代步器新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)探討范文
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自法國(guó)人西夫拉克（ComtedeSivrac）1791年發(fā)明首輛木制結(jié)構(gòu)的前后兩輪結(jié)構(gòu)代步器（英語(yǔ)命名為bicycle；我國(guó)一般稱(chēng)為自行車(chē)）[1]以來(lái)，這種最早為載人運(yùn)物功用的機(jī)械裝置，逐漸在交通、代步（主要服務(wù)于老年和殘障人士）、康復(fù)、健身、載重、娛樂(lè)、體育、童車(chē)等許多行業(yè)得到廣泛的推廣和應(yīng)用[2]。當(dāng)今社會(huì)大力提倡節(jié)能、環(huán)保和健康，以人力作為驅(qū)動(dòng)力的代步工具不僅不會(huì)被淘汰新型代步器是代步器中內(nèi)容最豐富、最深刻、最前衛(wèi)、最能代表科技發(fā)展和設(shè)計(jì)水平的代步器。新型代步器的展示，是各大公司借以展示其科技實(shí)力和設(shè)計(jì)觀念的最重要的方式。而概念設(shè)計(jì)在新型代步器開(kāi)發(fā)中起著舉足輕重的作用：①探討、預(yù)測(cè)、反映未來(lái)代步器產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的發(fā)展趨勢(shì)；②縮短新型代步器產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、節(jié)約成本；③促進(jìn)代步器行業(yè)內(nèi)企業(yè)間的良性競(jìng)爭(zhēng)，引領(lǐng)和引導(dǎo)代步器市場(chǎng)的發(fā)展。新型代步器的推出往往是代步器企業(yè)引以為自豪的理念，其研究與開(kāi)發(fā)往往都伴隨著新技術(shù)和新材料的使用，帶有一定的前瞻性，預(yù)示著一個(gè)新的發(fā)展階段和開(kāi)端。設(shè)計(jì)人員在概念設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)，可提高工作效率，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品的性能，能夠更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。只有最大限度的滿(mǎn)足用戶(hù)需求的產(chǎn)品和企業(yè)才能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得勝利。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日漸激烈，概念設(shè)計(jì)越來(lái)越受到重視。
1代步器概念設(shè)計(jì)的基本要素
代步器的功能、造型和技術(shù)條件，是其設(shè)計(jì)的三大基本要素。功能是指產(chǎn)品所具有的某種特定功效和性能。造型是產(chǎn)品的實(shí)體形態(tài)，是功能的表現(xiàn)形式。產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)和造型的確立需要材料，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，這些被稱(chēng)為技術(shù)條件。圖1詳細(xì)列舉了新型代步器概念設(shè)計(jì)的基本要素。包括功能、造型和技術(shù)條件三大基本要素的設(shè)計(jì)都需要一定的設(shè)計(jì)原則的支撐下進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2新型代步器概念設(shè)計(jì)原則
2.1人機(jī)交互原則隨著工業(yè)社會(huì)的進(jìn)步，產(chǎn)品的人機(jī)交互方式也不再局限在單一的范圍內(nèi)。近百年來(lái)，自行車(chē)的形態(tài)基本上呈三角形，而隨著碳纖維加強(qiáng)玻璃鋼合成材料的出現(xiàn)，徹底改變了傳統(tǒng)的三角形框架，許多異形車(chē)架的設(shè)計(jì)不斷涌現(xiàn)。隨之而來(lái)的人機(jī)交互的新方式是設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)。在代步器設(shè)計(jì)中，人機(jī)交互的方式可分為兩大類(lèi)：（1）控制驅(qū)動(dòng)方式的人機(jī)交互。代步器的功能可以歸結(jié)為：控制方向和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，以此推廣，代步器與人的主要關(guān)聯(lián)在于人的上肢（手）、下肢（腳）與代步器的交互關(guān)系。表1列舉了不同的驅(qū)控操作與手腳的組合關(guān)系及其特點(diǎn)。（2）操作姿態(tài)的人機(jī)交互。驅(qū)控方式的不同，也會(huì)影響操作者的使用姿態(tài)，而不同的使用姿態(tài)會(huì)帶給用戶(hù)不一樣的驅(qū)控體驗(yàn)，操作姿態(tài)的人機(jī)交互新方式，也是在設(shè)計(jì)時(shí)所需探討的要素之一。綜合而言，有以下幾種交互方式的操作姿態(tài)：①坐姿操作，從人機(jī)交互學(xué)的角度出發(fā)，進(jìn)行正確操作姿態(tài)的設(shè)計(jì)，是使代步器具有良好坐姿舒適性、操作舒適性和安全性的必要手段；②站姿操作，站姿操作的代步器產(chǎn)品一般為青少年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，具有運(yùn)動(dòng)健身娛樂(lè)的功能，適合在戶(hù)外運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。
