试论健身设备的宜人性

曲云皋

（北京电子科技职业学院， 北京 100176）

0 引言

全民健身活动已成为提高市民生活质量和城市文明程度的一个重要内容。 全民健身重要的保障条件之一是健身设备，而目前市面上使用的健身设备虽琳琅满目，但也良莠不齐，存在问题。 如某种用于锻炼腹肌力量的器材，本可“双手握中间两把手，依靠腹肌力量，两腿并齐，同时向上与身体成90°”，但该器材的立柱到把手的距离，比中等身材人群的前臂还短。 又如有些云梯，不论是高度还是宽度，对实施“以手代步”双手握杠交替前行是困难的。 一位从事运动医学的研究人员，在一台伸展器前，按指示牌说明比划着锻炼后说：“供腰背依托用的弧圈高度和弧度，从生理学角度来说都值得考虑”。 老人对在太空漫步器上大幅度直腿摆动很起劲，但长时期这样离心运动，对身体不利，引起头痛的事已有发生。 类似上述问题的出现，是由于设计者未能将器材、人、运动三者有机结合起来。 鉴于此种考虑，应把人机工程学概念明确地引入健身器材的研究开发中来。

1 工业设计中的人机工程学

1.1 人机工程学概念

人机工程学是研究人—机及其工作环境之间作用的相互学科。国际人类工效学学会（IEA）对此学科的定义是：人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、 生理学和心理学等方面的各种因素； 研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。 由此可知人机工程学主要研究的是人体的各种科学数据， 其目的就是把这些数据应用在产品设计中，产品以科学数据为支撑，使产品更符合人的使用习惯和使用需求，并且可以提高工作效率，促进人的身体和心理健康发展，提升生活质量。

美国人机工程学专家W.B.伍德森认为：人机工程学研究的是人与机器相互关系的合理方案，其目的是在于获得最高的效率及在作业时感到安全和舒适。 我国学者说得更具体：人机工程学是一门新兴的边缘科学，它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学问题研究的学科，用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置。

1.2 人机工程学的特性

人机系统是由使用者和被使用的机器组成，人机工程学就是研究它们之间的关系，让人类、机器和使用环境更加和谐的研究项目。 人机工程学包含了工业、心理学、生理学等多方面的知识原理，是一门由多个学科的内容相互交又融合的综合型学科，由于这个特点，人机工程学在研究时，使用到的研究方式也多种多样，包含了医学、测量学、美学，生理学、心理学、工程学等多个学科的研究方法，通过这些不同方法的综合作用，将产品的外观和使用属性都调整至最适宜人类的状态，同时更加贴合使用环境，不与环境产生冲突，使得产品更加的安全，工作效举更高，也更符合健康使用的原则。

1.3 人机工程学在工业设计中的运用

在人机工程学的发展中，人们越来越重视它的实际应用。如今， 人们的生活越来越富足， 对生活品质的要求也越来越高，因此，一些生活产品的品质也被要求不断提高，才能满足人们的使用需求。 设计师在产品设计过程中秉持“以人为本”理念，在满足产品使用功能的同时，最大限度的提升使用感受，让生活产品更贴近人的生鋻，减少使用过程中的不适感。只有充分运用人机工程学的原理，才能提升产品的宜人性。

2 工业设计中的宜人性理念

宜人性作为工业设计领域的重要理论基础，在设计中发挥着越来越重要的作用。 一定意义上讲，设计的宜人性是设计本质的必然需求。 宜人性设计实际上是一种舒服、适宜的设计。这种适宜性和舒适性是多方面的。它是产品、人和环境的结合，使设计更好地服务于人。 宜人性设计是指在原有设计的基础上，根据人的行为、生理结构、心理状况和思维方式等维度，对产品进行优化设计，使其更加舒适、方便、适合人的使用。

