Die Komplexität des Aufbaus einer Liege-Workstation

Vor ein paar Wochen bekam ich von Freunden SMS und E-Mails mit Anhängen zu einem Blogbeitrag. Jemand namens Paul hatte einen Liegeschreibtisch konstruiert und gebaut, über seine Erfahrungen geschrieben und den Bericht auf HN veröffentlicht . Einen Liegeschreibtisch zu bauen ist an sich schon ein großes Projekt. Schon die Herstellung eines statischen Liegearbeitsplatzes erfordert Verständnis für den menschlichen Körper und die Arbeitsabläufe. Man muss Mechanismen entwickeln, die alles einfach erscheinen lassen, und dann versuchen, dasselbe für viele verschiedene Menschen und ihre spezifischen Arbeitsabläufe umzusetzen. Hinzu kommt, dass der Übergang vom Stehen zum Sitzen und schließlich zum Liegen viel komplizierter ist. Ich arbeite seit zehn Jahren an diesem Problem und es ist selten, jemanden zu treffen, der sich gut genug mit der Situation auskennt, um ein wirklich gutes Gespräch darüber führen zu können.

Das ist die Art von Problem, die ich „verführerisch“ nenne. Auf den ersten Blick scheint es ein einfaches, klar definiertes Problem zu sein. Wir alle benutzen Liegesessel, wir alle benutzen Schreibtische, wir alle benutzen Stühle … da kann man doch einfach ein Teil hiervon und ein Stück davon nehmen, und fertig. Nun, wir haben das alles ausprobiert und Prototypen entwickelt, die bestenfalls einigermaßen funktionierten. Jeder, der seine Prototypen gebaut und getestet hat, weiß, dass das Problem dann auftritt, wenn man eine Lösung hat, aber feststellt, dass sie so klobig, so umständlich oder einfach nur pingelig ist, dass man diese Funktion nicht mehr nutzt und immer weiter daran herumfeilt, um eine bessere Lösung zu finden. Da sich noch nicht viele Leute mit diesem speziellen Liegearbeitsplatz-Kaninchenloch auskennen, wollte ich unbedingt mit Paul chatten. Wir haben einen Videoanruf eingerichtet und ein tolles Gespräch geführt.

Paul verstand genau, wie schwierig ein derartiges Problem zu lösen ist. Der Wahrheit halber möchte ich sagen, dass jeder versteht, dass Paul sich eine DIY-Lösung mit sehr begrenzten Werkzeugen und Zeit gebaut hat. Dies ist keineswegs ein Vergleich zur Altwork Station , in deren Entwicklung zehn Jahre , fünf Generationen von Prototypen und drei Generationen von Produktionshardware steckten, was insgesamt 80.000 Stunden Design- und Entwicklungsarbeit ausmacht. Die Kreationen selbst sind Äpfel und Birnen, aber das grundlegende Problem ist dasselbe, und meine Diskussion mit Paul hat mich daran erinnert, wie viel Spaß wir bei der Lösung hatten. In diesem Beitrag werde ich nur auf eine der Funktionen der Altwork Station eingehen, die ich faszinierend finde. Lassen Sie uns in den Kaninchenbau hinabsteigen.

Was ist so schwierig an Kopfstützen?

Wir alle haben wahrscheinlich schon bemerkt, dass die meisten Kopfstützen für Bürostühle im Grunde nutzlos sind. Ist eine Kopfstütze bequem, wenn man zurückgelehnt sitzt und auf den Bildschirm schaut, drückt sie den Kopf zu weit nach vorne, wenn man aufrecht sitzt. Leicht zu beobachten, aber ein gutes Beispiel für ein Kaninchenloch, denn mal ehrlich, wie schwer kann eine Kopfstütze schon sein? Wichtig ist, dass die Lösung, die wir schließlich gefunden haben, einzigartig ist und wir Patente auf diese Lösungen erhalten haben. Es ist nicht so, dass wir einfach einen Katalog nehmen und aus verschiedenen Designs auswählen konnten. Es erforderte echte Forschung, Entwicklung und Erfindungsgabe. Im Folgenden werde ich die Entwicklung und Tests beschreiben, die wir durchgeführt haben, um dies herauszufinden.

Beginnen wir zunächst mit dem endgültigen Design. Unser grundlegendes Designziel war eine nahtlose Bewegung des Geräts von der aufrechten Sitzposition bis zur vollständig zurückgelehnten Position. In diesem Video sehen Sie, wie sich der Aluminiumbogen aus- und wieder einfährt, während sich die Rückenlehne nach hinten neigt, sodass die Kopfstütze nicht mehr verstellt werden muss.

Diese Kopfstütze lässt sich während der Liegeposition dorthin bewegen, wo sie benötigt wird.

