关键词：多功能；床上书桌；人机
1 引言
随着生活品质的提升，人们对家具的要求越来越高，在选择方面不仅讲究美观实用，功效也随之重视起来。尤其对于高校学生，普遍希望有自己的学习与生活空间，而鉴于学校的住宿安排，这些要求并不能完全实现。通过对寄宿制高校学生的调研发现，大部分学校的住宿空间并不宽裕，宿舍内除摆放床位与橱柜外，空间所剩无几。所以，对于在宿舍学习的同学大多选择床上书桌。然而，目前市场上的床上书桌却由于设计不当带来了一系列问题。首先，书桌缺乏可调性，长时间使用容易造成下肢麻木疼痛、脊椎变形，进而影响学生学习效率；其次，功能过于单一，无法满足使用者的基本需求。因此，一款既符合人体工程学，又具备多功能的新型床上书桌将倍受青睐。在现处的市场背景下，本文结合所存在的问题对床上书桌进行全新设计，提出了新型多功能床上书桌的整体设计框架，为使用者打造一个更加高效的学习生活环境，同时也为床上书桌的设计提供参考。
2 新型多功能床上书桌的设计
2.1 变形式折叠设计
变形式折叠设计作为本产品的最大亮点，从根本上改善了现有床上书桌功能单一的现状。其工作原理是通过折叠各铰接关节，实现床上书桌与靠背椅的自由转换。书桌由三部分组成：转动板、桌架、摇臂书架。其中，转动板通过角度定位铰链各装于桌面两侧，且能在任意位置自锁，以适应不同身长的人。桌架背部设有记忆海绵，在作为靠背椅时不仅能隐藏桌脚，还缓解了其对背部的硬压。摇臂书架包括可调摇臂和俯仰书架，可调摇臂与俯仰桌架侧向铰接，当变换不同形态时，它能替补桌面并可根据使用者要求选择适当位置。其变形折叠的具体工作方式如下：
首先向内翻折左右转动板至其转动角位移在30°-60°之间，用于作为枕垫与坐垫。再将桌面边缘的支承杆拉出，并于与床头钢管呈三角形配合；然后侧向收合四周桌腿至低于海绵高度，同时转动可調摇臂与俯仰书架，实现靠背椅的转换。
2.2 自由姿势设计
由于使用者的人体尺寸不同，且使用姿势直接影响了学习工作的效率，因此是否能根据需要自由调节尺寸显得尤为重要。与传统固连方式的不同之处在于，该多功能床上书桌综合利用旋转铰接、可分离自锁、滑动锁定等方式实现自适应的姿势设计，其主要表现为以下两种模式：
当作为床上书桌时，桌腿可绕其桌面铰接点在0-120°范围内作往复摆动，同时对向两支桌腿采用机械联动，驱动一侧桌腿即可实现桌面高度一级升降。此外，桌腿又由基筒和滑动杆组成，基筒一端与桌面背部连接，其内侧设有滑动槽，且与滑动杆刚好配合组成直线副，滑动杆上设有锁定楔块，锁定楔块连接锁定按钮且抵住基筒的滑动槽。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当按压锁定按钮时，锁定楔块与滑动槽分离，此时可自由移动滑动杆实现桌腿伸缩，即实现桌面二级升降，大大增加了调节范围。
当作为靠背椅时，枕垫与坐垫均采用角度定位铰链，角度定位铰链包括半齿棘轮与棘形爪，其正常状态下处于长啮合位置，实现枕垫与坐垫的自锁。当需要改变倚靠姿势时，只需正向转动至极限位置（一般角位移设置在90°），此时棘形爪在弹簧弹力作用下与半齿棘轮分离，使得铰链解锁，再将其反向转动至恢复自锁状态，最后调至所需位置。由于操作时不需要按动任何开关，故所述枕垫与坐垫的调节可同步进行，另外，角度定位铰链的转动范围均设置在0-90°，因此，作为靠背椅时可满足用户的任意姿势。
2.3 人性化辅助设计
为解决现有书桌缺乏人机交互的问题，引入了更加人性化的设计理念。首先，桌面上开有放置水杯的凹槽，凹槽底部设置一个大吸盘，当水杯放入时，由于重力作用使得杯底紧贴吸盘，这样就避免了晃动书桌导致水杯滑落的现象。其次，桌面与人体贴合处为一道内凹的弧面，在增加使用者与书桌贴合度的同时也减轻了其重量。此外，桌面中心位置处设有一可变角度的书架，其用于倚靠书本或者电子产品以便使用者观阅；书架的正面布置有书托，其目的是防止因抖动桌面而使书本倾倒。当用户不需要时，书架则可向下嵌入桌面且与其齐平，保证了桌面的完整性。另外，书桌的侧面设有挂钩，当不使用时将其挂在床边缘的护栏上，方便又节省空间。
3 新型多功能床上书桌设计的技术关键
为保证各功能的可行性，新型多功能床上书桌的关键设计技术主要有三点：
（1）转动板（枕垫、坐垫）与桌面铰接处的协调性。通过角度定位铰链的配合控制，使其能快速响应锁止需求，避免因冗余约束而影响其运动。（2）桌腿角位移、滑动杆线位移的一致性。桌腿间的转动与滑动杆的伸缩直接影响桌面的水平度，因此在调节桌面高度时需保证其一致性。（3）背部支承杆的稳定性。稳定性即阻碍翻到或移动的特性[2]，当作为靠背椅使用时，背部支撑杆的设置使得书桌不会因重心的偏移而翻到，而当用户在调节倚背姿势时，由于支承杆是可锁止的伸缩杆，因此其锁止状态与椅背的调节需高度配合，才能保证自由姿势的实现。
4 新型多功能床上书桌设计的创新性
多功能床上书桌主要针对高校学生宿舍空间有限，且现有书桌功能单一的现象而设计的，其具有以下创新点：
（1）两种使用模式，折叠转换方便自如。多功能床桌不仅限于书桌，还可作为靠背椅，且在靠背椅功能上增添摇臂书架，既提升坐姿舒适度，又不影响学习工作。（2）自由姿势任意调节。由于不同的用户身长不同，该书桌可根据需求自由调节其高度与角度，同时调节方式简单灵活，用户可多步骤同步进行。（3）外置部件均可实现折叠，便于收取存放，极大的缩减占用空间，且书桌采用木制材料，重量轻，便于携带。（4）整体结构采用悬臂式布置方式，使用时不影响腿的放置，提升用户舒适度。（5）融入人机工程理论，增加了人性化辅助设计。
参考文献：
[1]陈玉婷，叶繁，郭勇.人体工程学在桌台类家具设计中的应用[J].西北林学院学报，2008，23（04）：167-170.
[2]杨媛媛.折叠网壳结构的稳定性分析[D].西安：长安大学，2006.
论文作者:张秩睿
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：书桌论文; 多功能论文; 床上论文; 靠背椅论文; 桌面论文; 铰链论文; 姿势论文; 《科学与技术》2019年第19期论文;