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人机交互式老年跑步机设计及分析 　　摘 要 本文利用人机工程学、设计心理学等理论和方法，针对老年人这一特殊的群体进行设计分析的一款人机互交的老年跑步机。分析设计了跑步机的重要零部件以及整体格局，增强了跑步机的安全性及操作便利性 关键词 跑步机 老年 人机交互 中图分类号：TP33 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.04.022 Abstract A treadmill based on human-computer interaction for elderly people was designed by using ergonomics and design psychology. The key components and overall pattern were analyzed. Safety and convenience of operation were enhanced. Key words treadmill； elderly people； human-computer interaction 0 引言 随着生活水平的不断提高，人们的健康意识在不断地增强，健身成为人们日常生活中的重要活动之一，跑步是世界上公认的最经济、最安全、最自由的健身方式。更多的人为能够随时随地不受时间、地点、天气的限制能够自由地跑步健身而选择家用跑步机 目前，国内外对家用跑步机的研究也不算太多，针对老年人健身需求的家用跑步机研究更是少之又少。因为老年人锻炼更加注重安全性和便捷性。这就使得设计者在设计跑步机时考虑的因素增多。本文针对这一需求，设计了一款人机交互式老年人跑步机 1 总体设计思路 该跑步机主要由五部分构成：机架、电机、跑步板、跑步带、仪表显示器 考虑到人机工程学原理，根据老年人的人体尺寸和生理特点设计跑步机的结构尺寸，机构中尽可能采用稳定性较强的可调结构。为了方便老年人操作，可以加上人机交互面板、语音控制系统等等 2 结构设计 2.1 跑步机结构尺寸 在跑步机的结构设计中，充分考虑人机工程理论，将跑步者的自身数据作为产品设计的核心要素产品，使该跑步机的结构更合理、更安全，使用者更舒适，健身效果更好 鉴于运动者的人体尺寸、年龄、性别、种族都是不确定的，所以人体尺寸百分位不是某一确定值，而我们亚洲人的身高都在150到188厘米的范围之间，老年人的年龄段是60岁到八十岁，那么根据《中国成年人人体尺寸》（GB10000-88），选择人体百分数时第5百分数和第95百分数。以此为设计可以满足大多数人的使用需求，故将可调节结构尺寸的调节范围设为第5至第95百分位数之间 2.2 电机 该跑步机的原动机选用直流电机，所需功率是选用电机的基准，功率与跑步机的承重有关，还与跑步机的应用场合有关。当人在跑步机上跑步或走路时，跑步机所承载的重量是人体重的0.8-2倍之间。在此设计跑步者的体重是70Kg，家用一般为2HP以上，健身房的一般为3HP以上。在此，选用2HP的电机，保证老年人在锻炼时受到的冲击震动较小，这种电机的噪音较小 2.3 机架与底架 机架式跑步机整机的基础，为了保证其稳定性，采用焊接方式成型（自由度限制最合理） 底架是承担人重和跑步时运动载荷的重要零件，在其与跑台之间需要添加橡胶垫隔开，使跑台处于悬吊状态，从而达到减震效果。支架的设计可以通过插拔式，这样可以方便拆装、也可以折叠，减少占地。支架扶手，不仅是可以防止身体不稳定时出现意外同时可以在不跑步时锻炼上肢肌肉。在扶手内嵌入两个检测电极将可以在锻炼的过程中检测出健身者的心率，其设计原理类似于心电图检测仪器，具体见图1 跑步机的底架主要由五部分组成：分别是底管、跑步板、前轴、后轴、滚筒。其中底管是此跑步机的主要承重零部件，承担了运动者的大部分体重和跑步时产生的大部分动载荷，在设计时必须保证该零件足够的强度和刚度 其长度尺寸根据跑步板和电机的长度来计算的，该跑步机底管的长度计算公式是：=1250+540=1790mm 该跑步机选用带传动作为主传动方式，这是由带传动自身特点决定的：带传动的结构简单，可实现定比传动，且能够缓解震动和颤动。更为重要的是，带传动可以实现过载保护，也就是说当实际载荷大于规定的安全载荷时，V带会发生打滑，停止传动，这对保护运动者的安全很重要 2.4 滚筒 作为跑步带的带动者，跑步机的滚筒固连在底架之上。根据运动规律可知，传动系统的滚阻压力随着滚筒的尺寸增大而减小，也就是说可以通过增大滚筒尺寸来延长跑步机的寿命。当然，万物都具有双面性，滚筒的尺寸过大，会增大跑步机的尺寸和所需电机的动力，因而在设计滚筒尺寸