基于人機(jī)工程學(xué)的家用滅火器設(shè)計(jì)與研究

溫瑩

(西安工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，陜西 西安 710048)

引言

據(jù)中國新聞網(wǎng)相關(guān)資料顯示，2016年接到報(bào)案的火災(zāi)事故達(dá)到31.2萬余起，其中住宅火災(zāi)傷亡人員1982人，傷亡情況占比75%[1]?，F(xiàn)代人機(jī)工程學(xué)將“人-機(jī)-環(huán)境”作為一個(gè)系統(tǒng)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。美國著名心理學(xué)家諾曼提出，多數(shù)人的行為是下意識的，是意識無法察覺感知的。因此，通過改變?nèi)藱C(jī)因素降低使用滅火器的下意識行為是十分必要的。

1 家用滅火器的人機(jī)工程學(xué)分析

與常見滅火器材相比，家用滅火器的運(yùn)用環(huán)境為家庭，人員組成復(fù)雜，室內(nèi)結(jié)構(gòu)多樣。

1.1 現(xiàn)有家用滅火器弊端分析?，F(xiàn)有家用滅火器存在用戶的專業(yè)性差異及握持方式等問題。當(dāng)家庭火災(zāi)發(fā)生時(shí)，家庭用戶更多是未經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的臨時(shí)消防員，會(huì)受到操作方式及心理狀態(tài)的限制。常見滅火器規(guī)格不一，而男女用戶手部號型均不相同，可操作性有待改善。

1.2 家用滅火器環(huán)境因素分析。常見家用滅火器用色多為紅黃黑，這組具有警示作用的配色，卻與家裝風(fēng)格格格不入，導(dǎo)致家用滅火器存放位置普遍具有隱蔽性[2]。

1.3 用戶的心理狀態(tài)分析。人們在面對災(zāi)情的交互過程中，會(huì)有向光、奔跑、從眾、躲避、驚慌、恐懼等基于人體本能的下意識行為[3]。因此，家用滅火器的握持應(yīng)該充分考慮人們在災(zāi)難發(fā)生時(shí)的下意識抓握方式，來盡量減少心理因素對肢體影響。

2 人機(jī)尺寸數(shù)據(jù)搜集及優(yōu)化

2.1 獲取握持尺寸數(shù)據(jù)。手部號型指手部尺寸，手長為“號”，手寬為“型”。該標(biāo)準(zhǔn)以18至60歲的成年男子和18至55歲的成年女子為測量范圍，以手長10mm，手寬5mm對覆蓋率不小于5%手部號型系列進(jìn)行分檔[5]。數(shù)據(jù)摘錄如表1所示。

家用滅火器的材料擬選用氣溶膠，與干粉滅火器相比，同等情況下，氣溶膠滅火器的尺寸更小，且可以單手握持。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)受難者可以一手捂住口鼻，防止吸入燃燒產(chǎn)生的避免呼吸道感染等病癥[6]。

2.3 對數(shù)據(jù)進(jìn)行修飾并建立握持模型。握持長度是由拇指長、中指長以及拇指根部到中指根部的距離組成的閉環(huán)長度決定[7]，即 L J=T+M +D。(T-拇指長；M-中指長；D-拇指根部到中指根部的距離)。

根據(jù)手長與身高的比值(0.109)，筆者將手部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成常用體征數(shù)據(jù)，以減少誤差[7]。由男女人體尺寸數(shù)據(jù)的50百分位數(shù)平均值得到男女平均數(shù)據(jù)[8]，結(jié)合握持周長公式：L J=0.123 H+0.0629，對摘錄數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，如表2所示。

3 家用滅火器造型設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)定性分析及規(guī)劃。家用滅火器可分為噴頭、瓶身、把手、保險(xiǎn)環(huán)、開關(guān)以及彼其他部分。

3.2 確定關(guān)鍵尺寸與定量分析。確定具體尺寸時(shí),首先從與人體接觸最多的握持把手部位的尺寸入手分析，握持部位的殼體材質(zhì)選用硬質(zhì)ABS塑料，內(nèi)筒蓋與內(nèi)筒中部直徑為42mm，內(nèi)桶底部外直徑38mm，預(yù)留內(nèi)部裝配空間左右兩側(cè)共10mm。家用滅火器的設(shè)計(jì)應(yīng)符合通用性原則,假設(shè)家用滅火器把手的周長約等于人手握持周長L J，在計(jì)算滅火器握持部位直徑時(shí)，應(yīng)滿足小尺寸設(shè)計(jì)，則有D≥D內(nèi)+2Δx,且C≤N5平均，D=C/π。其中，C為把手周長，D為把手直徑，D內(nèi)為內(nèi)筒中部外直徑，Δx為裝配空間，預(yù)留10mm，N5平均為人體平均尺寸95百分位數(shù)。代入表2的相關(guān)數(shù)據(jù)，可得52mm≤D≤60mm。

家用滅火器的把手最小長度應(yīng)滿足人體手寬的最小尺寸，最大尺寸也應(yīng)該滿足人體手寬的最大尺寸。其計(jì)算公式為M5女≤L≤M95男。

L為家用滅火器握持部位的長度，變量M5女、M95男代入數(shù)據(jù)可得70mm ≤ L ≤ 89mm。

3.3 方案設(shè)計(jì)。從上文的定量分析及定性分析，家用滅火器的材質(zhì)為硬質(zhì)ABS塑料外殼，外涂熱敏涂層，感知溫度變化，協(xié)調(diào)家裝風(fēng)格，把手采用磨砂材質(zhì)。最終方案如圖1所示。

圖1 滅火器最終方案

4 結(jié)語

基于人機(jī)工程學(xué)的理念，筆者確定了滅火器握持部位造型尺寸，為類似造型設(shè)計(jì)提供相關(guān)參考。然而，由于家庭人員、家庭環(huán)境以及室內(nèi)布局等各種不確定因素的存在，本文所得出數(shù)據(jù)的適用范圍會(huì)受到一定的限制。