基于感性工學的前臂與肘關節活動器設計

付曉莉　崔汝晨

關鍵詞：感性工學;前臂與肘關節活動器;造型設計;因子分析

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A文章編碼：1672-7053（2022）06-0028-03

1相關概念解析

1.1前臂與肘關節活動器

前臂與肘關節活動器其實是針對辦公室人員設計的一款康復鍛煉器械，它能夠鍛煉前臂與肘關節的靈活度。通過上下運動的動作訓練，帶動手腕、肘關節、肩關節的活動，增強關節活動度，有效地改善并減少辦公室綜合癥。

1.2感性工學

感性工學最初叫做情緒工學，后來由廣島大學學者長町三生提出，是一種將人類的感性因素進行量化，并應用于產品設計的理論及技術。其主要是通過人的感性來設計產品，根據人的喜好來指導設計產品，是工學的一個新的分支[1]。

2基于感性工學的前臂與肘關節活動器設計流程

目前，國內外的設計師主要運用的是日本感性工學，并將日本的感性工學體系運用在汽車和生活用品等領域。丁俊武等人在分析了往年產品設計的基礎上，總結了情感化設計的發展趨勢[2]。蘇建寧等人用計算機遺傳算法建立了造型進化設計系統，并以汽車側輪廓造型為例進行了驗證[3]。曹玫梅等人以電動輪椅造型為例，運用SD法與數理化理論1類方法建立了感性意象與設計關系的模型[4]。目前針對辦公人員的康復醫療產品的研究較少，因此文章將感性工學運用到前臂與肘關節活動器設計之中。

2.1典型樣本案例獲取

語義差異法是指導前臂與肘關節活動器在造型設計中意象研究的重要方法，第一步是收集康復醫療器械的樣本。由于現在市面上在售的前臂與肘關節活動器寥寥無幾，所以把產品種類擴大到康復產品。通過網絡、雜志期刊等途徑收集大量的康復產品圖片，為了保證產品的真實性，并保證其產品能夠為后續的設計提供一定的參考，收集到的圖片一定是市面上存在的產品案例，并且可以表現出整體的造型。基于這個需求，收集了200個康復醫療產品的圖片，并運用親和圖法（又名KJ法）進行評估分析，刪減掉部分圖片模糊的和基本信息不明確的圖片，將相似造型的產品進行分組排序，最后從中選出具有代表性的案例，獲得10款康復產品的樣本案例，如圖1所示。

2.2感性意象詞匯的收集與確立

小組成員通過對使用過康復醫療器械的用戶進行訪談、對生產企業進行調研和網絡資源搜索等方式，尋找到相匹配的感性詞匯共計60個[5]。然后通過對一般用戶、專業用戶與設計專家進行深入地調研討論，經過3次的篩選，刪除與該研究不符的和沒有作用的感性詞匯，得到6對代表醫療器械意象的感性詞匯：圓潤的――硬朗的、親和的――冷淡的、高檔的――低端的、穩重的――輕盈的、現代的――傳統的、安全的――危險的，如表1所示。

2.3問卷調查

根據篩選出來的樣本案例和意象詞匯進行問卷調查，采用7級李克特量表對篩選出的6組感性詞匯進行語義分析。在進行該問卷填寫之前，告訴被測試者忽略掉產品的一切功能屬性，只關注產品的造型外觀，對康復醫療產品的造型進行評價分類。在調查問卷中，建立7級李克特量表，收集10款產品的評價結果。將該案例的感性意象等級化、標準化，由1到7分劃分為7個等級對其進行評價，如圖2所示。其中以感性詞匯“圓潤的――硬朗的”為例，1分代表著超級圓潤，2分代表一般圓潤，3分代表圓潤，4分代表中性感覺，5分代表硬朗，6分代表一般硬朗，7分代表超級硬朗[6]。這7個量表等級的劃分為前臂與肘關節活動器的感性意象研究提供了可靠的數據支撐。

2.4數據分析

實驗邀請了工業設計專業老師5名，康復醫療從業人員5名，工業設計專業學生25名，共計35份發放，最后收回了有效答卷33份[6]。對回收的有效問卷數據加以匯總分析，分別統計出每一個感性詞匯的分值平均數，得到數據結果，如表2所示。

在SPSS軟件中對有效問卷整理的數據進行運算分析，為了檢驗數據的可靠性和準確性，先對整理的數據進行信度分析與效度分析[7]，然后對數據進行降維處理（如表3），通過因子分析法和主成分分析法得到樣本與詞組間的公因子方差（如表4）。

為了驗證筆者篩選出的6組感性詞匯是有效的，且具有代表性，通過公因子方差來驗證感性詞匯對康復醫療器械的代表性或解釋權。根據理論，所提取的信息值在0.7以上就屬于真實有效且具有關聯度的。經檢驗，這6組感性詞匯均是有效的。

通過圖3和圖4可以分析出主要成分的數目。由圖3可知，成分1和成分2累積為84.851%，這兩個成分的初始特征值都大于1，所以提取成分1和成分2為主要因子（主要成分）。可以通過圖4的折線斜率變化來確定主要特征[8]，在前兩個成分中，成分1和成分2都明顯要高于其他4個成分，從成分3開始，其他成分變化率開始逐漸趨于直線，且成分1和成分2的特征值都大于1。因此，通過以上信息可以判斷出成分1和成分2為主要因子。

