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一种可视化水果辅助采摘剪刀设计1. 引言1.1 背景介绍水果辅助采摘剪刀是一种新型的农业工具，旨在提高农户采摘水果的效率和舒适度。
随着人们生活水平的不断提高和对水果品质的要求越来越高，传统的手工采摘已经不能满足市场需求。
设计一种可视化水果辅助采摘剪刀成为了农产品设计领域的一个热门研究课题。
可视化水果辅助采摘剪刀不仅可以提高采摘效率，还可以保护农作物，减少水果掉落和损坏。
对于劳动力密集型的农业生产模式而言，引入新型的采摘工具也可以减轻农民的劳动强度，提高工作效率。
研发一种符合现代农业生产需要的可视化水果辅助采摘剪刀设计具有重要的现实意义和市场需求。
本篇文章将重点探讨可视化水果辅助采摘剪刀设计的重要性、设计原则、设计方案、设计优势以及实用性分析，为读者深入了解这一新型农业工具提供参考。
2. 正文2.1 可视化水果辅助采摘剪刀设计的重要性可视化水果辅助采摘剪刀设计的重要性在于其能够提高采摘效率和减轻劳动强度。
传统的采摘剪刀在使用过程中存在一定的不便和局限性，如无法准确判断果实成熟度、剪刀舒适性不佳等问题，而可视化设计的水果辅助采摘剪刀则可以通过智能摄像头和实时数据分析，帮助用户准确判断果实成熟度，并提供实时指导和反馈，从而避免采摘错误和浪费。
可视化水果辅助采摘剪刀设计还可以根据水果种类和形状，进行个性化调整和优化，提高适用性和精准度。
设计师在设计过程中考虑了果实生长规律和人体工程学原理，使得采摘过程更加轻松和高效。
可视化水果辅助采摘剪刀设计的重要性在于它能够提高采摘效率、降低采摘成本、减轻劳动强度，提升用户体验，对于果农和园艺爱好者来说将是一项具有实用性和前瞻性的创新产品。
2.2 设计原则设计原则是指在设计可视化水果辅助采摘剪刀时需要遵循的一些准则和原则。
在设计过程中，需要考虑以下几点设计原则：1. 人机工程学原则：设计的剪刀要符合人体工程学，使用户能够舒适地握持和使用。
剪刀的手柄大小、形状和重量应该符合人手的习惯，并且操作起来轻松流畅。
2021年7月 安阳工学院学报第 20 卷第 4 期(总第 112 期) Journal of Anyang Institute of TechnologyJuly, 2021Vol.20 No.4(Gen.No.ll2)D01:10.19329/ki.l673-2928.2021.04.009基于人机工程学的厨刀改良设计姚艳龙，姚甜静,姜亚杰(安阳工学院机械工程学院，河南安阳455000)摘 要:在众多诸如鼠标、扳手、剪刀、手工钳等手握式工具的设计中，人机工程学起着重要的作用。
通过调研分析，挖 掘家用莱刀在使用过程中存在的主要问题，并进一步对厨刀施力特征和把手进行人机分析。
针对厨刀存在的人机工程学 方面的问题,对厨刀进行改良设计，从而得到更加符合人机工程学的厨刀造型和结构。
不同于传统家用厨刀的结构，针对厨刀的刀片与刀柄设计了新的组合方式,增加了切菜时手握的舒适度，有效避免长期使用对手部造成损害。
关键词：手握式工具;厨刀；把手;人机工程学中图分类号汀G729文献标志码:A 文章编号:1673-2928(2021 )04-0035-030引言随着生活品质的提高,人们对生活中的产品 也有了较高的要求,厨房用品与人们的生活密切 相关,也越来越受到重视。
厨房刀具的正确选用 可以给人带来良好的烹饪体验。
但是现在市场上 的厨刀存在很多人机方面的问题,使人们在切菜 的时候,体验感很差，长时间作业后,会出现手疼、 胳膊酸的问题，甚至引发一些手部关节疾病。
因 此，以人机工程学为理论依据，针对厨刀使用过程 中存在的问题,对厨刀进行改良设计,具有重要的 现实意义。