宜人性设计是对人的心理、生理需求和精神追求的满足和尊重。 它不仅是设计中的人文关怀，更是对人性的诉求，真正实现了科学、艺术、技术与人性的结合。 宜人性归根结底是为全服务的设计，设计的核心是人。 在设计过程中，应充分考虑其产品的适宜性，通过设计将人的重要因素放在首位，并进行有针对性的设计。 著名心理学家马斯洛提出了人的五种心理需要，即人实现自身生存的生理需要、寻求安全感的安全需要、寻找爱与归属感的需要、实现自身价值的需要。 在产品设计过程中，要充分考虑人的需要，实现低层次到高层次的满足，并把追求高层次的需求作为设计的驱动力。 这一理论的提出，为宜人性奠定了良好的基础和理论支持。

现代生活中的宜人设计是在现代工业时代背景下产生的。德国的格罗皮乌斯在1919 年的包豪斯宣言中明确指出，“设计的目的是为了人而不是产品”。 随着生产力的提高和社会的不断进步，人们已经告别了物质极度匮乏的社会，产品的丰富使人们进入了一个新的社会。 在这种不同于以往的消费环境中，宜人性的概念也有了更为不同的含义。在设计过程中， 设计者不仅要满足产品造型和功能的要求，还要在设计时更加注重产品的语义。 用户对产品的所有权已从“拥有物质”转变为“拥有意义”。 作为新时代的设计师，我们必须把“宜人性设计”作为设计的核心理念。

3 宜人性理念在健身设备中的应用

宜人性理念是产品设计过程中应秉持的原则， 宜人性是产品设计要达到的目标。 为了坚持这一原则及实现这一目标， 就必须在设计过程中充分利用人机工程学的原理。

3.1 人机工程学在健身设备中应用——产品的安全性

AIR250 系列的单功能训练机采用了指尖控制器，可以在任何时候方便的调解阻力，是运用人机工程学保证产品安全性的典型案例。

三头肌训练机是一款训练效果非常高效的器材，可调节座椅适合大多数用户。座椅上的安全带让训练者在承受高负荷时能够保持最大的安全性和稳定性。 训练者坐稳后，位于手指处的拇指按扭可以非常方便地调节阻力， 同时保持正确的姿势，见图1。

图1 AIR 250 系列数字三头肌训练机

肩部推举机通过使用旋转训练臂能够更好地进行推举运动，可调式座垫能够满足广大用户的需求，位于手指处的拇指按钮方便在训练时控制和调节阻力，见图2。

图2 AIR 250 系列数字肩部推举机

3.2 人机工程学在健身设备中应用——产品的舒适性

Eagle 系列和AIR250 系列练习器附属的坐垫和臂垫均依据人机工程学原理设计，因此，产品的舒适性得到了保障。 Eagle 系列腿部推蹬练习器设计安全，可控性高，采用独特的倾斜式座椅设计，使身体向后移动，臀部得到更大范围的运动，从而更充分地锻炼臀肌和腿后肌群，5 种角度靠背调节，加强了运动的舒适性和臀部的运动范围，见图3。

图3 Eagle 系列腿部推蹬练习器

Eagle 系列大腿伸展练习器，支持用户调节最舒适的起始位置，确保给用户提供合适的阻力大小。 创新悬浮式胫骨垫设计，轻松定位，使用更舒服更稳定且背垫可单手调节，与坐垫成100°设计，充分地减轻了腿后肌的压力，见图4。

图4 Eagle 系列大腿伸展练习器

AIR250 系列二头肌弯举机在训练肌肉时还能保护手腕手肘， 是一款理想的训练器材。为了更好地训练前臂，手柄也能锤式弯举。在高负载区域配置了臂垫，用户在训练时更加舒适，同时配置了完全可调的座椅，见图5。

图5 AIR250 系列数字二头肌弯举机

AIR250 系列腹部前屈机能进行高强度的腹肌训练，且不会影响髋关节屈肌。 可调式座椅及舒适的坐垫有助于训练者在使用时保持正确的姿态，更好地训练目标肌肉，见图6。

图6 AIR250 系列数字腹部前屈机

3.3 人机工程学在健身设备中应用——产品的兼容性

此处健身产品的兼容性指使用人群、负荷范围、特殊需求等的广泛性。

AIR300 系列力量训练器从3个方面体现了产品的兼容性。 ①完全可调。配置了舒适可调节的衬垫，使用起来十分方便， 并且适合不同身形的训练者； ②更宽的阻力调节范围。 更宽的阻力调节范围能提供更为广泛的训练选择和便利；③双边/单边运动。AIR300 系列力量训练器既能够做双边运动， 又能支持单个肢体独立的训练。 此项运动消除了双边不均的风险， 允许身体的对称性训练。 双边不均是指某一边肢体比另一边更加强壮或更协调。

