基于用户需求的可爬楼行李箱创新设计

曹诗瑶 赵林红 周城航

关键词：行李箱 创新设计 用户需求 爬楼 称重系统

引言

行李箱，或称旅行箱，是指以各种皮革、人造革、合成革、塑料、纺织品等为面料，以胶合板、塑料板材、箱板纸为内胎，采用热压或真空成型、注塑、缝制工艺制作的具有装放携带衣物功能且配有走轮、拉杆的一种旅行用工具[1]。文章基于用户需求分析，对现代行李箱进行创新设计，以解决行李箱爬楼难等问题。

一、可爬楼行李箱市场情况分析

（一）现代行李箱概述

从仅供容纳衣物的木箱、大皮箱，到现在形态各异的便携式手提箱、拉杆箱，行李箱在不断演进，它早已成为人们出行活动的常用工具[2]，为出行带来便利。目前我国的行李箱生产基本能满足需求，但随着人们生活水平的提高，消费者对行李箱的使用要求也在逐步提高。特别是近年来对国际市场的拓展，符合消费者消费心理的行李箱的供应还远未饱和，市场需求仍然很大[3]，我们需设计生产出更符合消费和使用需求的行李箱。

（二）市面上的可爬楼行李箱分析

1.借鉴雪橇滑行原理的爬楼行李箱

如图1所示的新型爬楼行李箱的爬楼原理是借鉴了雪橇的滑行原理，采用滑轨和升降辅助保险杠辅助爬楼。图2是其爬楼流程示意图：在准备爬楼时，将滑轨的前端往上提，放下滑轨，把支撑金属架放进沟槽就可以开始爬楼。此行李箱借助辅助杠，将多个直角阶梯转化为一个斜面，来减少多次向上抬起才能使行李箱爬楼的力，相对于普通行李箱爬楼较为省力。但此结构频繁开关非常影响效率，并且若无说明书指导可能较难操作，还有开合时将手指夹伤等安全隐患。

2.单拉杆大轮行李箱

图3中的行李箱通过将普通轮子增大数倍来实现爬楼。这种轮子增大了与楼梯的接触面积，使阶梯的高度对行李箱爬楼的阻碍程度减小。此款行李箱还有肩带设计，可以作为背包背在身上。但是作为背包这一点比较鸡肋，因为行李箱笔直的拉杆与硕大的轮子会使舒适度大打折扣，同时影响人弯腰等活动。另外，此行李箱只有单排轮导致其移动的灵活性大大降低，硕大的轮子还缩小了行李箱的储物空间。

3.TraxPack行李箱

如图4所示，这款TraxPack行李箱的设计灵感来源于坦克，底部内嵌的两条隐藏式履带如同坦克的履带，使行李箱可以轻松自如的碾过台阶，配合角度可调的拉杆来完成爬楼工作[4]。此款行李箱还设计了手机充电、行李箱定位等功能，但其容量不够大且价格不够实惠，且在拥有较多功能的情况下，自身也不够轻便，所以此行李箱无法满足大众的需求。

通过对市面现有的以上三款爬楼行李箱的分析可以看出，行李箱在爬楼时的不便性已被关注到。现有的爬楼行李箱在一定程度上能满足生活中的需求，但也存在各自的缺陷。它们或功能单一，或顾此失彼，弱化了行李箱最重要的置物及轻便的需求，且仍需要耗费较大的力气才能爬楼，面对各种不同的使用场景、路况，不能做到很好的适应。

二、设计调研

为了使设计出来的箱包产品能更好地为人服务，就必须研究人的生理、心理以及行为特征，让产品与人的身材结构、心理个性在最大程度上实现相匹配。为了使设计出的产品真正满足使用者需求，以人为中心，围绕设计的主要问题，设计者就消费者对可爬楼行李箱的需求做了可爬楼行李箱创新设计调研。较为重要的项目如表1：

