基于人机工学的智能家用充电式电钻设计

王新燕

摘要：随着电动工具日益走入消费者日常生活，如何使产品适应家庭中不同成员的人机尺寸以及如何保证缺乏专业知识的家庭成员能够顺利操作家用电钻产品，一直是困扰该产品设计的难题。本课题通过市场调研分析，在人机工学的基础上，创造性的通过新材料以及智能技术的运用，将手柄包胶部分的凸起程度设计成可以通过电钻尾部的屏幕操作来进行调节，以满足不同用户在人机操作上的需求。

Abstract： As power tools move into everyday consumer life， there are two problems have been plaguing the product design. How to adapt the product to the size of the different members of the family？ How to ensure that the lack of professional knowledge of family members can successfully operate household electric drill products？ Through the market research and analysis， this subject creatively uses new materials and intelligent technology on the basis of ergonomics. By using the new materials and intelligent technology creatively， the plastic handle bag part of the raised level designed by drill tail screen operation to adjust， which can be meet the needs of different users in the man-machine operation on demand.

关键词：人机工学；智能化；可调节；电钻

Key words： ergonomics；intelligence；adjustable；electric drill

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）36-0116-02

0 引言

随着人们生活水平以及审美意识的日益提高，消费者对于自有创造与艺术追求越来越重视，针对家庭用户设计的电动工具渐渐的走进我们日常生活的家庭，成为生活中不可或缺的一员。任何工业工具一旦进入家庭，就必然被赋予全新的外观与功能，许多家用电动工具不断推出造型方面的设计，完善产品的可操作性以及安全性，以达到家庭用户的心理以及生理上的消费需求。

进入互联网和信息化时代，产品设计的智能化与自动化开始进入人们的生活中，智能化设计将部分专业工具的操作化繁为简，没有专业知识也能顺利完成操作，更便于普通用户使用。本文中的智能家用充电式电钻设计，可以使消费者像操作智能手机一样通过界面控制电钻，可以更加直观便捷的调节电钻手柄的部分曲线，使手柄握起来更加适合用户的手掌，增加操作的舒适性。同时，采用的充电式可以适用于各种工作环境，摆脱了寻找电源的困擾。

1 现有产品分析

一般来说，电钻最大的使用人群是把其作为工具使用的中青年男性，所以市场上现有的大部分电钻产品的尺寸都是针对男性用户来进行设计的。而在现代家庭中，许多的妇女、老人、甚至部分残疾人也加入到了使用电动工具的群体中，这就说明电动工具的使用群体已发生了较大的改变。但是现在女性以及青少年用户，手掌较小，较大直径的把柄导致其握力不足，使用起来存在一定的困难。

2 人机因素分析

课题研究的产品面向普通家庭用户，故针对13岁以上的用户进行了手部尺寸测量，根据测量结果（表1），将最终电钻产品的开关设置为两指半的规格，即高32.4mm，实验证明，这样使用起来更加省力，安全性也更高。手柄部分的设计，采用了横截面为椭圆的有机形态，以便于使用者的握持。同时，根据《手工具设计中的人体工程学原理》中建议：不同结构形式的手柄，其最佳手柄跨度不同。手枪式手柄，一般以5～6cm为佳，直筒式手柄为4.06～6.10cm。对电钻造型设计中的手柄直径，广大的电钻使用者提出了明确要求：希望直径较小。所以，本课题在设计手柄直径时采用较小手柄直径，这样的工具重量轻也便于握持。一般情况下，电动手工电钻手柄为接近直筒式手柄或手枪式手柄的尺寸，设计时考虑宽度以4～6cm，直径为2.5～4cm为宜（图1）。

3 设计实例

课题研究的产品面向普通家庭用户，这一类人群的特点是无相应的电钻专业知识，对于电钻产品有很多不确定因素，所以要充分考虑到产品的易操作性，确保没有使用经验的用户也能轻松自如的完成各项操作。同时，结合家庭用户手掌的人机尺寸以及相关用户需求，在市场调研的基础上展开方案构思，最终确定了基于人机工学的智能家用充电式电钻的外观造型设计方向：

3.1 主体设计

①整体造型选择以有机曲线为主的流线型设计风格，来减轻产品带来的视觉重量，瞄准轴部位体量饱满，体现力量感；手柄部位线条以手掌曲线为参考，平滑简洁；

②添加水柱用以测试和保证电钻是否保持在水平状态；

③经过实验反复测试，将电钻的开关按钮做成两指半的规格，这样使用起来更加省力，安全性也更高；

④材质选择软硬胶结合，增加手感舒适性，且能保证防滑；

⑤电钻的设计色彩存在两个时尚趋势，一是整体色彩暖化趋势，暖色具有引人注目、亲和力强、前进性等特点，二是双色调和多色调化趋势，一般采用的色彩搭配有，红黑、蓝黑、绿黑、黄黑等，即一种亮色搭配一种无彩色（黑白），这样的搭配可以更好的利用色彩对产品进行功能的分区以及对消费者进行重要信息的提醒，故本课题中依然沿用了这一标准搭配。endprint

3.2 可调节手柄设计

该电钻的市场目标定位为家用型，这就决定了该产品的主要使用人群存在年龄跨度大、生理及心理因素差异大、知识结构差距大等问题。本课题在对不同年龄段男女手掌尺寸差异进行分析的基础上，创造性的将形状记忆合金（Shape Memory Alloys，简称SMA）用在了电钻手柄的包胶部分。SMA在加热升温后能完全消除其在较低温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状。用户可以通过点击电钻尾部的操作界面，选择需要调整的部位，通过温度升降控制和改变包胶部分的凸起程度，以增加摩擦度适应人手的不同尺寸。钻体后部的软垫可以帮助使用者减轻电钻工作时的冲击力，同时起到保护操作界面的作用。（图2）

3.3 充电底座设计

底座采用银色作为主色，蓝色作为辅色，搭配电钻主体的蓝黑配色，在增强整体感的同时，也通过色彩对产品主体与充电底座进行了区域划分；在底座的造型设计上，参考了市场上现有产品造型，同时通过将底座线条进行简化以减弱视觉重量，融入曲线，使整体设计更加和谐；在底座周围加入边框，用来增加底座的稳定性，造型也更加新颖；散热采用扇叶方式，这样可以最大程度的将充电时产生的余热排出，有利于延长底座以及电池的使用寿命。（图3）

4 结语

电动工具走入消费者的日常生活，需要改变的不仅仅是造型、色彩等外观因素，更需要结合现有技术对产品的易操作性进行改良升级，化繁为简，采用更加简洁直观的方式将专业性的操作进行转换，以便于更多的普通消费者使用。近些年，随着我国科学技术突飞猛进的发展，各种新材料、新技术的出现为产品设计注入了新的能量。互联网技术的发展使得智能化产品越来越多的出现在人们的日常生活，智能化产品使科学技术与消费者需求进行了创造性的整合。未来我国电动工具的发展与创新，不但需要强化和完善产品功能，更要具有能够体现时代特征的产品造型设计。

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