◎陈 典

人机交互设计在气动工具设计上的应用

◎陈 典

人机工程学（Ergonomics）是起源于欧洲的一门新兴的边缘学科，是工业设计中重要的辅助手段。针对产品设计过程中，产品操作复杂程序容易让用户无所适从的问题，提出将交互设计的思想，导入工业产品设计系统。在此基础上，分析了基于交互设计思想的工业产品设计流程，利用此系统可开发和设计出更好的用户体验产品。气动工具的设计包括的外形，风格，色彩，结构以及材料等各方面综合设计，加入人机交互设计手段，为气动工具的设计注入灵魂。

人是工业产品设计造型中的中心设计理念，同时加入从社会、文化、经济、历史等角度的考虑，经过这一系列设计之后的工业产品的功能构造、色彩、形状、装饰和材料等因素都可以满足消费者普遍的身心审美和功能上对工业产品需求。

随着DIY气动工具技术的不断成熟，其外观及整体风格逐渐成为竞争的重要因素。从单纯的追求产品品质到外形设计再到有一定文化底蕴的外形设计，这给产品设计提出了更高的要求。在保证气动工具核心使用功能得到满足的前提下，通过加入人机交互设计，能够迅速经济地达到气动工具多样化和个性化的目的，为产品设计注入灵魂。

人机交互设计理论与应用

人机交互设计介绍。人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且对这些方面主要现象进行研究的科学。产品设计中的人机交互概念，其定义已经延伸到所有需要与人进行信息传递即交互的产品。这里的“机”不再是计算机，而是更多的需要通过人机交互来实现其预定功能的工业产品。

人机工程研究和解决人-机-环境协调,形成有机联系,使机器与设备适合人的生理和心理需求以及其他因素,从而达到工作环境舒适安全、操作准确,省力简便,减轻操作疲劳和提高工作效率的目的。它系统地运用生理学、心理学和医学等有关科学知识，研究组成人机系统的机器和人的相互关系，以提高整个系统的功效。

在我国，人机工程学还有一些别的称呼，常见的有：人体工程学、人类工效学、人体测量学、人因学、宜人学等。在北美，本学科一般称为人因工程学或人机工程学，前苏联称为工程心理学，欧洲、日本和其他国家称为工效学。

人机交互在工业产品设计中应用。目前工业产品设计中对于人机工程应用的地方有很多，包括产品的外观和色彩设计、操纵装置设计、信息显示装置设计和人-环境系统设计等等。下面对产品外观设计，操纵装置设计，和信息显示装置设计进行简要的介绍。

产品外观设计： 现代工业产品的外观设计它是一种创造性的活动,在强调内部结构的同时又关注外形质量,使之成为一个和谐的整体。外形质量包括2个方面,一是外部结构的造型设计,二是其色彩表现,两者具有相辅相成的关系,处理恰当,可以达到相得

益彰的效果。

操纵装置设计：产品设计必须以人机工程学观点,去确定人和机器之间最适宜的相互作用方式和方法,提高人的操纵活动能力,以达到高效和高准确度的要求。依据造型几何要素,按照一定的构成方法进行平面或立体的形体构成,是产品形体设计的基础。

信息显示装置设计： 信息显示装置是工业产品与使用者（人）之间交流最重要的介质，人可以从信息显示装置上直观获取关于工业产品的各种图表、数据指标，也可通过听觉来传递警鸣声等听觉信息。操纵工业产品的本质就是人处理产品信息的过程，因此信息显示装置的人性化设计就显得极为重要。第一，视觉显示装置的设计应以人的正常视野范围为标准，一般视野范围标准为水平线向上为30°，向下为40°，以人鼻为中心点的左右15°范围内；站立时低于水平线10°为人眼最佳视线，人呈坐姿时低于水平线15°为人眼最佳视线等等，这些数据都应融于信息显示装置的设计中。

气动工具设计

气动工具的介绍。 从广义上讲，气动工具主要是利用压缩空气带动气动马达而对外输出动能工作的一种工具，根据其基本工作方式可分为：1)旋转式（偏心可动叶片式）；2)往复式(容积活塞式)一般气动工具主要由动力输出部分、作业形式转化部分、进排气路部分、运作开启与停止控制部分、工具壳体等主体部分，当然气动工具运作还必须有能源供给部分、空气过滤与气压调节部分以及工具附件等。