旋轉成分矩陣描述了各項目與因子之間的關系，數字越大代表著因子之間的相關性就越強。由表5可得知，主要因子1與“低端的――高檔的、危險的――安全的、傳統的――現代的”有較強關聯性;主要因子2與“硬朗的――圓潤的、穩重的――輕盈的、冷淡的――親和的”有較強關聯性。主要因子1為心理評價因素，主要因子2為造型評價因素。

2.5現存康復產品的設計分析

想要更好地對現在的典型樣本進行下一步的分析，就要將典型樣本進行歸類，便會更清晰直觀地看出差別。為了找出10份樣本之間的共通性，這里筆者用SPAA25.0中的系統聚類方法對典型樣本進行聚類，得到圖5。從圖中可以明顯地看出，樣本之間的聚類在5到10之后逐漸穩定，在這個區間段中，將10個典型樣本分為3類，每一類都具有其自身的特點。表6為樣本類群特征分析。

通過上述的分析結果，筆者認為，前臂與肘關節活動器設計的方向應為：高檔的、安全的、圓潤的，這是最主要的設計意象詞匯，其次是輕盈的、現代的。造型外觀參考上述類別特征和獲取的意象詞匯，類型2對前臂與肘關節活動器設計具有參考價值。

2.6康復醫療產品的發展分析

康復醫療產品和一般的日用產品不同，一般人們在使用康復醫療產品時，都是在身體受到一定的損傷之后，為了恢復身體的功能才去使用它。因此，康復醫療產品更注重產品本身的專業感和安全感。同時，康復醫療產品要給人們足夠的信念，給人的健康恢復傳遞信心，親和力也是康復醫療產品不可或缺的。

該實驗獲取到的意象詞匯重要程度也表明了康復醫療產品的特點。在今后的康復醫療產品設計中，要重點突出產品的專業感、安全感和親和力，這樣才能讓使用者在使用產品時滿足情感需求。在滿足以上的情感需求后，進行差異化設計，以突出各品牌產品的特色。真正的產品不僅要關注使用的數據和指標，還需要進行全面地考慮。關注使用者的自尊、體面和生存質量，給出更多可行的方案。

3前臂與肘關節活動器的設計實踐

3.1設計實踐

筆者通過實驗得到了用戶的感性需求，再考慮到用戶的使用環境，參考樣本1、6、8的造型，側重高檔的、安全的、圓潤的、輕盈的、現代的，對前臂與肘關節活動器進行具體造型設計。

3.1.1設計理念

此款前臂與肘關節活動器造型以天平為靈感來源進行造型設計，以一種平衡的狀態來警示使用者，身體和工作都要保證一種平衡。而且這種平衡的感受直接會帶給使用者以一種安全的感覺，符合使用者的審美需求和感性需求。

3.1.2設計思路

基于上文得到的意象詞匯，展開頭腦風暴開始思考草圖方案，結合產品功能性得到最終產品造型。為了突出產品的高檔感，在材質上，底座部分和部分零件采用高反光的金屬材質。握柄部分，采用柔軟的硅膠，指示燈的紅色點綴，進一步增強了產品的高檔感。支撐部分使用較細的金屬撐桿，給使用者視覺上一種輕盈的感覺。配色也是采用極簡的白色，符合現在的使用環境。

3.1.3設計呈現

前臂與肘關節活動器造型設計，如圖6所示。該產品的各部分功能如圖7：頂部為噴霧噴頭，香薰通過霧化噴出，可以營造出一個舒適溫馨的環境;兩邊是硅膠握把，使用時雙手分別握住兩邊的把手，兩邊交替按壓會鍛煉上臂和肩膀位置;中間紅色部分為指示燈，可以顯示設備儲蓄的電力;中間部分為設備的阻力調節器，以適應使用者選擇不同的力度;最下面是底座及伸縮桿，在使用時可以調節高低，適用于不同桌面高度。

3.2驗證設計

不同的設計師設計出來的作品受自身的主觀性影響較大，因此設計出的產品需要交由專家進行打分評估。只有由多名不同領域的專家構成打分團隊，才能盡可能地減少主觀因素的影響。

該評分方法采用專家打分法，使用5級量表對前臂與肘關節活動器的六個方面進行評分，分別是造型美觀、使用安全、操作簡單、交互有趣、結實可靠、溫暖圓潤，然后對十名專家發放評分問卷，取十名專家的平均分作為評分依據，如圖8所示。

由圖8可以看出，前臂與肘關節活動器造型的總體評分都在滿意以上，多項分值接近非常滿意，說明產品造型總體還是符合預期的。通過感性意象詞匯指導的設計，在專家打分時也獲得了高分，特別是造型美觀、使用安全、交互有趣、結實可靠、溫暖圓潤這五個方面，這五個方面也對應了用戶的感性需求，即高檔的、安全的、圓潤的、輕盈的、現代的。通過驗證，證明了通過獲取用戶的感性需求來指導產品設計是切實可行的。

4結語

在社會物資豐裕的時代下，產品已經不能局限于滿足使用功能，在滿足功能準確和樣式美觀的同時，要兼顧到使用者的情感需求。產品形態并非某種形式的美，而需要外觀形式中有內容，感官感受中帶有觀念。文章針對前臂與肘關節活動器的造型設計運用感性工學理論、語義差異法、因子分析和樣本聚類法，將用戶情感化需求進行量化，然后用于輔助產品造型設計，真正實現產品的使用功能與情感化需求的統一。最后經過評估，此方法切實可行，為以后的前臂與肘關節活動器造型設計具有一定的借鑒作用。