1手握式工具设计中的人机工程学要求厨刀是一种常见的手握式工具,这类实用工具 在日常生活中,能够帮助人们增加动作范围、力度, 提高了工作效率。
但如果手握式工具的设计不合 理，导致人们在作业或日常生活中长久使用设计不 良的手握式工具和设备,会造成很多身体不适、损 伤与疾患,降低工作效率，甚至使人受伤致残，增加 了人们的心里痛苦与医疗负担。
剪刀的人因工程学与创新目录1. 摘要 (3)2. 剪刀的起源 (4)2.1 追溯国外剪刀 (4)2.2 追溯国内剪刀 (4)3. 现有剪刀的调查分析 (8)3.1 调查结果...................................................3.2 问题分析.............................................4. 剪刀的改进 (11)4.1产品定位............................................4.2产品改进方向.......................................5. 创新设计.......................................................6. 结论.......................................7.参考文献 (12)摘要随着科技生产的不断进步，作为一门研究“人—机—环境”系统中人机、环境三大要素之间的关系，解决系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学—人机工程学在我们日常生活中应用越来越广泛了。
随着人机工程学在我们使用的生活物品中越来越多的应用，为我们的生活带来了很多方便，也使我们的生活更加舒适。
随着社会发展，人们的生活水平不断提高，对于很多物品不仅仅只要求其功能性，逐渐地开始追求使用的舒适性方便性，所以人机工程学的研究对于未来很多事物的设计有着重要的指导意义和现实意义。
人机工程学是采用科学的方法研究人、机、环境三大要素之间的关系。
将人机工程学应用于物品设计中，由于符合人的生理学和心理学规律，使我们的生活更加舒适。
用人机工程学原理进行手工工具设计的意义和作用手工工具例如榔头、钳子、剪、刀、扳手等是人们在日常生活和某些特定的工作中经常要用到的一些工具，它们的主要的作用区域是手、腕、臂以及上肢部分，如果设计不当，给使用者带来的累积损伤疾病（指由于不断重复使用身体某部分而导致的肌肉、骨髓的疾病）是十分严重的。
人机工程学中剪刀设计研究摘要：本文从人的生理特征出发，根据人机工程学的相关原理，分析了手工剪刀在使用过程中存在的问题，并给出了解决的方法。
关键词：人机工程学、手工剪刀、裁缝剪刀。
图一图二正文：一、工具与人机工程学应用人机工程学原理进行手工工具设计的意义和作用手工工具例如榔头、钳子、剪刀、扳手等是人们在日常生活和某些特定的工作中经常要用到的一些工具，它们的主要的作用区域是手、腕、臂以及上肢部分，如果设计不当，给使用者带来的累积损伤疾病（指由于不断重复使用身体某部分而导致的肌肉、骨髓的疾病）是十分严重的。
在美国，与工作有关的上肢损伤（WUEDS）( 劳动统计部（BLS）定义为累计损伤疾病) 占到所有与工作有关的肌骨损伤的11%，上肢累积的损伤疾病占职业疾病的比例超过60%，其中与手部工具有关的损伤超过26 万例，相关的医疗费用高达 4 亿美元。
通过应用人机工程学原理对手工工具的使用方式、使用状态以及造成累计损伤疾病原因的分析，一方面可以提高工作效率和质量，另一方面可以提高安全性、减少疲劳和压力，增加工作的满意度和改善生活的质量。
为了更好地研究手工工具与人的上肢间的关系，我们先引入一些人机工程学的概念。
