跑步機設計的調查和研究

羅臻

摘 要：隨著城市生活壓力不斷增大，人們的身體素質呈現大幅下降趨勢，肥胖成為當今社會不可忽視的健康“殺手”，跑步機的普及成為人們在有限空間內和有限環境條件內提高身體素質減脂減重的首選器具。本文闡述了跑步機設計流程，提出跑步機設計過程中的注意事項，分析跑步機與使用者之間相互關系的合理性。

關鍵詞：跑步機；設計；結構；人性化

健身房從國外引進到普及只經歷了短短三十余年，其發展尤為迅猛，伴隨其發展而興起的就是健身器材制造產業。跑步機作為健身房必備器材被各廠家爭相生產，紛紛自己的創立品牌。這里值得注意的是，我國雖然是跑步機的生產大國和消費大國，但器材生產企業多以生產零部件或以成為知名品牌的“加工廠”為主要經營方式的，國內跑步機產品在人性化、創新性、舒適性方面尚存在欠缺。本文描述了跑步機的設計流程，通過對跑步機設計中存在問題的分析，力求設計出更加貼心、人性化的跑步機。

1 跑步機種類

按功能可將跑步機分為兩類：單功能跑步機和復合功能（多功能）跑步機

1.1 單功能跑步機

所謂單功能跑步機，指僅提供跑步運動的單一功能跑步機。該類型跑步機功能單一，多用于例如減肥中心、家庭等環境。單功能跑步機從結構上又分為滾筒式跑步機和平板式跑步機。滾筒式跑步機主要傳動構建由一個滾輪組成，使用者雙腿根據滾輪的往復運動而做前后交替運動，已到達跑步的效果，滾筒式跑步機噪音大，機械結構簡單，現已被市場淘汰。平板式跑步機取代了滾筒式跑步機出現于市場。平板式跑步機設計更為合理，由設置在頭尾的雙電動機作為動力源，平板塑膠履帶作為連接雙電動機的連接件和供用戶踩踏的功能件，用戶只需調整適合的運行速度，即可如在平地上跑步。

1.2 復合功能（多功能）跑步機

復合功能（多功能）跑步機是除跑步功能外累加其他功能跑步機，累加功能例如仰臥起坐機、推舉器等。該類產品優點在于能夠提供更多種類的運動，但缺點是體積龐大、使用過程繁復、條件制約性多等缺點，且價格較平板式跑步機更高。

1.3 按動力系統劃分可分為：機械自動力跑步機和電動跑步機兩種

機械自動力跑步機的動力源是人體自身。傳動方式是依靠將摩擦力轉化為動力驅動的。利用鞋底與傳送帶之間產生摩擦，將摩擦力轉化為動力使跑步機運轉。該類跑步機能夠消耗運動者更多的能量，且價格便宜、占用空間小、易于收置，缺點是由于其動力來源是使用者本身，則使用者在使用過程中需使用更大的力氣，用力不當容易造成腰部、腿部的損傷。電動跑步機是目前市場上的主流款式，因其更加適合人的跑步速度和運動規律受市場歡迎，但此款跑步機也存在安全風險，例如，由于是機械電控，電動機運行速率是恒定不變的，但人體能量是有限的，人體能量耗盡時在飛速運轉的跑步機上容易發生偏差，出現速率差，導致使用者跟不上發動機速率而發生摔倒的危險。

1.4 按使用環境分為：家用和商用兩種

家用跑步機要求跑步機噪音小、不擾民、減震好、體積小、價格實惠、色彩明度和純度適中。商用跑步機多用于健身俱樂部使用，外形多為商務感或運動感，體積較為龐大，功能齊全，價格昂貴，能適應高強度的使用。

2 分析跑步機設計中存在的問題

2.1 人性化設計

人性化設計是指在設計過程當中，根據人的行為習慣、人體的生理結構、人的心理情況、人的思維方式等等，在原有設計基本功能和性能的基礎上，對使用的產品進行優化和革新，提供用戶舒、安全的使用體驗。

下面以電動跑步機為例分析跑步機設計中存在的問題

2.2 親和力

市場上的跑步機多采用灰色、黑色、白色三種色彩為主，色彩單一，加之多用塑料和金屬材料，顯現出冷漠化的感覺；少數跑步機雖采用鮮亮顏色目的也只是為了多人眼球，增加產品關注度，應以用戶對于色彩的直接感觸為設計的出發點。