根据这组调查问卷的数据，可以分析出当今消费者在行李箱的造型设计上更倾向于简约时尚的形式，更注重行李箱的实用性以及质量和售后服务，在尺寸的选择上偏向于26寸这种不大不小的居中规格，在生活中行李箱的用途一般是旅行或出差等。人们使用行李箱过程中常常会遇到以下三个方面的问题：首先，大部分行李箱不能应对爬楼等特殊路况下的需求，市面上现有的一些可爬楼行李箱虽然解决了一部分问题，但仍具有明显缺陷，未能普及。这不仅增大了使用者的使用强度，还很容易给使用者带来生理损伤，尤其当使用者为女性、老人、病人、残疾人或儿童等力量相对较小者而言，都很难携带行李箱爬楼；第二，在机场过安检或任何对行李箱重量有限制的地方，倘若没有事先称重、计算重量，可能面临尴尬处境而不得不当场减轻箱内重量，或再去补差额，不仅费时费力，若是因此错过登机时间，更会带来难以弥补的损失；最后，一些需要频繁拿取的证件、药品等若装在行李箱中会不便于拿取，若遇紧急情况需要将整个箱子打开，可能还未必能找得到，十分耽误时间。

目前的行李箱设计主要集中于造型、尺寸、材质等方面的改变，存在自重大、安全性低、不夠省力便捷等问题，这些都偏离了行李箱设计的初衷与设计“以人为本”的本质。总而言之，行李箱在交通发达、经济发展飞快的今天已经成了人们出行必不可少的工具，若是能在行李箱上设计更多贴心实用的功能，则会让使用者感受到设计的关怀，更好地享受出行带来的乐趣。

三、可爬楼行李箱创新设计

（一）设计原则

1.绿色设计原则

公认的绿色设计原则包括3R——Reduce，Reuse，Recycle，即减少环境污染、减小能源消耗、产品和零部件循环利用。所以产品所使用的材料应尽可能的环保、绿色，减少对人体和环境的污染与危害。

2.以用户需求为中心原则

产品是为满足用户需求所产生的，设计者应从使用者出发，设计出符合人体工程学的产品。不执着于变化产品的外形，而是真正地探讨其实用性。设计者应从使用者的体验角度出发，考虑使用者的生理结构、使用心理、行为习惯等，设计出人性化的产品，体现设计的“以人为本”思想。

3.功能创新原则。

产品功能即产品的使用价值，包括其整体作用、功能，也包括其每一个部分的用途，功能也是用户的使用需求的体现。所以设计产品要注意功能创新原则，必须针对目标市场的需求。同时也应注意与科学技术的结合，与时俱进、不断创新才能使得新功能更受欢迎；并且应控制其成本在合理范围之内，且不脱离于产品的本质。

4.易用性原则

科技发展迅速，产品也愈加智能化，从可使用发展到易使用。由于此产品所针对的人群包含女性、儿童、老年人，所以应通过优化操作流程、简化操作结构、改变方式来尽可能地降低操作的难度，以达到不需要额外的辅助结构或是复杂操作即可使用。使产品达到省力、高效、使用流畅的效果。

（二）设计定位

本产品基于满足使用者携带行李出行时可能面对的问题，从以下几个方面切入设计：

1.个性化：个性化顾名思义就是与普遍大众不一样的风格，是属于个人的独一无二的产品或服务，具有个人的特质、符合个人的需求，也称定制化。如今大众都追求個性化的产品，最好的途径便是设置多种多样的配色造型，以满足不同人群的需求。

2.多功能：如今市面上的行李箱追求收纳力度强、箱体耐用牢固，而忽视了对行李箱功能的思考。目前的行李箱仅能满足人们一定的收纳要求，若是能从细节出发增添更多功能，更能让使用者感受到行李箱产业也在不断发展，并愈来愈符合人的需求。

（三）设计分析

1.设计方案

如图5设计草图所示，采用爬楼轮结构替代行李箱一侧的万向轮，并设计了可直观显示行李箱重量的称重系统和前盖收纳两个创新功能。设计从使用者的需求出发，致力于满足使用者的普遍需求，提升使用者的使用体验，在细节处让使用者感受到设计的关怀。此款行李箱可适应不同场景及路况，满足多种使用需求，节省力气，节约时间，成为出行路上更好的帮手。