人体的上肢系统主要包括：肩、大臂、小臂、腕、手和骨、肌肉、腱、韧带、神经，为了更好地描绘关节的运动，1988 年Putz Anderson 提出了如下一些术语：（1）曲腕桡向偏差（radial deviation）：手沿大拇指方向腕部弯曲；尺骨偏差：（ulnar deviation）：手沿小指方向腕部弯曲。
（2）关节弯曲、伸展弯曲：减小相邻骨之间角度的运动；伸展：增大相邻骨之间的运动。
下面我们以手工剪刀为例进行具体的分析。
2. 手工剪刀的种类手工剪刀是指长度在20c m 以内，单手使用的剪刀。
它通常应用于剪纸、剪毛发、剪树枝等生活或工作活动中。
之所以限制手工剪刀的长度在20c m 以内，是根据G B10000-88 的标准，95% 的男子（18-60 岁）手长小于196cm，95% 的女子（18-60 岁）手长小于183c m。
人机工程学在厨房小工具设计中的应用厨房，小小的空间，却能藏着无数的魔法。
试想一下，每天在厨房里忙活着，做菜炒饭，切菜煮汤，那种感觉，哎呀，简直是别提了。
手上的刀啊，锅铲啊，调料瓶啊，锅里飘着香味，嘴里说着“快点好啊”，心里却在想“这个锅把手真是太烫了，手指都快烫焦了”。
你有没有那种觉得，厨房里的工具越来越不“友好”的时候？拿个刀，怎么总是滑不稳；那个开瓶器，老是卡壳；再或者那个果汁机，按下去半天不动。
唉，真是厨房的“神仙”工具，能让人又爱又恨。
不过你别急，别着急吐槽，现代厨房的小工具啊，真的是越来越聪明了。
它们的设计，不光是为了好看，更是为了让你省事儿，给你省心，让你用起来方便，甚至舒服。
你知道吗？这背后可有个大秘密——那就是“人机工程学”。
听起来很高大上对吧？其实就是为了让你用起来更顺手的学问。
厨房的小工具能设计得这么好，真的得感谢这门学问的加持。
比如说那个刮胡椒的工具，设计得像个小勺子，拿着它，胡椒粉刮出来就像流水一样，顺滑又干净，手一点儿也不费劲。
而且那柄设计得非常符合手型，握起来毫不费力，你在厨房里挥舞时，简直感觉自己是个大师。
再比如说你见过那个设计巧妙的蔬菜切割器吗？切黄瓜、切番茄，几秒钟的事，轻松自如，手一抖，菜就切得整整齐齐，根本不用担心刀滑偏割到手。
以前切个菜，手都要抖成这样，生怕刀子一滑，给自己来个“惊喜”。
而如今，人机工程学的设计，恰到好处，让这些小工具变得既好用又安全。
而且说到厨房工具，你可别以为只要“好看”就行了。
厨房里的东西不光得好看，还得实用，得有“智商”。
人机工程学的妙处就在于，它从你的手开始考虑，量体裁衣，让你在使用时完全不会感到“吃力”。
你说，搅拌器就得设计得手柄宽宽的，拿起来才稳。
而且要把按钮做得既大又直观，你按的时候不会误操作，放心吧，再也不怕那按钮按下去像踩刹车一样没反应了。
别说，厨房里这种看似简单的小工具，有了人机工程学的加持，简直就是给你的双手装上了“翅膀”。
人机工程的剪刀设计方案一、剪刀使用场景及用户需求剪刀是一种用于剪切物体的工具，广泛应用于日常生活、办公和工业生产中。
在日常生活中，剪刀通常用于剪纸、剪布、开信封等，因此，对于普通家庭用户而言，剪刀的使用应该是简单、方便和安全的。
在办公场景，剪刀常用于剪纸、修理文件等，因此，对于办公用户而言，剪刀的使用应该是精准、稳定并且能够长时间持续工作的。
在工业生产场景，剪刀常用于剪裁各种布料、纸张以及金属片等，因此，对于工业用户而言，剪刀的使用应该是高效、耐用和操作简单的。
综上所述，剪刀的设计需要考虑到不同使用场景下的用户需求，包括简单易用、精准稳定、高效耐用等方面，从而满足不同用户群体的需求。
二、人机工程在剪刀设计中的应用1. 人体工程学原理应用剪刀作为手持工具，其设计需要符合人体的生理特征，如手型、握力等。
因此，在剪刀的设计中，需要考虑到人手的尺寸、握力和操作习惯，以提高用户的使用舒适度和操作便利性。