2.2產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)原則在代步器的結(jié)構(gòu)特征中，主要涉及以下幾個(gè)方面的語(yǔ)義認(rèn)知：①隨著科技的發(fā)展，自行車(chē)的外形也會(huì)隨之發(fā)生了重大的變化。不同的車(chē)架結(jié)構(gòu)從一定程度上可以說(shuō)直接影響了整個(gè)自行車(chē)的形態(tài)，隨之也聯(lián)系了用戶(hù)的視覺(jué)以及情感認(rèn)知；②車(chē)輪數(shù)量及其排布隨著新型代步器的不斷涌現(xiàn)，其輪子的數(shù)量不再局限于兩個(gè)（以常用的自行車(chē)為參考）。單輪和惰輪式的代步器也是新型代步器產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，一般而言，不同數(shù)量的輪子會(huì)給消費(fèi)者不一樣的語(yǔ)義認(rèn)知。
2.3美學(xué)原則產(chǎn)品視覺(jué)形象的創(chuàng)造主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是產(chǎn)品形態(tài)的設(shè)計(jì)；二是產(chǎn)品色彩的設(shè)計(jì)。代步器的概念設(shè)計(jì)必須在表現(xiàn)產(chǎn)品功能的前提下，在合理充分運(yùn)用物質(zhì)技術(shù)條件的同時(shí)，充分地把美學(xué)藝術(shù)內(nèi)容和處理手法融合在整個(gè)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中，充分利用現(xiàn)代材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方法體現(xiàn)產(chǎn)品的形態(tài)美、色彩美等。
3基于概念設(shè)計(jì)的新型代步器的開(kāi)發(fā)
對(duì)于代步器來(lái)說(shuō)，與人生活息息相關(guān)，其開(kāi)發(fā)的主要流程更注重與“人”的交互與關(guān)聯(lián)。將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到新型代步器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中來(lái)，通過(guò)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品知識(shí)庫(kù)之間的關(guān)系及其相關(guān)概念的探討，以代步器概念設(shè)計(jì)的基本要素為基礎(chǔ)，結(jié)合新型代步器產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)原則即：①人機(jī)交互原則；②產(chǎn)品語(yǔ)義原則；③美學(xué)原則。開(kāi)發(fā)一款具體功能為全新概念的代步器—手驅(qū)腳控集成式老年代步器，如圖2所示突破傳統(tǒng)代步器的操作形式，改變了消費(fèi)者習(xí)慣性通過(guò)手控制方向的思維，一定程度上對(duì)開(kāi)發(fā)人的大腦以及延緩大腦的衰老有積極的作用。
4概念設(shè)計(jì)在新型代步器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐
4.1代步器的交互性（1）控制驅(qū)動(dòng)方式：摒棄了傳統(tǒng)的腳驅(qū)動(dòng)手控制的交互方式，采用全新手驅(qū)動(dòng)腳控制的逆向思維，在實(shí)現(xiàn)代步功能的同時(shí)，改變了老年人的思維運(yùn)動(dòng)模式，從而在身心兩方面得到了鍛煉。（2）可調(diào)節(jié)座椅：在座椅的設(shè)計(jì)上，考慮到男女老年人的差異性，座椅可以實(shí)現(xiàn)前后以及上下的調(diào)節(jié)，從而保證了大部分用戶(hù)使用的舒適性。除此之外，座椅的可調(diào)節(jié)也方便了代步器的收納，保證了空間的最佳利用。
4.2代步器的功能性（1）折疊式兩用坐墊：在方形坐墊翻起時(shí)成為背靠，作為老年人騎行時(shí)后背的一個(gè)支撐，一定程度上舒緩了腰部的壓力。在方形坐墊翻下時(shí)，作為一個(gè)載人坐墊，可以方便他人的乘坐。雙人乘坐的形式從中程度上也增加了此款代步器的趣味性，增進(jìn)了人與人之間的互動(dòng)。（2）手推車(chē)功能：此款代步器后部為一個(gè)“Y”形車(chē)架，搭配推桿可以作為手推車(chē)使用。此外，在外出時(shí)若遇騎行者體力有限時(shí)，他人可以通過(guò)推桿助力，同時(shí)也增進(jìn)了人與人之間的情感。