2.造型色彩分析

根据表1调查问卷可得出消费者对行李箱的造型更偏向简约风。如图6效果图所示的行李箱外观简约时尚、线条圆润流畅、色彩丰富多样，满足不同使用者的喜好需求。其具体尺寸以26寸为例，如图7所示。

色彩是设计中必不可少的基本元素，且支撑着产品的造型，合适的色彩能够提升产品的美感与品味。不同的色彩所给人带来的心理感受也是不尽相同，可以通过对不同色彩的运用来营造出不同的生活情调[5]。色彩组合往往会达到“1+1 > 2”的效果，有效于增加色彩的情感性[6]，配色多样、丰富的行李箱才能满足不同的使用场景、满足不同人群的需求。在色彩上，创新设计的行李箱采取了多种色系搭配，如暖色调、冷色调、黑白调等，供不同爱好的使用者选择；且基本采取不同色系的相似色、邻近色进行搭配。红粉色系温暖、可爱，选择这种色系的人群多为女性；蓝绿色系淡雅、清新，喜欢这类颜色的人群冷静沉稳，男性居多，一些内敛有气质的女性也十分喜爱；黑、白、灰色经典百搭，选择这类色彩的人群性格沉稳低调，喜欢简约，不追求华丽复杂的装饰与纹样 。

3.行李箱材质分析

现代行李箱常用的材质有牛津布、PVC、ABS、PC、铝合金等，其性能各异，各具优点，但也都有一定的弊端。此款创新设计的行李箱箱体将采用Curv材质，它是一种热塑性100%OPP（聚丙烯）复合材料，是来自于德国的一项专利技术。其特有的分子组合令产品拥有优秀性能——这种材质密度低，具有良好的融合性，有显著的环保优势[7]；同时，Curv材质质量很轻，能节省行李箱50%的重量；还具有强复原性、强抗压性的特点，即使遭受强力挤压后也能快速恢复原形，融轻盈与强韧于一体。Curv材质具有高抗冲性、耐磨性和低温下的韧性，用这种材质做成的箱体更耐磨，不容易留下刮痕，即使不小心磕碰，也能保证箱体的鲜亮。

爬楼轮采用铝合金材质的支架，有载重强、抗寒、抗老化三大特点，能保证轮部结构的强度和坚固性；轮子使用了橡胶轮，具有静音、耐磨、减震的优点。产品整体没有使用到过于昂贵的材料，能有效防止产品价格过高，更符合大众消费者需求，使任何有使用需求的人都有条件使用到。

4.创新性功能设计

创新设计的亮点在于三个功能设计：采用爬楼轮替代行李箱一侧的常规万向轮，减少爬楼所需要的力，提高效率；设计了可直观显示行李箱重量的称重系统，使行李箱重量可视化；设置了前盖收纳空间，满足了不同人群随时拿取小件物品的需求。

（1）可爬楼装置

行李箱所使用的轮子一般有单向轮、万向轮以及飞机轮。市面上较普遍使用的是万向轮，适合平地使用，最大的优点是可以随意变化前进方向、行动路线，但仍有许多的局限，比如泥泞、陡峭、崎岖不平坦的地面、楼梯等，都会非常影响其行动能力。

当施加给行李箱的力与楼梯斜面的力成平行关系时，相较于其他角度拉动行李箱所需的力更小。所以如果能使拉动行李箱的力与楼梯斜面的力保持平行，就能达到减力爬楼的效果。如图8所示，红点为重心点，红色曲线则为重心的移动曲线。在爬楼过程中，重心移动曲线与楼梯斜面近似平行，大致使得行李箱和楼梯的重心在同一水平面上，从而减轻行李箱爬楼时的所需要的力[8]。

