一種多功能床上書桌的創新設計研究

余昇 黃元東 田玉榮 劉啟冉 鄭晨龍

摘 要：本文基于現有床上書桌功能單一、適用范圍局限、缺乏人性化等缺點而提出了一款適合高校學生使用的多功能床上書桌，其基本思路是從原有床桌的基礎出發，結合市場調研所總結的不足，通過一定的機械結構加以創新，并融入人機工程學的相關理論，旨在能夠以更多的功能以及更加完善的人機功效來提高學生的學習效率。

關鍵詞：多功能；床上書桌；人機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.185

1 引言

隨著生活品質的提升，人們對家具的要求越來越高，在選擇方面不僅講究美觀實用，功效也隨之重視起來。尤其對于高校學生，普遍希望有自己的學習與生活空間，而鑒于學校的住宿安排，這些要求并不能完全實現。通過對寄宿制高校學生的調研發現，大部分學校的住宿空間并不寬裕，宿舍內除擺放床位與櫥柜外，空間所剩無幾。所以，對于在宿舍學習的同學大多選擇床上書桌。然而，目前市場上的床上書桌卻由于設計不當帶來了一系列問題。首先，書桌缺乏可調性，長時間使用容易造成下肢麻木疼痛、脊椎變形[1]，進而影響學生學習效率；其次，功能過于單一，無法滿足使用者的基本需求。因此，一款既符合人體工程學，又具備多功能的新型床上書桌將倍受青睞。在現處的市場背景下，本文結合所存在的問題對床上書桌進行全新設計，提出了新型多功能床上書桌的整體設計框架，為使用者打造一個更加高效的學習生活環境，同時也為床上書桌的設計提供參考。

2 新型多功能床上書桌的設計

2.1 變形式折疊設計

變形式折疊設計作為本產品的最大亮點，從根本上改善了現有床上書桌功能單一的現狀。其工作原理是通過折疊各鉸接關節，實現床上書桌與靠背椅的自由轉換。書桌由三部分組成：轉動板、桌架、搖臂書架。其中，轉動板通過角度定位鉸鏈各裝于桌面兩側，且能在任意位置自鎖，以適應不同身長的人。桌架背部設有記憶海綿，在作為靠背椅時不僅能隱藏桌腳，還緩解了其對背部的硬壓。搖臂書架包括可調搖臂和俯仰書架，可調搖臂與俯仰桌架側向鉸接，當變換不同形態時，它能替補桌面并可根據使用者要求選擇適當位置。其變形折疊的具體工作方式如下：

首先向內翻折左右轉動板至其轉動角位移在30°-60°之間，用于作為枕墊與坐墊。再將桌面邊緣的支承桿拉出，并于與床頭鋼管呈三角形配合；然后側向收合四周桌腿至低于海綿高度，同時轉動可調搖臂與俯仰書架，實現靠背椅的轉換。

2.2 自由姿勢設計

由于使用者的人體尺寸不同，且使用姿勢直接影響了學習工作的效率，因此是否能根據需要自由調節尺寸顯得尤為重要。與傳統固連方式的不同之處在于，該多功能床上書桌綜合利用旋轉鉸接、可分離自鎖、滑動鎖定等方式實現自適應的姿勢設計，其主要表現為以下兩種模式：

當作為床上書桌時，桌腿可繞其桌面鉸接點在0-120°范圍內作往復擺動，同時對向兩支桌腿采用機械聯動，驅動一側桌腿即可實現桌面高度一級升降。此外，桌腿又由基筒和滑動桿組成，基筒一端與桌面背部連接，其內側設有滑動槽，且與滑動桿剛好配合組成直線副，滑動桿上設有鎖定楔塊，鎖定楔塊連接鎖定按鈕且抵住基筒的滑動槽。當按壓鎖定按鈕時，鎖定楔塊與滑動槽分離，此時可自由移動滑動桿實現桌腿伸縮，即實現桌面二級升降，大大增加了調節范圍。

當作為靠背椅時，枕墊與坐墊均采用角度定位鉸鏈，角度定位鉸鏈包括半齒棘輪與棘形爪，其正常狀態下處于長嚙合位置，實現枕墊與坐墊的自鎖。當需要改變倚靠姿勢時，只需正向轉動至極限位置（一般角位移設置在90°），此時棘形爪在彈簧彈力作用下與半齒棘輪分離，使得鉸鏈解鎖，再將其反向轉動至恢復自鎖狀態，最后調至所需位置。由于操作時不需要按動任何開關，故所述枕墊與坐墊的調節可同步進行，另外，角度定位鉸鏈的轉動范圍均設置在0-90°，因此，作為靠背椅時可滿足用戶的任意姿勢。

2.3 人性化輔助設計

為解決現有書桌缺乏人機交互的問題，引入了更加人性化的設計理念。首先，桌面上開有放置水杯的凹槽，凹槽底部設置一個大吸盤，當水杯放入時，由于重力作用使得杯底緊貼吸盤，這樣就避免了晃動書桌導致水杯滑落的現象。其次，桌面與人體貼合處為一道內凹的弧面，在增加使用者與書桌貼合度的同時也減輕了其重量。此外，桌面中心位置處設有一可變角度的書架，其用于倚靠書本或者電子產品以便使用者觀閱；書架的正面布置有書托，其目的是防止因抖動桌面而使書本傾倒。當用戶不需要時，書架則可向下嵌入桌面且與其齊平，保證了桌面的完整性。另外，書桌的側面設有掛鉤，當不使用時將其掛在床邊緣的護欄上，方便又節省空間。

3 新型多功能床上書桌設計的技術關鍵

為保證各功能的可行性，新型多功能床上書桌的關鍵設計技術主要有三點：

（1）轉動板（枕墊、坐墊）與桌面鉸接處的協調性。通過角度定位鉸鏈的配合控制，使其能快速響應鎖止需求，避免因冗余約束而影響其運動。（2）桌腿角位移、滑動桿線位移的一致性。桌腿間的轉動與滑動桿的伸縮直接影響桌面的水平度，因此在調節桌面高度時需保證其一致性。（3）背部支承桿的穩定性。穩定性即阻礙翻到或移動的特性[2]，當作為靠背椅使用時，背部支撐桿的設置使得書桌不會因重心的偏移而翻到，而當用戶在調節倚背姿勢時，由于支承桿是可鎖止的伸縮桿，因此其鎖止狀態與椅背的調節需高度配合，才能保證自由姿勢的實現。

4 新型多功能床上書桌設計的創新性

多功能床上書桌主要針對高校學生宿舍空間有限，且現有書桌功能單一的現象而設計的，其具有以下創新點：

（1）兩種使用模式，折疊轉換方便自如。多功能床桌不僅限于書桌，還可作為靠背椅，且在靠背椅功能上增添搖臂書架，既提升坐姿舒適度，又不影響學習工作。（2）自由姿勢任意調節。由于不同的用戶身長不同，該書桌可根據需求自由調節其高度與角度，同時調節方式簡單靈活，用戶可多步驟同步進行。（3）外置部件均可實現折疊，便于收取存放，極大的縮減占用空間，且書桌采用木制材料，重量輕，便于攜帶。（4）整體結構采用懸臂式布置方式，使用時不影響腿的放置，提升用戶舒適度。（5）融入人機工程理論，增加了人性化輔助設計。

參考文獻：

[1]陳玉婷，葉繁，郭勇.人體工程學在桌臺類家具設計中的應用[J].西北林學院學報，2008，23（04）：167-170.

[2]楊媛媛.折疊網殼結構的穩定性分析[D].西安：長安大學，2006.