基于感性工学的前臂与肘关节活动器设计

付晓莉　崔汝晨

关键词：感性工学;前臂与肘关节活动器;造型设计;因子分析

中图分类号：TB472 文献标识码：A文章编码：1672-7053（2022）06-0028-03

1相关概念解析

1.1前臂与肘关节活动器

前臂与肘关节活动器其实是针对办公室人员设计的一款康复锻炼器械，它能够锻炼前臂与肘关节的灵活度。通过上下运动的动作训练，带动手腕、肘关节、肩关节的活动，增强关节活动度，有效地改善并减少办公室综合症。

1.2感性工学

感性工学最初叫做情绪工学，后来由广岛大学学者长町三生提出，是一种将人类的感性因素进行量化，并应用于产品设计的理论及技术。其主要是通过人的感性来设计产品，根据人的喜好来指导设计产品，是工学的一个新的分支[1]。

2基于感性工学的前臂与肘关节活动器设计流程

目前，国内外的设计师主要运用的是日本感性工学，并将日本的感性工学体系运用在汽车和生活用品等领域。丁俊武等人在分析了往年产品设计的基础上，总结了情感化设计的发展趋势[2]。苏建宁等人用计算机遗传算法建立了造型进化设计系统，并以汽车侧轮廓造型为例进行了验证[3]。曹玫梅等人以电动轮椅造型为例，运用SD法与数理化理论1类方法建立了感性意象与设计关系的模型[4]。目前针对办公人员的康复医疗产品的研究较少，因此文章将感性工学运用到前臂与肘关节活动器设计之中。

2.1典型样本案例获取

语义差异法是指导前臂与肘关节活动器在造型设计中意象研究的重要方法，第一步是收集康复医疗器械的样本。由于现在市面上在售的前臂与肘关节活动器寥寥无几，所以把产品种类扩大到康复产品。通过网络、杂志期刊等途径收集大量的康复产品图片，为了保证产品的真实性，并保证其产品能够为后续的设计提供一定的参考，收集到的图片一定是市面上存在的产品案例，并且可以表现出整体的造型。基于这个需求，收集了200个康复医疗产品的图片，并运用亲和图法（又名KJ法）进行评估分析，删减掉部分图片模糊的和基本信息不明确的图片，将相似造型的产品进行分组排序，最后从中选出具有代表性的案例，获得10款康复产品的样本案例，如图1所示。

2.2感性意象词汇的收集与确立

小组成员通过对使用过康复医疗器械的用户进行访谈、对生产企业进行调研和网络资源搜索等方式，寻找到相匹配的感性词汇共计60个[5]。然后通过对一般用户、专业用户与设计专家进行深入地调研讨论，经过3次的筛选，删除与该研究不符的和没有作用的感性词汇，得到6对代表医疗器械意象的感性词汇：圆润的――硬朗的、亲和的――冷淡的、高档的――低端的、稳重的――轻盈的、现代的――传统的、安全的――危险的，如表1所示。

2.3问卷调查

根据筛选出来的样本案例和意象词汇进行问卷调查，采用7级李克特量表对筛选出的6组感性词汇进行语义分析。在进行该问卷填写之前，告诉被测试者忽略掉产品的一切功能属性，只关注产品的造型外观，对康复医疗产品的造型进行评价分类。在调查问卷中，建立7级李克特量表，收集10款产品的评价结果。将该案例的感性意象等级化、标准化，由1到7分划分为7个等级对其进行评价，如图2所示。其中以感性词汇“圆润的――硬朗的”为例，1分代表着超级圆润，2分代表一般圆润，3分代表圆润，4分代表中性感觉，5分代表硬朗，6分代表一般硬朗，7分代表超级硬朗[6]。这7个量表等级的划分为前臂与肘关节活动器的感性意象研究提供了可靠的数据支撑。

2.4数据分析

实验邀请了工业设计专业老师5名，康复医疗从业人员5名，工业设计专业学生25名，共计35份发放，最后收回了有效答卷33份[6]。对回收的有效问卷数据加以汇总分析，分别统计出每一个感性词汇的分值平均数，得到数据结果，如表2所示。

在SPSS软件中对有效问卷整理的数據进行运算分析，为了检验数据的可靠性和准确性，先对整理的数据进行信度分析与效度分析[7]，然后对数据进行降维处理（如表3），通过因子分析法和主成分分析法得到样本与词组间的公因子方差（如表4）。

为了验证笔者筛选出的6组感性词汇是有效的，且具有代表性，通过公因子方差来验证感性词汇对康复医疗器械的代表性或解释权。根据理论，所提取的信息值在0.7以上就属于真实有效且具有关联度的。经检验，这6组感性词汇均是有效的。

通过图3和图4可以分析出主要成分的数目。由图3可知，成分1和成分2累积为84.851%，这两个成分的初始特征值都大于1，所以提取成分1和成分2为主要因子（主要成分）。可以通过图4的折线斜率变化来确定主要特征[8]，在前两个成分中，成分1和成分2都明显要高于其他4个成分，从成分3开始，其他成分变化率开始逐渐趋于直线，且成分1和成分2的特征值都大于1。因此，通过以上信息可以判断出成分1和成分2为主要因子。