AIR 300 数字屈腿训练机屈腿训练机是一款训练效果非常好的器材， 阻力调节范围比较大， 既可以双腿同时运动，又可以单腿运动，有助于纠正双腿力量不均的问题，十分有利于特殊的训练需求以及肌肉独立训练，见图7。

图7 AIR 300 数字屈腿训练机

AIR 300 数字坐式小腿训练机最初是为三级跳远世界纪录创造者威廉班克斯和跳远世界纪录保持者迈克鲍威尔设计的，非常适合训练爆发力。 单边和双边选择以及高速运动功能，能够创造出更佳的训练成绩。 此器械可预先设定并调节腿部长度，能有效地激活和单独训练肌肉，见图8。

图8 AIR 300 数字坐式小腿训练机

3.4 人机工程学在健身设备中应用——产品的保护性

健身产品的保护性指设计师在研发过程中充分考虑人体的生理结构及身体尺寸，尽量减轻或消除产品在使用过程中对身体结缔组织和关节的冲击。

CYBEX 跑步机具有良好的耐用性、稳定性、舒适性及娱乐选择。 专利ARMZ 稳定扶手技术，安全性更高，独一无二的IS4 智能减震系统化悬浮系统和大面积跑步区域，保护脚腕减少膝关节损伤。 传送带边对边覆盖，将磨损降到最小化，增强了安全性。另外底板还能翻转，延长使用寿命。控制台可以自定义设定训练目标和强度， 帮助训练者更快的达到训练效果，见图9。

图9 CYBEX 跑步机

IS4 智能减震系统：IS4 使用先进的弹性体， 在每一步骤中缓冲装置。 跑步机底板在脚蹬上时较为柔软，而在中间和脚离开台面时变得非常坚硬，正好跟跑步时的身体机制保持一致， 能够有效的保护脚腕，减少关节的损伤。

无动力跑步机是由训练者身体作用于跑步机表面曲线的变化来控制速度。曲线的变化速度推进训练者的进发速度， 随之曲线的向后移动，变慢，通过其新的设计降低运行表面对踝关节的冲击，使训练者正确运行在其表面， 减少对膝关节的影响，见图10。

图10 无动力跑步机

该款产品的特性： ①轻松运行。走路、慢跑、停止、冲刺，瞬间爆发，没有任何干预，只是将你的身体向前和向后移动，不必接触任何按钮，没有界限，没有控制，只是运行；②曲线。 创新专利曲线设计符合人体步距并保证用户尽量使用脚掌跑步， 即减少了对关节的冲击又提高了表现力。由用户的身体位置控制速度，往前增加速度，向后降低速度；③免维护系统。 履带系统是采用精密构件，包括皮带轮系统的轴承和滚轴、辊带系统，最终实现一个平稳、安全、零维护的系统要求；④使用范围广。 对于专业运动员来说， 它提供了更自由的伸展空间和加速减速选择；对于普通用户，它提供了非常舒服的运动感觉并减少对关节的损伤；⑤绿色环保。 无需外接任何电源，100%消耗人体能量，完全低碳环保的绿色跑步机。

3.6 人机工程学在健身设备中应用——附属配件的“宜人性”

健身设备的“宜人性”不仅要体现在主体结构的安全性、舒适性、兼容性、保护性等方面，在附属配件等细微方面也要考虑到人机工程学的应用。

4 结束语

未来的生活定当比今日的更加精彩，随着人们生活质量的飞速提高， 人们对生活产品的要求会更加的多方位、多层次。可以预见的是，在优胜劣汰的环境中，不少产品将被海汰掉， 而符合人机工程学原理秉持宜人性原则的产品，它贴近人类生活，而人类的生活是一直不会变的，因此这种产品将在市场竞争中一直保持活跃。我们应该好好利用人机工程学， 利用这门学科技术让人类生活水平提高，让人和自然变得更加和谐。