2. 易用性原理应用剪刀的设计需要具备明显的功能标识和操作指示，以帮助用户快速理解和正确使用工具。
同时，剪刀的设计还需要考虑到用户的使用习惯和心理期望，以提高用户的使用便利性和满意度。
3. 安全性原理应用剪刀是一种锋利的工具，设计上需要考虑到用户的安全问题。
例如，锋利的刀口需要有安全护罩，以防止意外伤害；剪刀的握柄需要有抗滑设计，以防止意外滑动造成伤害；剪刀的操作需要考虑到用户的手部防护，如避免手指被夹等。
4. 可靠性原理应用剪刀作为一个日常使用的工具，其设计需要具备良好的耐久性和稳定性。
因此，在剪刀的设计中，需要考虑到材料的选择、结构的设计和生产工艺的优化，以提高剪刀的品质和可靠性。
综上所述，人机工程在剪刀设计中的应用是非常重要的，可以帮助设计者更好地理解用户的需求，从而设计出更符合用户需求的剪刀产品。
三、基于人机工程的剪刀设计方案基于上述分析，我们提出了以下基于人机工程的剪刀设计方案：1. 剪刀的握柄设计剪刀的握柄应该符合人手的握持特征，具有良好的握持感和舒适度。
基于人机工程学的剪刀设计摘要:手用工具是人类双手的延伸,它可以增强手臂的力量、扩大作业范围、提高作业效率和有效性。
但由于人们在作业或日常生活中长久使用设计不良的手用工具和设备,造成很多身体不适、损伤和疾患,降低了生产率,甚至使人致残,增加了人们的心理痛苦与医疗负担。
本文通过分步研究的方法,从产品设计的三要素出发,逐一阐述了人机工程学在手用工具中设计的重要性。
关键词:剪刀人性化材料造型色彩1 人机工程学研究的重要性手是人体进行操作活动最多的器官之一,人的手具有很强的灵活性。
手用工具是人们工作、生活中必不可少的,但其造型、材料等因素很多都不符合人机工程学原则,让人无法安全高效地操作。
事实上,有许多传统工具已经不能满足人们的需求了。
人们在作业或日常生活中长久使用设计不良的手用工具和设备,造成很多身体不适、损伤和疾患,降低了生产率,甚至使人致残,增加了人们的心理痛苦与医疗负担。
所以,从人机工程学角度进行手用工具设计显得十分重要。
手用工具种类繁多,无法逐一说明,下面以常用剪刀为例,对剪刀进行人机工程学的研究。
2 分步研究材料、造型、色彩是产品形态研究的三个主要方面,其中造型是三者中较为复杂的一个方面,对于造型又具体需从形状、长度、直径、弯曲度和角度四个方面研究设计。
对产品形态设计时,适当的附加功能的设计也能满足人们的额外需求,使得产品更具人性化。
2.1 材料剪刀材料的应用一般分为手柄和刀刃两大部分,根据两部分功能的不同,材料的使用也有不同。
要使手上所用的力量全部传递到剪刀手柄上,且不与手柄产生滑动现象,减轻手的疲劳程度,一般手柄的材料都会使用PP、TPR、ABS等塑料材质,根据人机工程学的“人性化”原则,如果同时在手柄跟手接触处镶以橡胶,不仅可以增加舒适度,还可较好的防滑效果(如图2)。
剪刀刃的材料则可以考虑用不锈钢加以拉丝处理,一般家用剪刀可用3#不锈钢(如图1)。
2.2 造型手柄是所有手用工具与手最直接接触的地方,手柄的造型和结构的合理设计对操作者使用具有很大影响,形状、长度、直径、弯曲度等设计因素直接影响操作者的身体健康。
剪叉机构设计
剪刀机构设计
剪刀是我们日常生活中常见的工具，而剪刀的设计离不开剪刀机构。
剪刀机构是一种简单而有效的机械结构，通过合理设计，可以实现剪刀的开合运动，从而完成剪切任务。
在本文中，我们将探讨剪刀机构的设计原理和应用。
剪刀机构的设计原理主要包括两个关键要素：连杆和铰链。
连杆是剪刀的两个臂，通过铰链连接在一起，形成一个可运动的机构。
当一个臂相对固定，另一个臂绕着铰链进行旋转运动时，剪刀就能够实现开合动作。