这里介绍一些常用的气动工具：1风动扳手；2气钻；3吹枪；4喷枪；5气动抛光机；6刻磨机；7钉枪；8气锤；等等。

气动工具的现代化设计。所谓气动工具现代化设计，随着世界全球化的今天，科学技术的进步，高智能、自动化的生产设备出现，推动了工艺的革命。新工艺的出现为产品设计提供了可靠的技术支持，与此同时现代化设计更强调人性化，以人为本，不仅仅是炫酷外形，或是商品名而已。根据气动工具生产以及使用的技术要求，经过充分地分析比较，并加以适当地简 化与归纳，从而实现按照某种特定规律来对气动工具的主要性能指标和参数进行分类，进而合理安排气动工具的品种和规格形成新设计产品。

气动工具的现代化设计实现了对气动工具产品规格和品种的合理简化和统一，使气动工具企业能够用有限的资源制造出更多规格和品种的产品，从而满足了现代消费者多样化和个性化的需求。

气动工具设计的市场定位。由于大部分气动工具的内在工作原理相同，在外形设计上空间很大，可以利用的设计元素很多。而且许多气动工具的设计可以用同样元素设计，让一系列的工具外形具有相似的家族特征，从而提高品牌的辨识度和认知度。

其次，在以人为本的设计基础上，基于气动工具核心工作原理相同，一些气动工具甚至和可以合并设计。

简单来说，这样现代化气动工具设计的市场对位就是价廉（设计一把工具取代两把工具），物美。

人机交互在气动工具现代化设计上应用

气动工具的造型设计。 工业产品的造型设计,是具有实用功能的造型,具有物质和精神2个方面的功能,物质功能的要求是使产品具有良好的实用性和科学性;工业产品的艺术设计侧重于精神方面的功能,功能、物质技术条件、艺术形象是造型设计的三大基础要素。功能是产品设计的目的,物质技术条件是产品设计的物质基础,艺术形象是产品的立体表现。

对于气动工具产品的造型，可以采用仿生设计，对造型设计进行优化。同时利用仿生的特点，使气动工具不单具有外形独特性，而且结合一些仿生特殊部位造型，达到实际用途目的，使之内外兼修。

例如气动胎压枪的头部，设计成一个鹰头。鹰长长的嘴正好可以成为一个挂钩，方便用户在不使用胎压枪时，把工具挂起来。

交互设计在气动工具上应用。基于交互设计思想的设计流程以用户需求为发端，以交互设计思想为核心，以设计以人为本的产品为目标。

交互设计实质上也是一种系统的设计，其组成元素包括人、人的行为、产品使用的情境和支持交互行为的技术。调整后的基于交互设计思想的工业产品设计系统，不仅研究和关注用户需要什么产品，如何实现相应产品的功能，如何低成本高效率的制造这些产品，更关注用户如何使用这些产品，并设计规划好用户使用此产品的方式，使其以高效的方式在愉悦的心情下使用产品。

同样以气动胎压枪鹰头设计为例。鹰的眼睛可以设计胎压枪压力表的控制按钮，并且当压力过高时，鹰的眼睛还会发出红光警报提示。这样交互设计，工具常规功能，以及人性化功能都达到了完美的统一。

尺寸设计。 正确的比例尺度是完美造型的基础和框架。比例是造型对象各部分之间、各部分与整体之间的大小关系,以及各部分与细部之间的比较关系。正确造型设计的次序应该首先根据人机工程确定尺度,然后根据尺度确定和调整造型的比例。

尺寸设计比较常用的方法是应用黄金分割比例。黄金分割自古到今一直被公认为最美的尺度,大自然中许多构成均有着黄金分割比例的反映,数学中优选法的优选数值也是0.618。黄金分割比例采用0.618为基数,使得构成比例的两线段之比为0.618,它的比例优美调和,富于变化,而又有一定的规律和安全感。

以气动喷枪的枪体为例。在人手舒适度尺寸基础上，充分应用黄金分割比例设计枪体外形，可以让这个枪体的造型看起来非常完美和舒适。

交互设计思想在工业产品设计领域的影响不断深入，其应用已经深入各种产品领域。单纯化、简洁、明快,结构严谨,工艺精巧,追求理性美是工业设计产品造型的主要标志。总之,良好的产品造型,能使人们工作愉快,效率提高。

气动工具设计通过人机交互设计来提升，为产品设计注入灵魂，使其充分体现产品的人性化，还能提供更丰富的情感体验。

（作者单位：福州大学厦门工艺美术学院）