基于人機工程學的家用滅火器設計與研究

溫瑩

(西安工程大學 機電工程學院，陜西 西安 710048)

引言

據中國新聞網相關資料顯示，2016年接到報案的火災事故達到31.2萬余起，其中住宅火災傷亡人員1982人，傷亡情況占比75%[1]。現代人機工程學將“人-機-環境”作為一個系統，在產品設計等領域應用廣泛。美國著名心理學家諾曼提出，多數人的行為是下意識的，是意識無法察覺感知的。因此，通過改變人機因素降低使用滅火器的下意識行為是十分必要的。

1 家用滅火器的人機工程學分析

與常見滅火器材相比，家用滅火器的運用環境為家庭，人員組成復雜，室內結構多樣。

1.1 現有家用滅火器弊端分析。現有家用滅火器存在用戶的專業性差異及握持方式等問題。當家庭火災發生時，家庭用戶更多是未經過專業訓練的臨時消防員，會受到操作方式及心理狀態的限制。常見滅火器規格不一，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，卻與家裝風格格格不入，導致家用滅火器存放位置普遍具有隱蔽性[2]。

1.3 用戶的心理狀態分析。人們在面對災情的交互過程中，會有向光、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該充分考慮人們在災難發生時的下意識抓握方式，來盡量減少心理因素對肢體影響。

2 人機尺寸數據搜集及優化

2.1 獲取握持尺寸數據。手部號型指手部尺寸，手長為“號”，手寬為“型”。該標準以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%手部號型系列進行分檔[5]。數據摘錄如表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。當火災發生時受難者可以一手捂住口鼻，防止吸入燃燒產生的避免呼吸道感染等病癥[6]。

2.3 對數據進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)。

根據手長與身高的比值(0.109)，筆者將手部數據轉換成常用體征數據，以減少誤差[7]。由男女人體尺寸數據的50百分位數平均值得到男女平均數據[8]，結合握持周長公式：L J=0.123 H+0.0629，對摘錄數據進行整理，如表2所示。

3 家用滅火器造型設計

3.1 設計任務定性分析及規劃。家用滅火器可分為噴頭、瓶身、把手、保險環、開關以及彼其他部分。

3.2 確定關鍵尺寸與定量分析。確定具體尺寸時,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選用硬質ABS塑料，內筒蓋與內筒中部直徑為42mm，內桶底部外直徑38mm，預留內部裝配空間左右兩側共10mm。家用滅火器的設計應符合通用性原則,假設家用滅火器把手的周長約等于人手握持周長L J，在計算滅火器握持部位直徑時，應滿足小尺寸設計，則有D≥D內+2Δx,且C≤N5平均，D=C/π。其中，C為把手周長，D為把手直徑，D內為內筒中部外直徑，Δx為裝配空間，預留10mm，N5平均為人體平均尺寸95百分位數。代入表2的相關數據，可得52mm≤D≤60mm。

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

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

3.3 方案設計。從上文的定量分析及定性分析，家用滅火器的材質為硬質ABS塑料外殼，外涂熱敏涂層，感知溫度變化，協調家裝風格，把手采用磨砂材質。最終方案如圖1所示。

圖1 滅火器最終方案

4 結語

基于人機工程學的理念，筆者確定了滅火器握持部位造型尺寸，為類似造型設計提供相關參考。然而，由于家庭人員、家庭環境以及室內布局等各種不確定因素的存在，本文所得出數據的適用范圍會受到一定的限制。