4.3代步器的美觀性（1）線條簡(jiǎn)潔：此款老年代步器大部分采用了直線以及折線，給人一種簡(jiǎn)潔有力的感覺(jué)。局部采用了曲線，柔化了強(qiáng)硬的視覺(jué)效果，同時(shí)與輪子等曲線相呼應(yīng)，在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)出整體性。（2）色彩清新干凈：傳統(tǒng)老年人產(chǎn)品色彩偏向質(zhì)樸渾厚以體現(xiàn)品質(zhì)，而此款代步器則采用了白色以及草綠色，一是與環(huán)境顏色（白云以及青草）相映襯，二是白色以及綠色的搭配表現(xiàn)出一種活力，拉近了老年人與年輕人的產(chǎn)品差距，從色彩上向老年人提供了一種減齡的心理暗示。
4.4代步器的技術(shù)性此款新型代步器突破傳統(tǒng)前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)的方式，實(shí)現(xiàn)前輪兼具驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向功能。全新的驅(qū)控方式，使得驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)緊湊，便于一體化設(shè)計(jì)，同時(shí)采用錐齒輪傳動(dòng)方式解決了驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)向互相干涉的問(wèn)題。除了傳統(tǒng)自行車(chē)所采用的鏈傳動(dòng)方式以外，還結(jié)合了錐齒輪傳動(dòng)方式。具體的傳動(dòng)原理如圖5所示。當(dāng)操作者搖動(dòng)手柄時(shí)，帶動(dòng)鏈輪Ⅰ轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鏈條傳到轉(zhuǎn)動(dòng)力到鏈輪Ⅱ，并通過(guò)同軸錐齒輪①驅(qū)動(dòng)從動(dòng)錐齒輪②轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)錐齒輪③同向旋轉(zhuǎn)，錐齒輪③驅(qū)動(dòng)錐齒輪④轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)同軸鏈輪Ⅲ驅(qū)動(dòng)鏈條使鏈輪Ⅳ旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)前輪轉(zhuǎn)動(dòng)。在代步器的設(shè)計(jì)中，鏈輪Ⅰ為49齒，鏈輪Ⅱ?yàn)?4齒，鏈輪Ⅲ以及鏈輪Ⅳ都為14齒。四個(gè)錐齒輪齒數(shù)相同。則齒輪比為：G=C/F=49/14=3.5，也就是說(shuō)輪盤(pán)搖動(dòng)一圈，鏈輪Ⅳ轉(zhuǎn)動(dòng)3圈半。前輪直徑為12寸，即可求出傳動(dòng)比：D=C/F×B=49/14×12=3.5×12=42。則傳動(dòng)行程M=C/F×B×π=D×π=42π≈131.88英寸。以1英寸=2.54厘米換算，則傳動(dòng)行程M=131.88×2.54=334.9752厘米。以上數(shù)據(jù)是人搖動(dòng)代步器輪盤(pán)一周，車(chē)子向前行進(jìn)約335厘米，即3.35米?？梢哉f(shuō)，此款代步器提供給老年人的不僅僅是一種代步形式，更多的是一種心理狀態(tài)的改變以及生活方式的優(yōu)化。
5總結(jié)
產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中創(chuàng)新設(shè)計(jì)的影響力日益突顯，而產(chǎn)品創(chuàng)新的核心是產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)有著十分重要的影響。將概念設(shè)計(jì)原則方法在新型代步器設(shè)計(jì)案例中進(jìn)行運(yùn)用，以創(chuàng)新的思維方式來(lái)詮釋未來(lái)代步器的個(gè)性化需求，使其具有獨(dú)特的核心優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)可能體現(xiàn)在技術(shù)方面，例如采用新技術(shù)和材料；也可能體現(xiàn)在造型方面，例如使代步工具更具美學(xué)的藝術(shù)感；還可能體現(xiàn)在制造工藝或成本方面，反映出設(shè)計(jì)的綜合性。因此，概念設(shè)計(jì)在代步器新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用研究，是一個(gè)具有廣闊開(kāi)發(fā)空間和設(shè)計(jì)意義的領(lǐng)域，同樣具有巨大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Α?/p>
作者：陳緒才 楊彥 王旭超 楊正元 單位：上海大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院