2.3 安全性

如何能夠實現跑步機速率的智能化（即根據跑步者的身體狀態自動調整參數）；履帶兩側連接部位的契合值；如何減少跑步帶對膝關節、踝關節的作用力等，這些問題直接到關系使用者的人身安全。

2.4 信息傳遞

使用者不能對跑步機控制面板上的信息產生認知障礙，必須合理設計控制面板上按鍵、數字、圖案、燈光的布局。

2.5 適用人群與功能選擇

跑步機是否能夠滿足弱勢群體（老年人、兒童、孕婦、殘障人士）的需求和使用要求，并在使用過程中不會產生信息交流障礙。

3 跑步機設計

整體設計尺寸：跑步機的設計尺寸應符合《中國成年人人體尺寸》（GB 10000-1988）中分別給出T 不同年齡段第1， 5， 10，50， 90， 95， 99 百分位的人體尺寸。根據使用者的年齡、性別、種族、地區等因素，跑步機設計的數值范圍選取18 一60 歲年齡組的第5 百分位數和第95 百分位數，這項數值的選取較為全面的滿足絕大多數的使用者群體。以該數值為限，對跑步機進行設計。

3.1 跑步平板塑膠傳送帶

跑步帶的設計必須以人肩膀的寬度和運動步幅作為依據，再加上運動時身體的偏移量，一般尺寸為：長1300mm—1500mm，寬450mm—500mm。材料上采用彈性好，易拉伸，環境耐侯性好的材料，可選用內含經緯紗的pvc材料，并做防滑紋路處理，厚度必須達到1.6mm國家標準。

3.2 扶手設計

跑步機扶手必須適應人雙臂的自然放置動作，扶手太高，肩部和頸部出現疲勞；太低容易發生傾倒和腰椎勞損。參數：H max=H1（立姿肘高）+H2{底座高=h1（底座自身高度）+h2（距地面高度）}+X（修正量）=1096+200+25=1321mm，以P50人及尺寸標準，數值減為1250mm。扶手上應包裹吸汗用的中密度海綿。扶手弧度要適應人自然狀態和運動狀態下的抓握習慣，過大或過小會導致抓握的不舒適感；扶手的直徑也要適合人的抓握尺寸。

3.3 核心處理器

核心處理器可根據用戶運動時的狀態調整跑步機的各項參數已達到與用戶的最高配合度，并實時監控用戶的身體狀況，計算出最佳運動方案和參數。

3.4 控制面板界面

控制面板的功能分區為：控制區、信息顯示區。控制區以控制按鍵為主，根據使用頻率、人的使用習慣和認知程度進行合理布局；信息顯示區是連接用戶與跑步機信息交換的紐帶，用戶對哪些信息的關心程度最高，哪些信息會對用戶造成干擾，需要在設計時對信息進行取舍。

3.5 減震

跑步面的柔軟程度必需適中。過硬的跑步面，對跑步者的關節和腔內臟器產生強大沖擊力，造成臟器受損或膝關節“半月板”損傷；過軟的跑步面，不適合腿部發力，造成肌肉過度疲勞，可采用階梯式緩沖減震系統或雙重減震系統優化反作用力。

3.6 雙邊護板設計

雙邊護板的功能一是提供使用者在緊急情況下的站立，二是防止使用者的雙腳卷入跑步履帶中。雙邊護板應采用高強度耐壓材料，并于表面做防滑處理。

3.7 電動馬達

目前，國家提倡建設能源節約型和環境友好型社會，高能耗電動馬達將逐漸被低能耗靜音馬達取代，選擇低能耗靜音馬達能夠降低能源使用和減少噪音污染，優化使用環境。

3.8 底座

底座承載了跑步機自身重量和人在運動時施加的壓力，所以底座材料應選擇抗壓性好、耐磨、質量輕的材料，碳纖維材料是很好的選擇，它擁有質地輕盈、抗壓能力好、價格適中、絕緣性佳等特點。

3.9 全視角虛擬光影技術

用戶可根據該技術隨意改變周圍環境，360度全視角設計使用戶在不同的場景中奔跑，體驗不同的運動樂趣。

4 結語

跑步機設計的好壞之間關系到用戶在使用過程中的人身安全和使用體驗，目前國內跑步機生產企業已經掌握了跑步機的生產技術，下一步要做的，是如何從用戶的角度出發，拋棄原有的設計思維模式，將人性化設計和智能化設計的概念引入產品設計中，使跑步機更加貼近用戶，進而推動健身器材產業實現自我飛躍。

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