通过合理设计连杆的长度和铰链的位置，可以实现剪刀的精准运动，从而完成剪切任务。
剪刀机构的应用非常广泛，除了日常生活中使用的剪刀外，还可以应用在工业生产中。
例如，在纺织行业中，剪刀机构被广泛应用于裁剪布料，提高生产效率；在医疗器械领域，剪刀机构被用于手术刀具的设计，实现精准的切割操作；在家具制造行业，剪刀机构被应用于切割木材，实现定制家具的生产等。
剪刀机构的设计需要考虑多个因素，包括剪刀的用途、材料选择、连杆长度、铰链位置等。
在设计过程中，需要进行充分的计算和测试，确保剪刀机构能够稳定可靠地工作。
同时，还需要考虑剪刀的人机工程学设计，确保操作舒适方便，提高使用体验。
总的来说，剪刀机构是一种简单而有效的机械结构，通过合理设计可以实现剪刀的开合运动，应用广泛。
在未来，随着科技的发展，剪刀机构的设计将会更加精密和智能化，为人类生活带来更多便利和效率提升。
希望本文能够帮助读者更好地了解剪刀机构的设计原理和应用，进一步推动机械设计领域的发展。
基于TRIZ理论的传统剪刀创新设计学生姓名：***学号：S*******所在学院：工程学院专业：农业工程摘要目前人们所使用的传统剪刀, 数年来没有太大的变化。
然而它在使用上却存在了许多问题还未解决, 人们也没有很好的去关注。
着重分析了传统剪刀存在的一些弊端, 而且运用TRIZ理论分析、解决这些弊端, 提出了具体方案, 使传统剪刀的设计更符合人机工程学, 符合人性化设计的要求。
关键词:TR IZ理论；创新设计；传统剪刀；人性化AbstractThe trad itiona l sc issors people used now have little changes fo r seve ra l years.H owever,m any prob lems o f it haven t' been solved. The peop le have pa id little a ttention to them. Som e de fects of trad-itiona l sc isso rs were em phatically analyzed, and the TRIZ theory system w as used to analyze and so lve thesedeficienc ies, and the concre te plan was proposed tom ake the design o f the trad itiona l scissorsm ore conformableand m eet the requ irem ent o fm an-m ach ine eng ineer ing and humaniza tion design.K ey words:TRIZ theory; innova tive des ign; trad itiona l sc issor; hum an ization目录摘要 (1)ABSTRACT (2)目录..................................... 错误!未定义书签。
一种可视化水果辅助采摘剪刀设计随着城市化进程的加快，人们越来越追求自然健康的生活方式，水果也成为了人们日常饮食中不可或缺的重要组成部分。
但是，在采摘水果的过程中，往往存在一些困难。
比如，太高的果树难以到达；果实分布较广，需要不停的移动；摘下来的水果很难保证完整性等等。
因此，如果有一种可视化水果辅助采摘剪刀，将能够极大地方便采摘过程，提高工作效率。
设计方案1. 剪刀头部设计：剪刀头部弧线设计符合人体工程学，行程小、力量大，易于用力剪下水果。
另外，剪刀头部还配备了一组摄像头，以摄录果树上水果的分布情况，通过内置智能算法，将采摘顺序进行优化排列，为采摘提供指导。
