人機工程學(xué)在鞋類設(shè)計中的應(yīng)用研究進展

馮雨果（西華大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，四川成都610065）

人機工程學(xué)在鞋類設(shè)計中的應(yīng)用研究進展

馮雨果
（西華大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，四川成都610065）

人機工程學(xué)為鞋類設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，隨著鞋類舒適度和功能性設(shè)計的不斷深入，人機工程學(xué)在鞋類設(shè)計中的運用越趨廣泛。首先闡述了人機工程與鞋類設(shè)計的關(guān)系，接著從研究方法和研究內(nèi)容兩個方面對應(yīng)用現(xiàn)狀進行歸納總結(jié)，最后介紹了發(fā)展趨勢。

院人機工程學(xué)；鞋類設(shè)計；研究進展

前言

鞋作為一種基本生活品，在人類日常生活中扮演著重要的角色。一方面，它具有審美性，從精神上給人美感，另一方面，它又具有保護足部的功能。隨著生活水平和科技的日益提高，人們在追求流行、款式、色彩等的同時，對于鞋穿著的舒適性要求也越來越高，以“人為中心”的設(shè)計理念已成為鞋類產(chǎn)品設(shè)計的主要目標(biāo)之一。而人機工程學(xué)是實現(xiàn)“以人為心”設(shè)計思想的重要理論基礎(chǔ)，是衡量當(dāng)代產(chǎn)品設(shè)計水平的最重要指標(biāo)[1]。目前，人機工程學(xué)在鞋類設(shè)計中的應(yīng)用主要圍繞腳——楦——鞋的關(guān)系進行展開，主要涉及到腳型的測量與分析、運動生物力學(xué)的研究、功能設(shè)計、安全設(shè)計以及舒適度的評價等。

1 人機工程學(xué)與鞋類設(shè)計的關(guān)系

人機工程學(xué)(Ergonomics)是研究人、人造物(產(chǎn)品/機器)及其使用環(huán)境三大要素之間相互作用的學(xué)科[2]，其研究方法和評價手段涉及心理學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、人體測量學(xué)、美學(xué)和工程技術(shù)等多個領(lǐng)域[3]。

鞋類人機工程學(xué)是其中的一個分支，它從舒適度和功能的角度出發(fā)，使成鞋最大限度地滿足人的需求。將人機工程學(xué)應(yīng)用到鞋類設(shè)計，不僅可以為鞋類設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，且能增加鞋的科技含量和產(chǎn)品附加值。人機工程學(xué)在鞋類設(shè)計中正扮演著越來越重要的角色，對于滿足人們?nèi)找嬖鲩L的精神需求及其設(shè)計創(chuàng)新具有時代意義與現(xiàn)實意義[4]。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 研究方法

人機工程學(xué)的研究方法包括：實驗法、模擬和模型實驗法、計算機仿真法和調(diào)查研究法等[5]。主要運用人體測量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、生物力學(xué)以及工程學(xué)等學(xué)科的研究方法和手段，為如何創(chuàng)造安全、健康、舒適、滿意的產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)。目前，人機工程學(xué)在鞋類設(shè)計中的研究方法主要有以下幾種方法。

2.1.1 人體測量學(xué)

人體測量學(xué)(Anthropometry)主要研究人的形態(tài)特征、生理特征以及心理特征，為工業(yè)設(shè)計、人機工程、工程設(shè)計、醫(yī)學(xué)研究等提供基礎(chǔ)參數(shù)[6]。鞋是以腳的各部位數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依據(jù)長度、寬度和圍度等參數(shù)進行設(shè)計。鞋類設(shè)計中的人體測量主要有：形態(tài)測量，包括人尺寸、體重體形、活動范圍等；生理測量，包括知覺反應(yīng)、肢力體力、體能耐力、疲勞計生理節(jié)律等；力學(xué)測量，包括各種壓力測量等。測量方法除了傳統(tǒng)的手工測量外，新測量技術(shù)正被越來越多的研究者所采用，主要包括：影像攝影技術(shù)、3D掃描技術(shù)、壓力傳感器技術(shù)等。

2.1.2 實驗法

實驗法是在實驗室內(nèi)在人控制條件下進行的，以引起研究對象相應(yīng)變化來做出因果推論和變化預(yù)測的一種方法[7]，實驗法能得到客觀準確的數(shù)據(jù)，是目前運用較多的一種方法。

2.1.3 分析法

分析法一般在實測法、實驗法的基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進行分析研究的所采用的方法。目前用的較多的分析工具是spss軟件，主要有描述性統(tǒng)計分析、參數(shù)檢驗、非參數(shù)檢驗、相關(guān)分析、回歸分析、聚類分析等。

2.1.4 調(diào)查研究法

目前，采用各種調(diào)查研究法來抽樣分析使用者的意見和建議，包括簡單的訪問、專門調(diào)查，直至非常精細的評分、生理和心理學(xué)分析判斷以及間接意見與建議分析等。Bunch RP等使用鞋類評價表格的方法來評估與老年人姿勢穩(wěn)定性有關(guān)的鞋子特征，兩位檢查人員對12種鞋子的7個參數(shù)（樣式、跟高、跟圍硬度、前底硬度、鞋底彎曲位置、鞋底式樣、后底硬度）分別打分[8]；Liu W等使用的調(diào)查腳的健康狀況的問卷包括13項，包含了腳部疼痛、腳的功能、鞋子影響等[9]。

