摘要：

在現(xiàn)代日常生活中，有關(guān)手把的造型設(shè)計越來越多，形態(tài)設(shè)計成為手把設(shè)計的主要拓展方法。本文利用Tekscan測量系統(tǒng)，測量手把的形狀及材質(zhì)的壓力分布，為手把特征分析提供了更深更廣意義的理解，同時為手把設(shè)計提供一種新的形態(tài)重構(gòu)方法，為研究設(shè)計更加人性化的手把提供相關(guān)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：

手把 Tekscan 壓力分布 人性化

中圖分類號：TB472

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2015）01-0100-03

1 前言

手把是指器物上供手執(zhí)握之處、或指扶手。其材質(zhì)可分為塑料、五金、木制、繩制、皮制、合金等其應(yīng)用范圍非常廣泛，近乎無處不出現(xiàn)在人們的視線中，為人們的生活、工作等方面提供了諸多便利。本研究擬利用Tekscan測量系統(tǒng)，測量手把的形狀及材質(zhì)的壓力分布，為研究設(shè)計出更加人性化的手把提供相關(guān)依據(jù)。經(jīng)查閱CNKI相關(guān)文獻，以“Tekscan系統(tǒng)測量”為內(nèi)容的檢索條件，目前，只有4篇相關(guān)的研究成果。而未見有利用Tekscan系統(tǒng)測量不同手把力學分析研究的相關(guān)研究文獻。因此可認為，本研究選題對手把人性化的設(shè)計將具有一定的理論研究參考價值。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

大學生男、女共10人，10位正常成年人，無運動神經(jīng)類疾病，在6個月里，身體均無出現(xiàn)扭傷、運動損傷、斷裂等影響運動功能的傷病，在48 h之內(nèi)沒有進行過劇烈的運動。目前，沒有肌肉酸痛及不適和敏感性皮膚。

2.2 研究方法

2.2.1 測量法依據(jù)手掌長寬的測量方法與要求，分別對受試者進行測量，其測試指標數(shù)據(jù)見表1。

2.2.2 實驗材料選取

手提箱兩只，并加入重物使其均達到3.412kg；手提箱實驗手把：手把1：長13cm，橢圓周長7.8cm、手把2：長13cm，橢圓周長9.6cm、手把3：在手把1上附加油袋軟性可變形材質(zhì)。

2.2.3 Tekscan系統(tǒng)

美國Tekscan公司開發(fā)研制的壓力分布測量系統(tǒng)，對接觸面的壓力分布進行靜態(tài)和動態(tài)測量，以直觀、形象的二維、三維彩色圖像實時顯示壓力分布的輪廓和各種數(shù)據(jù)。

Tekscan壓力傳感器是由兩片很薄的聚酯薄膜組成，其中一片薄膜內(nèi)表面鋪設(shè)若干行、另一片薄膜內(nèi)表面鋪設(shè)若干列的帶狀導體。當兩片薄膜合為一體時，這些橫向?qū)w和縱向?qū)w的交叉點就形成了壓力傳感點陣列，呈網(wǎng)格狀。當外力作用到傳感點上時，半導體的阻值會隨外力成比例變化，壓力為零時，阻值最大，壓力越大，阻值越小。掃描電路對各個傳感點進行掃描，測量每個受力傳感點的阻值。網(wǎng)格傳感器的獨特之處在于傳感區(qū)與非傳感區(qū)之間是絕緣的。知道了傳感點的空間尺寸就能夠把一定面積上的受力轉(zhuǎn)換成壓力數(shù)據(jù)并進行顯示。與以往傳統(tǒng)的測量方法相比，這是一種經(jīng)濟、高效、精確、快速、直觀、方便的壓力分布測量工具。

Tekscan網(wǎng)格狀傳感器技術(shù)最初是應(yīng)牙醫(yī)的要求而開發(fā)的。這一產(chǎn)品滿足了牙科市場的所有需求。經(jīng)過不斷的研究與開發(fā)，Tekscan又把系統(tǒng)應(yīng)用擴展到工業(yè)領(lǐng)域。更加復雜的l-Scan系統(tǒng)就是最早用于工業(yè)的壓力測量系統(tǒng)。Tekscan公司已開發(fā)出適用于多種領(lǐng)域的壓力分布測量系統(tǒng)。