为此，设计者改变普通行李箱的轮部结构，使其能借助来自楼梯对行李箱的一部分支持力，从而达到减力的效果，拉动行李箱爬楼能更轻松。设计选择三角形爬楼轮（图9）替换行李箱一侧的万向轮。三个互成120°夹角的滚轮组合形似三角型结构，具有稳定性。轮子外圈采用了富有弹性、光滑的橡胶材料，具有抗震性、耐磨性，使其在移动或是撞击楼梯时也不会发出过大的声响，尽量不影响到他人。在平地移动时，滚轮结构与万向轮一样，绕着各自的轴转动，由底部的两个轮子进行平地移动；而在爬楼时，三个轮子不仅沿着各自的轴转动，还沿着滚轮结构的中心轴依次转动，从而达到爬楼的效果（图10）[8]。这样的设计首先为了将轮子与楼梯之间的滑动摩擦变为滚动摩擦[8]，因为一般情况下，物体的滑动摩擦力总是大于滚动摩擦力。另外，为了有效地增大轮子与地面的接触面积，三个轮子相较于一个轮子，表面积更大，与地面接触面积也更大，单位面积上受到的压力也随之减小，使行李箱即使在重量极大时也更容易被使用者移动、爬楼。而轮子与地面接触面积的增大也增大了摩擦面积，在不影响爬楼工作的前提下，能更有效地防止轮子打滑，保证使用者的安全。

从造型角度来说，爬楼轮位于行李箱底部内侧，周围有箱体遮挡，保证了箱体容量不受影响，加置爬楼轮后的行李箱造型也不会显得突兀。并且，360°轴距的静音万向轮移动灵活、顺滑的特点和这种爬楼轮的长处都得到了保留。

从使用角度来说，此结构不需要任何复杂的輔助结构，也无需对其施以其他操作。当使用场景改变时，例如遇到楼梯、障碍物使它无法向前，此结构能够直接工作、运行，实现避障移动。这一点对老年人、儿童等都十分的友好，避免因操作不当、不会操作或是辅助结构损坏等问题造成爬楼工作无法进行。

（2）称重系统

乘坐飞机时若行李箱重量超过限额会导致使用者额外支付托运费或者无法携带行李箱登机；行李箱重量超出自身所能承受的重量，也会在使用过程中存在一定的风险。为避免以上情况，该行李箱设计了称重系统。

称重系统利用桥式压敏电阻传感器，将行李箱内物体的重量转换为模拟电压信号，电压信号的强弱随物重的变化而变化；再通过滤波电路，滤去较大的纹波电压，使输出电压更平滑，抗外部干扰性更好[9]；并使用放大器放大信号，以提高电路的信噪比[10]。这时用电压跟随器进行缓冲，起到承上启下的作用。通过钳位电路将信号波形顶部或底部钳定在某一预定直流电平上，以克服由于干扰造成的电平波动[11]。此时得到的信号是模拟信号，可通过A/D转换器转换成数字信号输出[9]，并在把手上的称重系统显示屏上显示具体重量（图11），使行李箱重量数据数字化、直观化。行李箱装箱完毕，关闭时，称重系统显示屏会自动显示行李箱的具体重量。使用者可根据其数据显示，来调整内部物品重量，来避免行李箱行李超过限额。这种设计行为打破了传统旅行箱只能容纳行李物品的形象，形成了全新的设计语言[12]。

（3）前盖收纳

行李箱的使用本质是收纳出行所需的物品，在提升使用效率的同时我们应保证其收纳效果令人满意。除了基本的箱内收纳外，创新设计了前开盖收纳空间，图12是此收纳空间的使用效果图。在行李箱外侧设计了可轻松开关的独立空间，尺寸为37×20×6（单位：cm），适用于放置证件、药品、水杯、食品等常取常用的随身物品，人性化的弹力网兜，使得既能直观地寻找物体，又能防止物体掉出。此空间与行李箱内部存储空间分开，无需开启整个行李箱也可以直接拿取所需物品，便捷省时，在紧急所需时更能感受到此功能的贴心。

结语

此设计方案提出三角形爬楼轮装置、称重系统、前盖收纳空间，一定程度上解决了普通行李箱的不足之处，更方便人们的日常使用。同时仍存在着一些问题，如行李箱爬楼仍需使用者使力，未达到完全自动化，加工制造难度、成本上升等，这些问题有待解决。