旋转成分矩阵描述了各项目与因子之间的关系，数字越大代表着因子之间的相关性就越强。由表5可得知，主要因子1与“低端的――高档的、危险的――安全的、传统的――现代的”有较强关联性;主要因子2与“硬朗的――圆润的、稳重的――轻盈的、冷淡的――亲和的”有较强关联性。主要因子1为心理评价因素，主要因子2为造型评价因素。

2.5现存康复产品的设计分析

想要更好地对现在的典型样本进行下一步的分析，就要将典型样本进行归类，便会更清晰直观地看出差别。为了找出10份样本之间的共通性，这里笔者用SPAA25.0中的系统聚类方法对典型样本进行聚类，得到图5。从图中可以明显地看出，样本之间的聚类在5到10之后逐渐稳定，在这个区间段中，将10个典型样本分为3类，每一类都具有其自身的特点。表6为样本类群特征分析。

通过上述的分析结果，笔者认为，前臂与肘关节活动器设计的方向应为：高档的、安全的、圆润的，这是最主要的设计意象词汇，其次是轻盈的、现代的。造型外观参考上述类别特征和获取的意象词汇，类型2对前臂与肘关节活动器设计具有参考价值。

2.6康复医疗产品的发展分析

康复医疗产品和一般的日用产品不同，一般人们在使用康复医疗产品时，都是在身体受到一定的损伤之后，为了恢复身体的功能才去使用它。因此，康复医疗产品更注重产品本身的专业感和安全感。同时，康复医疗产品要给人们足够的信念，给人的健康恢复传递信心，亲和力也是康复医疗产品不可或缺的。

该实验获取到的意象词汇重要程度也表明了康复医疗产品的特点。在今后的康复医疗产品设计中，要重点突出产品的专业感、安全感和亲和力，这样才能让使用者在使用产品时满足情感需求。在满足以上的情感需求后，进行差异化设计，以突出各品牌产品的特色。真正的产品不仅要关注使用的数据和指标，还需要进行全面地考虑。关注使用者的自尊、体面和生存质量，给出更多可行的方案。

3前臂与肘关节活动器的设计实践

3.1设计实践

笔者通过实验得到了用户的感性需求，再考虑到用户的使用环境，参考样本1、6、8的造型，侧重高档的、安全的、圆润的、轻盈的、现代的，对前臂与肘关节活动器进行具体造型设计。

3.1.1设计理念

此款前臂与肘关节活动器造型以天平为灵感来源进行造型设计，以一种平衡的状态来警示使用者，身体和工作都要保证一种平衡。而且这种平衡的感受直接会带给使用者以一种安全的感觉，符合使用者的审美需求和感性需求。

3.1.2设计思路

基于上文得到的意象词汇，展开头脑风暴开始思考草图方案，结合产品功能性得到最终产品造型。为了突出产品的高档感，在材质上，底座部分和部分零件采用高反光的金属材质。握柄部分，采用柔软的硅胶，指示灯的红色点缀，进一步增强了产品的高档感。支撑部分使用较细的金属撑杆，给使用者视觉上一种轻盈的感觉。配色也是采用极简的白色，符合现在的使用环境。

3.1.3设计呈現

前臂与肘关节活动器造型设计，如图6所示。该产品的各部分功能如图7：顶部为喷雾喷头，香薰通过雾化喷出，可以营造出一个舒适温馨的环境;两边是硅胶握把，使用时双手分别握住两边的把手，两边交替按压会锻炼上臂和肩膀位置;中间红色部分为指示灯，可以显示设备储蓄的电力;中间部分为设备的阻力调节器，以适应使用者选择不同的力度;最下面是底座及伸缩杆，在使用时可以调节高低，适用于不同桌面高度。

3.2验证设计

不同的设计师设计出来的作品受自身的主观性影响较大，因此设计出的产品需要交由专家进行打分评估。只有由多名不同领域的专家构成打分团队，才能尽可能地减少主观因素的影响。

该评分方法采用专家打分法，使用5级量表对前臂与肘关节活动器的六个方面进行评分，分别是造型美观、使用安全、操作简单、交互有趣、结实可靠、温暖圆润，然后对十名专家发放评分问卷，取十名专家的平均分作为评分依据，如图8所示。

由图8可以看出，前臂与肘关节活动器造型的总体评分都在满意以上，多项分值接近非常满意，说明产品造型总体还是符合预期的。通过感性意象词汇指导的设计，在专家打分时也获得了高分，特别是造型美观、使用安全、交互有趣、结实可靠、温暖圆润这五个方面，这五个方面也对应了用户的感性需求，即高档的、安全的、圆润的、轻盈的、现代的。通过验证，证明了通过获取用户的感性需求来指导产品设计是切实可行的。

4结语

在社会物资丰裕的时代下，产品已经不能局限于满足使用功能，在满足功能准确和样式美观的同时，要兼顾到使用者的情感需求。产品形态并非某种形式的美，而需要外观形式中有内容，感官感受中带有观念。文章针对前臂与肘关节活动器的造型设计运用感性工学理论、语义差异法、因子分析和样本聚类法，将用户情感化需求进行量化，然后用于辅助产品造型设计，真正实现产品的使用功能与情感化需求的统一。最后经过评估，此方法切实可行，为以后的前臂与肘关节活动器造型设计具有一定的借鉴作用。