Zusammenfassung unserer Erkenntnisse: Eine Kopfstütze ist einfach, wenn Ihr Oberkörper den ganzen Arbeitstag über in einem Winkel bleibt. Verändert man diesen Winkel jedoch auch nur ein wenig, muss auch die Kopfstütze angepasst werden. Außerdem zeigt sich, dass ein aufrechter Körper die Unterstützung des Kopfes lieber der Wirbelsäule überlässt, damit dieser sich frei bewegen bzw. drehen kann. Wenn wir uns nach hinten neigen, stützt die Wirbelsäule den Kopf weiterhin, BIS die Muskeln an der Vorderseite des Halses überanstrengt werden. An diesem Punkt muss die Kopfstütze ganz nach vorn bewegt werden (was deutlich weiter vorn ist, als man denkt). Lehne sich die Person noch weiter zurück, müssen wir die Kopfstütze zurückziehen, damit der Nacken nicht belastet wird. Der letzte Trick besteht darin, herauszufinden, wie man das alles für Menschen unterschiedlicher Größe hinbekommt.

Wie sind wir dahin gekommen? Durch Studieren und Prototyping (Schritt für Schritt), bis wir verstanden, was wir tun mussten, wie wir es tun und wie wir es gut aussehen lassen. Ich füge Bilder ein, die wir noch nie zuvor veröffentlicht haben. Die alten Prototypen sind hässlich (viele Leute fanden sie gruselig – ein Running Gag war, dass sie wie das Exoskelett aussahen, mit dem Ripley in Aliens gegen die Königin kämpft), aber diese Prototypen waren für die Entwicklung unerlässlich.

Unser Entwicklungsplan war:

• Prototyp 1 (P1): Bauen Sie etwas, um das Problem zu verstehen und den Komfort zu messen
• Prototyp 2 (P2): Integrieren Sie die Erkenntnisse aus P1, um zu beweisen, dass wir das Problem verstanden haben
• Prototyp 3 (P3): Erstellen Sie einen Prototyp mit allen erforderlichen Funktionen; funktional, aber ohne ästhetische Aspekte
• Prototyp 4 (P4): Behalten Sie die Funktionen bei, integrieren Sie sie jedoch in die vorgesehene Designsilhouette
• Prototyp 5 (P5): die letzten Prototypen vor der Produktion

 
Beginnen wir mit dem Prototyp der zweiten Generation (P2), da die erste Generation kaum funktionierte.

Prototyp 2

Prototyp 2

Wir konzentrierten uns in dieser Entwicklungsphase auf größere Probleme, daher ist es keine Überraschung, dass dieses Design nicht funktionierte. Die Lektion, die wir hier gelernt haben, war, dass sich die Kopfstütze überraschend weit nach vorne bewegen musste, von der aufrechten in die geneigte Position. Die zweite Lektion war, dass dieser Drehpunkt völlig falsch war. Wir dachten zu diesem Zeitpunkt noch an die Altwork Station, die eher einem Krankenhausbett ähnelte. Wir begannen zu verstehen, wie falsch das war, dachten aber immer noch, dass wir mit einer Hybridlösung auskommen könnten, um die Konstruktion zu vereinfachen.

Dieses Bild zeigt einen Nachbau des gleichen Prototyps (P2). Es war üblich, dass wir Teile des Prototyps abtrennten, um ein neues Konzept für diesen Teil anzuschweißen. Auf diesem Bild experimentieren wir mit einem Mechanismus, der deutlich mehr Vorwärtsbewegung ermöglicht. Wir haben P2 so weit wie möglich weiterentwickelt und sind zu Prototyp 3 übergegangen.

Prototyp 3

Der dritte Prototyp (P3) wurde als „technischer Funktionsprototyp“ bezeichnet. Ziel war es, alle erforderlichen Funktionen zu erfüllen, ohne jedoch auf die Ästhetik zu achten. Das Kopfstützendesign des P3 ermöglichte enorme Einstellmöglichkeiten. Zwei Gleitschienen mit einer großen Flügelmutter in der Mitte kamen natürlich nicht gut an, funktionierte aber für Testzwecke. Unsere Erkenntnisse: Genau diesen Einstellbereich benötigen wir. Die Kopfstütze lässt sich gut mit einer Nockenantriebsfunktion kombinieren. Die technischen Anforderungen mit der Ästhetik in Einklang zu bringen, war eine gewaltige Herausforderung. Was uns damals nicht klar war, war, dass wir nicht wirklich verstanden, warum wir diese Einstellmöglichkeiten brauchten. Wir kompensierten unsere mangelnden Kenntnisse der Karosseriemechanik durch umfangreiche manuelle Einstellmöglichkeiten.

Prototyp 4

Mit der vierten Prototypengeneration begannen wir mit der ästhetischen Silhouette. Wir wussten, dass die Gesamtform schon schwierig genug sein würde, daher planten wir, die Oberflächenverfeinerung in den Prototypen der fünften Generation vorzunehmen.