2.1.5 圖示模擬和模型試驗法

圖示模擬和模型試驗法是運用圖形對系統(tǒng)進行描述，直觀地反映各要素之間的關(guān)系，從而揭示系統(tǒng)本質(zhì)及其內(nèi)在聯(lián)系的一種方法。近年來基于CT圖像逐漸成為足部疾病病理機制、治療及矯形支具制作等研究領(lǐng)域的有力的工具[10]。

2.1.6 主客觀評價法[11]

以往的評價大多采用主觀評價方法，隨著運動生物力學(xué)在鞋類設(shè)計中的運用不斷深入，客觀評價方法正逐漸成為人機工程學(xué)的主要評價方法。

2.2 研究內(nèi)容

人機工程學(xué)在鞋類設(shè)計中的研究內(nèi)容比較廣泛，幾乎所有鞋的類型都有涉及。從近幾年的文獻來看，圍繞腳型規(guī)律、鞋楦以及功能設(shè)計等內(nèi)容是目前研究的熱點。

2.2.1 腳型規(guī)律的研究

腳型規(guī)律是通過對大量腳型測量資料的分析、統(tǒng)計、匯總和計算，所得出的腳型各特征部位的規(guī)律和相互關(guān)系。目前，腳型規(guī)律的研究的方法主要有人體測量法、實驗法和分析等。

2.2.2 鞋楦人機工程學(xué)的研究

鞋楦是鞋的模具，是鞋類產(chǎn)品設(shè)計的靈魂。鞋楦設(shè)計是以人的腳型規(guī)律為依據(jù)的，但考慮到腳與鞋之間各種復(fù)雜關(guān)系，要使鞋楦的舒適性設(shè)計達到最佳效果，必須運用人機工程學(xué)的相關(guān)知識來指導(dǎo)鞋楦設(shè)計。目前，足底壓力測量系統(tǒng)、步態(tài)分析、以及參數(shù)化建模技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。

2.2.3 功能設(shè)計研究

功能鞋目前沒有明確的定義。鄧啟明[12]根據(jù)功能的不同分為勞保功能鞋、運動功能鞋、休閑功能鞋和藝術(shù)功能鞋，此類分法并沒有定義具體的功能；徐丹陽[13]提出基于關(guān)鍵技術(shù)的分類方法，將功能鞋分為具有特殊結(jié)構(gòu)的功能鞋、利用特殊材料的功能鞋、有特殊藥物的功能鞋以及采用高科技的功能鞋。功能鞋的研究涉及許多邊緣性的學(xué)科，人機工程學(xué)是其中一個重要研究方向。

3 發(fā)展趨勢

3.1 綠色人機工程學(xué)

綠色設(shè)計是依據(jù)環(huán)境效益和生態(tài)環(huán)境指標(biāo)與產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量及成本要求來設(shè)計，既實現(xiàn)社會價值又保護自然環(huán)境，促進人與自然的共同繁榮[1 4]。隨著人類生活環(huán)境的日益惡劣，環(huán)保意識正受到越來越多的關(guān)注。在鞋類設(shè)計中，研究綠色材料以及可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計是綠色人機工程學(xué)的主要研究方向。

3.2 虛擬人機工程學(xué)

“虛擬現(xiàn)實”(Virtual Reality)是人的想象力和電子學(xué)等相結(jié)合而產(chǎn)生的一項綜合技術(shù)，它利用多媒體計算機仿真技術(shù)構(gòu)成一種特殊環(huán)境，用戶可以通過各種傳感系統(tǒng)與這種環(huán)境進行自然交互，從而體驗比現(xiàn)實世界更加豐富的感受[15]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為鞋類設(shè)計提供了一種新的產(chǎn)品設(shè)計和展示手段，通過計算機建模和模擬標(biāo)準的虛擬模型，不僅可以使設(shè)計人員脫離鼠標(biāo)和鍵盤，通過傳感器和多維信息環(huán)境進行自然的交互，幫助深化概念和創(chuàng)意，而且可以實現(xiàn)虛擬購物，從而提高消費者的購物體驗，刺激消費。

3.3 數(shù)字化、智能化人機系統(tǒng)

隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人機工程學(xué)作為一門應(yīng)用學(xué)科也在不斷的發(fā)展之中，并逐漸步入數(shù)字化和智能化。數(shù)字化鞋類技術(shù)主要包括ERP、CAD、CAPP、FMS、PDM等技術(shù)，數(shù)字化和自能化技術(shù)的應(yīng)用不僅能提高工作效率和成品率，更能推動鞋類產(chǎn)業(yè)的科技化、智能化的發(fā)展。

4 結(jié)語

鞋類設(shè)計中的人體工程學(xué)理念，在當(dāng)今已屬于新智的科學(xué)范疇，它不僅為鞋類設(shè)計提供設(shè)計依據(jù)，還為鞋類設(shè)計提供指導(dǎo)性效用。隨著鞋類舒適度、人性化以及功能研究的不斷深入，人機工程學(xué)的應(yīng)用將越來越廣泛。

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馮雨果（1985-），男，碩士。