2.3 實驗方法

2.3.1 皮膚處理用酒精反復擦試表面電極安放點及安放點附近的皮膚，或用砂片摩擦皮膚，以去除皮膚表面的油污、壞死的角質(zhì)層。

2.3.2 手部傳感器排布圖依據(jù)測試要求，確定手部傳感器排布位置。見圖1。

2.3.3 壓力傳感器粘貼及固定依據(jù)測試要求，粘貼及固定壓力傳感器，其方法見圖2。

2.3.4 表面微電測試系統(tǒng)鏈接依據(jù)系統(tǒng)鏈接要求，鏈接表面微電測試系統(tǒng)，其方法見圖3。

2.3.4 軟件系統(tǒng)打開軟件，調(diào)試儀器，并保證其可正常工作。軟件系統(tǒng)測試工作見面，見圖4。

2.3.4 測試10位受試者在自然狀態(tài)下，分別用把手1、把手2、把手3拎起手提箱，按沿規(guī)定路線走動25秒，與此同時Tekscan系統(tǒng)開始測量并記錄手部傳感器傳出的受力分布圖和力度壓力與時間對比圖。見圖5、圖6。

2.4 實驗數(shù)據(jù)采集

測試系統(tǒng)可將原始實驗結(jié)果能以時間相關(guān)性文件（timed data，*.tmd）和文本文件的方式輸出，將各個標本的原始數(shù)據(jù)導入Excel。根據(jù)研究設(shè)計要求，截取在8.38秒時的實驗指標數(shù)據(jù)；依據(jù)圖5中的不同顏色，對其手部受力力度的壓強進行統(tǒng)計，其結(jié)果見表2。

2.5 文獻資料法查閱相關(guān)研究成果文獻資料，為本研究提供基礎(chǔ)性研究思路。

2.6 數(shù)理統(tǒng)計方法應(yīng)用統(tǒng)計方法對測試指標數(shù)據(jù)進行處理，為本研究提供基本指標數(shù)據(jù)結(jié)果。

2.7 比較法通過觀察，分析統(tǒng)計結(jié)果，找出研究對象的相同點和不同點，它是認識事物的一種基本方法。經(jīng)對三組手把施加不同的實驗因素，而其他條件保持相同，然后將各實驗因素影響所產(chǎn)生的結(jié)果加以觀測比較，便可得出結(jié)論。

2.8 分析法從結(jié)果來找原因，或從原因推導結(jié)果，找出事物產(chǎn)生、發(fā)展的來龍去脈和規(guī)律，這就起到了證明論點的合理性和正確性的作用。

3 結(jié)果與分析

3.1 力度與時間的比較分析

力度與時間是在8.38秒時實驗測出的總受力數(shù)值。依據(jù)表2中的力度與時間指標數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計處理，得表3。

依據(jù)表3分析：

1）橫向比較分析：（1）男性：在3種手把中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：手把3 （2387.00）、手把1（1922.25）和手把2（1853.25）；（2）女性：在3種手把中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：手把3（ 2074.33）、手把2（1900.67）和手把1（1352.67）；（3）綜合：在3種手把中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：手把3（ 2199.4）、手把1（1881.7）和手把2（1580.5）。

2）縱向比較分析：（1）在手把1中，按其手部受力的力度與時間均值大小排序，依次是：男生（1922.25）、男女綜合（1580.5）和女生（1352.67）；（2）在手把2中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：女生（1900.67）、男女綜合（1881.7）和男生（1853.25）；2）在手把3中，按其手部受力的力度均值大小排序，依次是：男生（ 2387.00）、男女綜合（ 2199.4）和女生（2074.33）。

綜上述分析，可認為：手把1、2在男女受試者中手部受力的力度大小排列不一，手把3，在男女受試者中手部受力的力度均值最大。手把1，在男女受試者手部受力的力度差距較大；手把2，男女受試者手部受力的力度差最為接近。

3.2 區(qū)域與時間的比較分析

區(qū)域與時間：在8.38秒時，通過手把的壓力是分布在與壓力傳感器相接觸的手掌面的面積。上依據(jù)表2中的區(qū)域與時間指標數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計處理，得表4。

依據(jù)表4分析：

1）橫向比較分析：（1）男性：在3種手把中，按其手部受力區(qū)域的均值大小排序，依次是：手把1（ 2212.75）、手把2（1884.25）和手把3 （1676.25）；（2）女性：在3種手把中，按其手部受力區(qū)域的均值大小排序，依次是：手把2 （1674.67）、手把1（1634.83）和手把3（1464.00）；（3）綜合：在3種手把中，按其手部受力區(qū)域的均值大小排序，依次是：手把1 （1866）、手把2（1758.5）和手把3（1548.9）。