当采摘顺序未按照系统指导排序时，剪刀头部将有红色警示灯提醒工人调整采摘顺序。
2. 剪刀柄设计：采用折叠结构设计，可根据采摘水果的高度自由调整，方便工人在不同高度的果树上采摘水果。
柄体前部为人体工程学设计非滑式把手，手感舒适，操作更得心应手。
柄体后部为电源和控制器，对于剪刀头部的摄像头启动、光源控制和算法计算都由控制器进行控制。
3. 主控板设计：通过安装在剪刀柄后部的主控板，将剪刀头部拍摄的图像传递给内置的智能算法进行分析处理，更好地优化采摘顺序。
主控板还设有通信接口，可将采摘数据传递给其他设备进行监控和管理。
4. 光源设计：利用剪刀头部内置LED光源，在光照不足的环境下提供光源，让工人清晰可见水果，更加便于采摘。
光源还带有自动亮度调节和定时开关功能，让工作更加舒适。
总结本设计方案通过充分利用现代科技手段，将摄像头、智能算法、折叠柄、LED光源等技术相融合，完美地解决了采摘水果过程中的诸多困难，在提高采摘效率的同时，也更好地保证了所采摘水果的完整性和品质。
该设计方案的独特性、实用性，具有巨大的市场前景和应用前景。
人机工程学剪刀方案设计一、引言剪刀在日常生活中是一种非常常用的工具，用于剪裁各种材料，如纸张、织物、塑料等。
人们在使用剪刀时，通常需要做出一些手部动作，如握持、移动和用力。
而这些动作在一定程度上受到使用者的手部结构、力量和灵活性的限制。
因此，本文将基于人机工程学的理论和方法，设计一种更符合人体工程学要求的剪刀方案，从而提高剪刀的使用舒适性和效率。
二、人机工程学剪刀设计要求1.符合人体工程学要求：剪刀的手柄设计应符合人手的握持特点，保证使用者握持时的舒适性和稳定性。
2.降低使用者的手部负担：剪刀的设计应考虑到使用者的手部力量和灵活性，尽量减少使用者的手部负担。
3.提高剪刀的使用效率：剪刀的设计应考虑到使用者的使用习惯和动作特点，尽量提高剪刀的使用效率。
4.安全性：剪刀的设计应考虑到安全性，尽量减少因使用不当而产生的风险。
三、人机工程学剪刀设计方案1.人手结构特点的引导设计基于人手结构特点的引导设计是通过对使用者的手部握持行为进行分析，设计出符合握持要求的剪刀手柄。
在剪刀手柄的设计中，应考虑到手部的舒适度、稳定性和握持力量。
通过对不同人群手部握持特点的研究，设计出适合多数人握持的手柄形状和尺寸。
2.手部负担的减轻设计基于手部负担的减轻设计是通过对使用者的手部力量和灵活性进行分析，设计出减少使用者手部负担的剪刀结构。
在剪刀的设计中，应考虑到使用者的手部力量和灵活性的差异，尽量减少使用者在剪刀使用过程中的手部负担。
在手柄设计上，可以采用软质材料包覆，增加握持的舒适性，减轻手部的压力。
同时，在剪刀的刀片设计上，可以采用优质的材料和工艺，减少切割的阻力，降低使用者在使用剪刀时的手部负担。
3.使用效率的提高设计基于使用效率的提高设计是通过对使用者的使用习惯和动作特点进行分析，设计出提高剪刀使用效率的剪刀结构。
在剪刀的设计中，应考虑到使用者的使用习惯和动作特点，尽量提高剪刀的使用效率。
在剪刀的刀片设计上，可以采用锋利的刀口和适当的剪切角度，提高剪刀的切割效率。
人机工程学基于人机工程学对剪刀设计的研究一、应用人机工程学对剪刀设计研究的意义剪刀是我们在日常生活和某些工作中经常需要用到的工具，它主要的作用区域是上肢、臂、腕和手。
由于使用不良设计，造成重复性肌肉小损伤，并逐步发展成肌肉骨骼系统的损伤，即累积损伤失调。
因此在设计剪刀时，必须适配人手的轮廓形状，握持时须保持适当的腕部和臂部姿势。
通过应用人机工程学原理对剪刀的使用方式、使用状态等的分析可以提高效率和质量和减少手部所受压力从而减少肌肉疲劳的产生，防止上肢肌骨失常症的发生，增加使用舒适度。
