基于人機工程學的警棍設計與分析

摘要：本文從人機工程學的角度分析了警棍的設計特點，使其外形、功能、結構設計符合人的生理特性和使用習慣，最終達到人與器材的最佳結合狀態(tài)，發(fā)揮裝備的最高使用效能。
　　關鍵詞：人機工程學；警棍；設計
　　
　　一、概述
　　
　　現(xiàn)代越來越多地提到人機工程的產(chǎn)品，只要是人類所使用的物品，包括武器裝備，都應該在人機工程上加以考慮，產(chǎn)品的造型與人機工程無疑是結合在一起的。優(yōu)化產(chǎn)品設計，用以建立人與物之間和諧關系的方式，最大限度地挖掘人的潛能，綜合平衡地使用人的機能，從而提高作用效率。
　　警棍的設計應在認真研究人、警棍，環(huán)境三個要素本身特性的基礎上，充分考慮三個要素相互間的關系，優(yōu)化警棍總體的性能。人機工程學上警棍的結構設計標準為：
　　
　　(一)警棍與人手的尺寸形狀、生理特點是否配合；
　　(二)警棍在使用時是否順手和便于發(fā)力；
　　(三)警棍是否便于清潔、保養(yǎng)及修理。
　　
　　二、警棍的外形結構設計分析
　　
　　(一)警棍握把的設計分析
　　手握式操作工具，握把當然是最重要的部分。對于警棍，其操作方式是掌面與手指周向抓握，所以其設計因素應包括握把直徑，長度，形狀等。
　　1、直徑：警棍的握把設計應避免掌部組織受壓力，如果握把直徑太大，長時間的緊握會在掌部和手指處造成很大的壓力，引起局部性的缺血，導致手的麻術；直徑太小則會減小握力，降低靈活性與操作速度，并使指端彎曲增加，長時間操作會導致指端疲勞。握把的直徑大小取決于工具的用途與手的尺寸，著力抓握比較適合的直徑是30～40毫米，所以警棍握把直徑也應設計為30～40毫米。
　　2、長度：警棍的握把應避免過長或過短，過長不僅浪費材料增加重量，而且還使得在操作時的靈活性變低，影響使用的效能；過短使得手掌不能完全用上力，影響作戰(zhàn)時的發(fā)揮。而且在用力操作時警棍容易脫手。握把長度主要取決于手掌寬度，掌寬一般在70～98毫米之間，因此合適的握把長度為100～125毫米。
　　3、形狀：對于警棍著力式抓握，握把與手掌的接觸面積越大，則壓力愈小，因此選用圓形截面握把較好，使壓力能分布于較大的手掌面積上，減小應力，或者使壓力作用于不太敏感的部位，如拇指與食指之間的虎口部。為了防止使用時出現(xiàn)滑脫，可以在握把上面設計防滑紋。
　　
　　(二)警棍棍體的設計分析
　　警棍的材料不但要有好的強度和韌性，而且要求質地輕、耐腐蝕。目前國內警棍的材料大多采用橡膠，很難適應新形勢下防暴制暴的復雜多變性。警棍的材料最好選用強度的較高的聚碳酸酯材料和醋酸纖維素材料，因為這類材料手感凝重，質地精良，耐敲打，在高溫下不彎曲，膨脹率低，吸收能盛的性能較好，打擊后棍上不留凹痕。
　　長度不宜過長或過短。長警棍可以增強威懾力，擴大作戰(zhàn)的范圍，但太長攜帶不方便，警棍過短則很難發(fā)揮出警棍的威力，鑒于此并結合人體前臂的尺寸，警棍的合適長度在400～700毫米之間。如目前武警部隊裝備的98-1型橡膠警棍的全長為490毫米，符合作戰(zhàn)的需求。
　　警棍總重量不宣太重也不宜太輕，雖然警棍重量大可以增加打擊力度，但操作起來比較費力，不適合長時間操作，警棍太輕發(fā)揮不出打擊的力量，握在手里沒有手感，不適合作戰(zhàn)。例如98-1型橡膠警棍的全重為0.8千克，重量適中，符合人機工程學的要求。

三、警棍功能實現(xiàn)方面的人機工程學設計分析
　　
　　(一)防搶功能設計分析
　　在警棍前部的外側面或外圓柱面上設有隱藏的刀刃，
　　
　　(二)威懾功能分析
　　警棍作為一種警用器材，必須要有強悍的外觀，能使對方產(chǎn)生一種恐懼。所以在棍體形狀設計必須滿足人機心理學方面的特性，例如，將警棍棍體設計成帶有尖刺的狼牙二棒狀，這能在外觀上帶給敵人一定的恐懼感。
　　
　　(三)便攜式設計分析
　　警棍的攜帶設計，可以在手柄的尾部帶有一個金屬環(huán)，通過金屬環(huán)將警棍棍體與一個卡鉤相連接。在不用警棍時可利用卡鉤把警棍別掛在腰上。佩戴警棍時，將警棍的卡鉤掛在腰上，置于身體的左側，棍身下垂貼于褲縫。這樣長時間佩戴不會對腰部及腿部產(chǎn)生不良影響，當遇到緊急情況時，也可以迅速持棍，進入戰(zhàn)斗狀態(tài)。
　　
　　四、警棍的發(fā)展趨勢
　　
　　(一)趨于多功能化
　　目前裝備的警棍只具有打擊的功能，性能比較單一，為了更有效的打擊犯罪勢力，維護社會秩序，警棍的發(fā)展應趨于多功能化，集警報、電擊、噴霧、照明手一體。例如在警棍前端增加一個強光手電，既可用作照明又可使用強光刺激敵人的眼睛，使其目眩；
　　
　　(二)新穎的外觀設計
　　如將警棍做成可伸縮式或拐形狀，可達到出其不意、一招致敵的效果。警棍作為一種警用裝備器材，外觀必須具有強大的威懾力，使人產(chǎn)生畏懼感，首先在氣勢上壓倒敵人。
　　
　　(三)更高性能材料的應用
　　警棍材料的未來發(fā)展趨勢應該是向著高韌性、高比強度、高耐磨性、耐高溫、抗腐蝕的方向發(fā)展，同時要重視創(chuàng)立和采用新理論、新工藝、新技術來改造傳統(tǒng)工藝和傳統(tǒng)材料。