组成部分,它影响学习的过程的工作效率和用法的质量以及用户和虚拟环境间的交流。今天，许多有着的非常先进的图形用户界面的虚拟学习环境被研发出来，用于高效虚拟学习环境中的人机设计。436用并行的设计方法开发一种新产品为了保持健康和必要的体制，新产品的开发是值得的。比如说，

43、在一项针对700家公司（其中60工业产品公司、20耐用消费品公司和20非耐用消费品公司）的调查中发现在五年内新产品占这些公司增长的28。在一项类似的调研中，世界大企业联合会发现35的税收都不是来源于那些在市场上已有十年的产品。在1990年一份由营销科学研究所的研究人员的报告,他们发现在过去的三年里，25的电流销售都是来自新产品。虽然鼓励成功的创新,但是新产品的失败率是相当大的，并且失败的代价也是巨大的。BOOZ（1982）发现在1963到1981年间，有3335的新产品积压在超市里。新产品开发是同样要付出代价。例如,BOOZ1982发现,只有七分之一新产品的想法被抬到商业化阶段。这就意味着成功

44、的产品不仅要回报它的开发经费，还要支付其他六种被关注但没有被引进的产品。高失败率和高代价让新产品的开发冒着巨大风险。但是新产品的开发可以管理，以至于可以使风险缩小到最小值和理论达到最大值。如果高科技的产品生产出来，这个失败率可以降低。质量功能展开QFD是一种可以实现这个目的工具。QFD技术、故障模式及影响分析FMEA、装配设计、层次分析法AHP是为了改善一件产品以至于使该产品的质量得到全面管理。虽然作为一个例子在一件小产品上面使用,该方法还可推广应用到其他更复杂的产品开发。5154设计方案经过充分调研，得到足够的资料与数据，并对基础数据进行统计分析研究，从人们对家用运动器械的需求考虑，进行初始

45、方案的设计。方案的提出要充分的考虑好产品的设计定位，这样才能设计出适合现代市场需求产品，以及符合人机工程学和消费者切身需求的家用运动健身产品。在方案产生之前，产品设计定位是必不可少的。产品设计定位针对的不是产品，而是顾客的想法。但往往顾客的想法并不很确切，因此企业把模糊不清的市场需求，通过市场调研把所获得的资料进行分析、归纳、整理，使之融汇在设计师的头脑中，成为产品开发设计的总体框架、方向或要求。41家用跳舞机的设计定位设计定位的内容包括四个方面411产品的功能定位产品功能，是产品的核心部分。它指产品设计中所定的最基本的利益或者功能，也就是产品所体现的效用价值。任何产品之所以成其为产品，一个最

46、基本的要求就是必须给消费者带去某些利益，能满足消费者某个方面的要求。从心理和行为的角度看，产品的功能包括两类产品的基本功能和产品心理功能。在产品功能定位中，根据目标消费者的要求，根据决定功能的技术的成熟程度，去确定产品的基本功能，这是产品功能定位的主要方面。412产品的形式定位产品形式是产品赖以生存的物质依靠，也就是企业向市场提供的实体或者服务的形象。它使得消费者能够对不同的产品进行有效的区分。产品的形式在市场上通常表现为产品名称、外观、包装等。产品形式定位是设计定位系统的一项基本内容，是最具有创新性的部分。也是产品设计师的主要舞台。产品理念定位所确认的基本效用或者价值，将通过产品形式定位而得

47、到实现。消费者认识商品的普遍规律是“技术知识不足、感性认识先入为主”，一般先从产品外观设计或者包装设计的好坏来认识产品，而对于产品内在品质的优劣，则是买回去之后在较长的使用过程中才能了解。因此，好的产品形式从市场营销角度来看是至关重要的，关系到在多种同类产品激烈竞争的市场上，能否将消费者吸引到你的产品面前，并引起好感，使其下决心购买你的产品。在实际的产品设计中，依据市场需求的变化，对产品形式做适当调整或者改造，成为现代产品开发的主要形式，当然也就成了产品形式定位的主要途径。在实际的产品形式定位中，除了反映产品理念定位的要求外，还应该考虑到消费者的需求，以及市场环境。16413产品的延伸定位产品

48、延伸也就是产品附加，是顾客购买产品时所得到的附加服务或利益，例如送货上门、安装调试、售后服务等。产品延伸的概念来源于企业对顾客需要的深刻认识。消费者购买的目的是为了满足某种需要，他们希望得到满足该项需求所需要的一切。顾客的需要通常是综合性的，不单单是一个产品所能够满足的，必须配之以相应的服务，才能最大限度地满足其需要。414产品的形象定位产品形象定位产品形象是消费者在头脑中形成的、对于某种产品的整体印象。产品形象的不同影响着消费者对产品品质的判断，也就影响了对产品价值的判断，从而影响顾客对产品的选择。因此，在与产品开发同步的产品推广中，必须树立好产品的形象。642家用跳舞机的使用人群经过充分调

49、研，该产品可以提供的家用健身运动，包括跳舞或者太极等，跳舞适合大部分的年轻人，太极适合年龄大一点的老年人，男女老少皆宜。家用跳舞机的使用人群定位在8岁以上的男女老少，旨在提供一个全家均可参加的家用健身器材。43家用跳舞机的设计风格431造型风格工业产品造型设计具有三个要素，即功能基础、物质技术基础和美学基础。功能体现产品的实用性；物质技术条件反映产品功能实现的科学性；美学形象的塑造显示产品的艺术性。它们相互依存、相互制约、相互渗透，成为完整的产品中不可缺少的部分。首先是功能基础。功能就是产品的用途与性能，既是产品的设计目的又是产品赖以生存的根本条件。每件工业产品都应具有使用功能。如机床有加工零件和组装分选零部件的作用，电子计算机有储存信息和高速准确运算的功能。功能对产品的结构和造型起着主导的、决定性的作用。一般，精密的加工机床、仪器仪表在造型上应表现出高级、雅致和细巧的艺术效果；大型、高强度、大容量的机器设备，表现出庄重、坚固和稳定的艺术效果。功能决定造型，造型表现功能，但造型既不是简单的功能件的组合，也不是杂乱无章的堆砌，而是建立在研究人和机器的关系之上，即机器、设备的设计要考虑人机系统的协调性，给人以亲近感，使人感到使用操作舒适、安全、省力、高效，从而更好地体现出功能特点和效用。考虑了功能基础后，要考虑物质技术基础。它