2）縱向比較分析：（1）在手把1中，按其手部受力區(qū)域的均值大小排序，依次是：男生（ 2212.75）、綜合（1866）和女生（1634.83）；2）在手把2中，按其手部受力區(qū)域的均值大小排序，依次是：男生（1884.25）、男女綜合（1758.5）和女生（1674.67）；2）在手把3中，按其手部受力區(qū)域的均值大小排序，依次是：男生（1676.25）、綜合（1548.9）和女生（1464.00）；

綜上述分析，可認為：手把1、2在男女受試者中手部受力的接觸面積大小排列均有不一，手把3，在男女受試者中手部受力的接觸面積均最小。手把1，在男女受試者手部受力面積差距最大；其次是手把3，最后是手把2。

3.3 壓強的比較分析

壓強力：總壓力（即軟件中所稱“力度”）除以接觸面積的商。依據(jù)表2中的總力度與時間、區(qū)域、時間指標的接觸壓力及時間指標數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計處理，得表5、表6。

依據(jù)表6分析：

1）橫向比較分析：（1）男性：在3種手把中，按其手部受力壓強的均值大小排序，依次是：手把3 （1.42）、手把2（0.97）和手把3（0.85）；（2）女性：在3種手把中，按其手部受力壓強的均值大小排序，依次是：手把3 （1.41）、手把2（1.14）和手把1（0.83）；（3）綜合：在3種手把中，按其手部受力壓強的均值大小排序，依次是：手把3 （1.41）、手把2（1.07）和手把1（ 0.84）。

2）縱向比較分析：（1）在手把1中，按其手部受力壓強的均值大小排序，依次是：男生（0.85）、綜合（0.84）和女生（0.83）；（2）在手把2中，按其手部受力壓強的均值大小排序，依次是：女生（1.14）、綜合（1.07）和女生（0.97）；（3）在手把3中，按其手部受力壓強的均值大小排序，依次是：女生（1.42）、綜合（1.41）和女生（1.41）。

綜上述分析，可認為：手把1，在男女受試者中手部受力壓強最小，手把2在男女受試者中手部受力壓強其次，手把3，在男女受試者中手部受力壓強最大。手把2，在男女受試者手部壓強差距最大；其次是手把1，最后是手把3。

3.4 舒適度

依據(jù)10名受測者對3個不同把手舒適度的感受，調(diào)查其適宜的舒適度，最舒適為1，較好為2，一般為3。調(diào)查指標數(shù)據(jù)見表7。

依據(jù)表7分析可知：（1）手把1在三個手把中舒適度排第三，占100%。（2）手把2在三個手把中舒適度排第二，占80%。（3）手把3在三個手把中舒適度排第一，占80%。

可見，按手把舒適程度排，在男女受試者中手把3最舒服，其次是手把2，最后是手把1。

4 結(jié)論

4.1 力度與時間指標：手把3手部受力的力度為最大；手把1、2在男、女生手部受力的力度呈現(xiàn)不一致現(xiàn)象；男、女手部受力的力度差值為：手把1最大，手把3最小。

4.2 區(qū)域與時間指標：手把3手部受力的力度為最??；手把1、2在男、女生手部受力的力度呈現(xiàn)不一致現(xiàn)象；男、女手部受力的面積差值為：手把1最大，手把2最小。

4.3 壓強與時間指標：手部受力的壓強按由小至大，依次是手把3、手把2和手把3；

手把3手部受力的壓強為最??；手把2手部受力的壓強其次；手把3，手部受力的壓強為最大；男、女手部受力的面積差值為：手把2最大，手把3最小。

4.4 舒適程度指標：按舒適程度，依次是：手把3最舒服，手把2次之，手把1最差。

在三個把手中，手把3受力面積最小，手部受力的接觸壓力最大，但壓強最小，受力者舒適程度排第一。舒適程度與手部受力的面積有關(guān)，也與手部受力的壓強有關(guān)。手部受力的面積不是改變受力感受的唯一方式，還可以通過改變材質(zhì)讓手部受力壓力分散，改變壓強的方式提高手把舒適度。為以后設(shè)計師設(shè)計提供依據(jù)和新的方向。

參考文獻

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