二、剪刀设计的不足现市面上销售的和使用的剪刀如图所示。
我们在使用剪刀剪一些较厚的东西或长时间使用时，在大拇指、中指以及食指部位会明显地感到压迫感和灼热感，这是由于大拇指与食指中指的开合为剪力的来源，而大拇指处受力最为明显，中指和食指处则是由于人手用力张紧时受到剪刀握把的压迫而受力，造成手部极易酸痛疲劳并且减少手指的灵活性。
长时间处于这种作业状态会对腱组织造成损伤，引发肌腱炎和腱鞘炎等。
三、人机工程学分析1 生理结构人手是由骨骼、动脉、神经、韧带和肌腱构成的复杂组织。
手指是由前臂的腕伸肌和腕屈肌的肌肉控制的。
这些肌肉由肌腱连接到手指，肌腱穿过由腕部手背一侧骨骼与另一侧横向的腕骨韧带所形成的骨沟。
各种动脉和神经也穿过这个骨沟，称为腕骨管道（见图1-2）。
腕骨连接前臂的两条长骨，即尺骨和桡骨。
桡骨连接到的拇指一侧，而尺骨连接到腕的小指一侧。
腕关节可以在两个相互垂直的平面上活动（见图1-3）。
一个平面允许弯曲和伸展，另一个运动平面允许尺骨和桡骨的偏离。
同样，前臂旋转能够使手掌向下或反掌。
腕骨管的示意图手和臂的姿态握紧力与手腕和前臂姿势的函数关系当腕关节偏离中位时，会出现握力降低。
从腕关节处于中位开始，手掌向下降低握力12%，弯曲/伸展下降25%，而桡骨/尺骨偏离降低15%（见图1-4）。
而且，笨拙的手姿会引起手腕酸痛、失去握力，如果持续过长时间，甚至会引起腕管综合症。
人机工程学中剪刀设计研究
摘要：本文从人的生理特征出发，根据人机工程学的相关原理，分析了手工剪刀在使用过程中存在的问题，并给出了解决的方法。
关键词：人机工程学、手工剪刀、裁缝剪刀。
图一图二
正文：
一、工具与人机工程学
应用人机工程学原理进行手工工具设计的意义和作用手工工具例如榔头、钳子、剪刀、扳手等是人们在日常生活和某些特定的工作中经常要用到的一些工具，它们的主要的作用区域是手、腕、臂以及上肢部分，如果设计不当，给使用者带来的累积损伤疾病（指由于不断重复使用身体某部分而导致的肌肉、骨髓的疾病）是十分严重的。
在美国，与工作有关的上肢损伤（WUEDS）( 劳动统计部（BLS）定义为累计损伤疾病) 占到所有与工作有关的肌骨损伤的11%，上肢累积的损伤疾病占职业疾病的比例超过60%，其中与手部工具有关的损伤超过26 万例，相关的医疗费用高达 4 亿美元。
通过应用人机工程学原理对手工工具的使用方式、使用状态以及造成累计损伤疾病原因的分析，一方面可以提高工作效率和质量，另一方面可以提高安全性、减少疲劳和压力，增加工作的满意度和改善生活的质量。
为了更好地研究手工工具与人的上肢间的关系，我们先引入一些人机工程学的概念。
人体的上肢系统主要包括：肩、大臂、小臂、腕、手和骨、肌肉、腱、韧带、神经，为了更好地描绘关节的运动，1988 年Putz Anderson 提出了如下一些术语：（1）曲腕桡向偏差（radial deviation）：手沿大拇指方向腕部弯曲；尺骨偏差：（ulnar deviation）：手沿小指方向腕部弯曲。
（2）关节弯曲、伸展弯曲：减小相邻骨之间角度的运动；伸展：增大相邻骨之间的运动。
下面我们以手工剪刀为例进行具体的分析。
2. 手工剪刀的种类手工剪刀是指长度在20c m 以内，单手使用的剪刀。
它通常应用于剪纸、剪毛发、剪树枝等生活或工作活动中。
之所以限制手工剪刀的长度在20c m 以内，是根据G B10000-88 的标准，95% 的男子（18-60 岁）手长小于196cm，95% 的女子（18-60 岁）手长小于183c m。
因此，20c m 可以保证绝大多数人的使用要求。
二、人机工程学因素的分析
在手工剪刀的使用过程中，手部的骨、肌肉、关节、肌腱和韧带是最容易受到累计损伤疾病困扰的部位，骨与肌肉间通过腱来连接，骨与骨之间通过关节来连接，骨与关节之间通过韧带来连接。