Die Designer fanden es schrecklich, einen „Spitzen“ aus dem Kopf des Benutzers zu sehen. Das ist eine berechtigte Ansicht, daher wurde dieses Konzept verworfen. Man sieht auch den ersten Versuch einer S-förmigen Kurve, um entweder die Ober- oder Unterseite des Schädels zu stützen. Daher modifizierten wir sie zu einem zahnradgetriebenen Ansatz mit niedrigem Profil und großem Hub. Der Plan war, den Mechanismus im Serienmodell abzudecken. Unsere Liebe zum Detail ging so weit, dies mit einer Person mit langen Haaren zu testen, da wir befürchteten, dass sie sich beim Bewegen des Mechanismus verfangen könnten. Mit diesem System hatten wir die Lösung gefunden.

Doch dann hatten wir eine Idee. Der Zeitpunkt war denkbar schlecht, aber wir konnten die Idee nicht aufgeben, da sie auf der grundlegenden Struktur des Körpers basierte. Sie klang gut, also erstellten wir einen Prototyp, und er war einfach so viel besser. Zu diesem Zeitpunkt hatten wir bereits vier Jahre damit verbracht, das Ganze auszuarbeiten, und nun mussten wir ganz von vorne anfangen, aber schließlich passte alles zusammen. In diesem neuen und endgültigen Design biegt sich ein Bogen um den natürlichen Drehpunkt von oberem Rücken und Nacken. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass wir anfangs dachten, der Schädel drehe sich um den Nackenbereich. Spoiler-Alarm: Das tut er nicht. Dann dachten wir, er biegt sich an mehreren Stellen, eher wie eine Schlange; auch das tut er nicht. Es gibt tatsächlich einen gut reproduzierbaren Drehpunkt, der eine Funktion der Körpergröße ist und sich um den letzten Halswirbel befindet. Unser Bogen ist auf diesen Drehpunkt zentriert, und der Benutzer kann die Höhe ganz einfach anpassen.

Dies ist die allererste Version des Mechanismus, mit dem wir das Konzept getestet haben. Nachdem wir den eigentlichen Drehpunkt herausgefunden hatten, waren nur noch folgende Anpassungen erforderlich:

• Größe des Kopfes vom Hinterkopf bis zur Pupille
• Körpergröße einer Person vom Becken bis zum Schädel
• Die Neigung der Stütze. Aus noch ungeklärten Gründen gefiel etwa 90 % der Testpersonen die Unterstützung des unteren Schädels und 10 % die Unterstützung des oberen. Dies konnten wir durch eine einfache Schwenkfunktion erreichen.

Nachdem wir bewiesen hatten, dass es das richtige Konzept war, haben wir das Bogenstück verbreitert und abgeflacht, um das Wackeln der Schwenkfunktion zu verringern und die Ästhetik zu verbessern.

Schraubstöcke sind im endgültigen Modell nicht enthalten.

Auf dem Bild oben sehen Sie, dass wir bei unseren ersten Tests eine Schraubzwinge zur Anpassung verwendet haben. Natürlich mussten wir das Konzept bis ins kleinste Detail ausarbeiten und testen, aber die Idee war da.

Hier ist ein Beispiel für einen Lebensdauertest mit einer Fräsmaschine. Man könnte argumentieren, wir hätten zu viel Zeit mit dem Testen verbracht, aber unsere Erfahrung in der Luft- und Raumfahrt ließ uns glauben, dass es kein „zu viel Testen“ gibt. Wir wollten eine Maschine, die Jahrzehnte halten sollte.

Unser selbstgebauter Aufbau für den Lebensdauertest.

Die erste Version der fünften Prototypengeneration.

Prototyp 5

Die fünfte Prototypengeneration war unsere letzte. Wir haben auch fünf davon hergestellt, um Details schneller ausarbeiten zu können. Natürlich haben wir sie „The Final Five“ genannt, weil wir Battlestar Galactica-Freaks sind. Wenn Sie die Details des obigen Bildes mit dem Bild unten vergleichen, können Sie viele der Unterschiede erkennen, die wir in der Entwicklung vorgenommen haben. Dieser Beitrag befasst sich nur mit der Kopfstützenfunktion, daher werde ich nicht näher darauf eingehen, aber ich hoffe, er ist ein Beispiel für all die Verbesserungen, die wir in diesem Prozess vorgenommen haben.

Die letzte Version der P5-Serie.

Ich hoffe, diese Diskussion hat Ihnen geholfen, die Komplexität unseres Problems und die Begeisterung für seine Lösung zu verstehen. Es war eine spannende Reise in den Kaninchenbau. Wenn Sie mehr über die Technik unserer Maschine erfahren möchten, schreibe ich gerne einen weiteren Beitrag über ein anderes Kaninchenloch.

Che Voigt ist einer der Gründer und CEO von Altwork. Fragen und Kommentare senden Sie bitte per E-Mail an supprt@altwork.com.