当使用如图所示的1和2式的剪刀时，由于把手处尺寸的限制，通常有两种使用方式：大拇指放在 A 位置，食指中指放在 B 位置，这种使用方设计实践Design Practice 总第188期2008 12 115 式一般来讲是比较舒服的，但是在剪一些厚的东西时，这种使用方式不易控制方向性，而且大拇指的G 部位，中指的K 部位以及食指的I 部位会明显地感到压迫感和灼热感，这是由于大拇指与食指中指的开合为剪力的来源，而大拇指的G 部位受力最为明显，K 部位和I 部位则是由于人手用力张紧时受到B 部分的压迫而受力，与此相对应的骨位为图2/ d 中的D、E、F 点。
长时间处于这种作业状态下会对腱组织造成损伤，引发肌腱炎和腱鞘炎。
第二种使用方式为大拇指在A 位置，中指和无名指在B 位置，食指则在B 位置的外侧靠前。
这种使用方式保证了使用过程中对方向性的控制，但是同样的，它仍会对手部组织带来损伤，由于作用部位的不同，相应的受损伤的部位转移到了G、J、K 部位，对应的骨位为图d 中的C、D、F 点。
图2所示的这把剪刀，它抬高了大拇指工作时的位置，使得大拇指的掌骨与腕骨之间的关节弯曲，减小了骨与骨之间运动的摩擦，对保护手指关节是有利的。
同时，它的下半部的施力处为一平面，这样也可以减小施力时手指部位的受力，对食指、中指、无名指也起到了保护的作用。
图1所示的剪刀是早期的样式，也是使用最为普遍的样式。
这种剪刀的手部作用空间比较大，除大拇指外的其余四只手指受力比较均匀，但大拇指的受力比较明显：首先为了保证方向性，大拇指的远节指骨和中节指骨间的关节伸展，长时间地保持这一姿势对关节处的韧带不利；其次，受力部位由手指转移到了手掌内侧的L 部位，长时间的作用或是高强度的作用都会对肌肉组织产生影响。
由于小拇指所能产生的力为最小，所以在把手的底部有一个凹形，整个成一S 形，除了和手形相吻合外，还可增强稳定性，此外还有增强把手美观的作用。
把手上部的S 形对L 部位也有同样的作用。
人的手指的作用力的大小从大拇指到小拇指依次减弱，其它的使用方式都没有上述两种方式合理，因此对于其它的使用方式也就不再进行分析。
三、可考虑的解决方案
通过上述手工剪刀使用过程中人机工程学因素的分析，可以得出导致手部的累积损伤疾病的原因主要来自两个方面：组织压迫和手指的重复活动。
为了有效地减
小组织压迫和手指的重复活动，可以从以下几个方面着手：首先可以适当增大手部受力面同剪刀把手的接触面积，对于图2 来讲，就是要增大与G 部位的接触面积，对于图1来，除了增大与G 部位的接触面积外，还要增大 B 部分上部与手指的接触面积, 同时应尽可能地保证下部作用手指在同一平面上，这也是为了增大受力面，减小对下部作用手指的组织压迫。
其次，相对固定大拇指的位置。
这样做能够减少大拇指各关节的运动摩擦，同时还可以增强对方向性和稳定性的控制。
但是应避免对大拇指的H 部位形成压力，可以考虑使用指环的形式，同时加大指环与大拇指的接触面积，这样既可以保证对方向的控制性，还可以减少对大拇指的压力。
最后，抬高把手上大拇指的作用位置，如图2那样，这样做使大拇指的掌骨与腕骨之间的关节弯曲，减小了骨与骨之间运动的摩擦，同时缩短了大拇指与其余二指的作用距离，减小了做功的距离，对保护手指各关节也是有利的。
四、结束语
目前，人机工程学的原理已经应用到与人有关的方方面面，本文只是针对手工剪刀的设计作了分析，需要说明的是，在设计手工工具时，仅仅考虑手的要求是不够的，还要了解人体各部位的生理特点，设计合适的工具，以减少作业对人体造成的损伤。
参考文献：
[1] 杨君顺《普通人机工程学》陕西科技大学咸阳，2000。
[2] 孙林岩主编：《人因工程》，中国科学技术出版社，北京，2005。
