代步器新产品开发探讨范文

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自法国人西夫拉克（ComtedeSivrac）1791年发明首辆木制结构的前后两轮结构代步器（英语命名为bicycle；我国一般称为自行车）[1]以来，这种最早为载人运物功用的机械装置，逐渐在交通、代步（主要服务于老年和残障人士）、康复、健身、载重、娱乐、体育、童车等许多行业得到广泛的推广和应用[2]。当今社会大力提倡节能、环保和健康，以人力作为驱动力的代步工具不仅不会被淘汰新型代步器是代步器中内容最丰富、最深刻、最前卫、最能代表科技发展和设计水平的代步器。新型代步器的展示，是各大公司借以展示其科技实力和设计观念的最重要的方式。而概念设计在新型代步器开发中起着举足轻重的作用：①探讨、预测、反映未来代步器产品设计开发的发展趋势；②缩短新型代步器产品设计周期、节约成本；③促进代步器行业内企业间的良性竞争，引领和引导代步器市场的发展。新型代步器的推出往往是代步器企业引以为自豪的理念，其研究与开发往往都伴随着新技术和新材料的使用，带有一定的前瞻性，预示着一个新的发展阶段和开端。设计人员在概念设计理论的指导下进行设计，可提高工作效率，缩短开发时间，提高产品的性能，能够更好地满足用户的需求。只有最大限度的满足用户需求的产品和企业才能在市场竞争中取得胜利。随着市场竞争的日渐激烈，概念设计越来越受到重视。

1代步器概念设计的基本要素

代步器的功能、造型和技术条件，是其设计的三大基本要素。功能是指产品所具有的某种特定功效和性能。造型是产品的实体形态，是功能的表现形式。产品功能的实现和造型的确立需要材料，结构设计等，这些被称为技术条件。图1详细列举了新型代步器概念设计的基本要素。包括功能、造型和技术条件三大基本要素的设计都需要一定的设计原则的支撑下进行设计。

2新型代步器概念设计原则

2.1人机交互原则随着工业社会的进步，产品的人机交互方式也不再局限在单一的范围内。近百年来，自行车的形态基本上呈三角形，而随着碳纤维加强玻璃钢合成材料的出现，彻底改变了传统的三角形框架，许多异形车架的设计不断涌现。随之而来的人机交互的新方式是设计的必然趋势。在代步器设计中，人机交互的方式可分为两大类：（1）控制驱动方式的人机交互。代步器的功能可以归结为：控制方向和动力驱动，以此推广，代步器与人的主要关联在于人的上肢（手）、下肢（脚）与代步器的交互关系。表1列举了不同的驱控操作与手脚的组合关系及其特点。（2）操作姿态的人机交互。驱控方式的不同，也会影响操作者的使用姿态，而不同的使用姿态会带给用户不一样的驱控体验，操作姿态的人机交互新方式，也是在设计时所需探讨的要素之一。综合而言，有以下几种交互方式的操作姿态：①坐姿操作，从人机交互学的角度出发，进行正确操作姿态的设计，是使代步器具有良好坐姿舒适性、操作舒适性和安全性的必要手段；②站姿操作，站姿操作的代步器产品一般为青少年设计开发，具有运动健身娱乐的功能，适合在户外运动的场合。

2.2产品语义学原则在代步器的结构特征中，主要涉及以下几个方面的语义认知：①随着科技的发展，自行车的外形也会随之发生了重大的变化。不同的车架结构从一定程度上可以说直接影响了整个自行车的形态，随之也联系了用户的视觉以及情感认知；②车轮数量及其排布随着新型代步器的不断涌现，其轮子的数量不再局限于两个（以常用的自行车为参考）。单轮和惰轮式的代步器也是新型代步器产品的发展趋势，一般而言，不同数量的轮子会给消费者不一样的语义认知。

2.3美学原则产品视觉形象的创造主要有两个方面的内容：一是产品形态的设计；二是产品色彩的设计。代步器的概念设计必须在表现产品功能的前提下，在合理充分运用物质技术条件的同时，充分地把美学艺术内容和处理手法融合在整个产品概念设计中，充分利用现代材料、结构、工艺等方法体现产品的形态美、色彩美等。

3基于概念设计的新型代步器的开发

对于代步器来说，与人生活息息相关，其开发的主要流程更注重与“人”的交互与关联。将概念设计应用到新型代步器产品的开发中来，通过对工业设计、概念设计、产品知识库之间的关系及其相关概念的探讨，以代步器概念设计的基本要素为基础，结合新型代步器产品的概念设计原则即：①人机交互原则；②产品语义原则；③美学原则。开发一款具体功能为全新概念的代步器—手驱脚控集成式老年代步器，如图2所示突破传统代步器的操作形式，改变了消费者习惯性通过手控制方向的思维，一定程度上对开发人的大脑以及延缓大脑的衰老有积极的作用。

4概念设计在新型代步器设计中的应用实践

4.1代步器的交互性（1）控制驱动方式：摒弃了传统的脚驱动手控制的交互方式，采用全新手驱动脚控制的逆向思维，在实现代步功能的同时，改变了老年人的思维运动模式，从而在身心两方面得到了锻炼。（2）可调节座椅：在座椅的设计上，考虑到男女老年人的差异性，座椅可以实现前后以及上下的调节，从而保证了大部分用户使用的舒适性。除此之外，座椅的可调节也方便了代步器的收纳，保证了空间的最佳利用。

4.2代步器的功能性（1）折叠式两用坐垫：在方形坐垫翻起时成为背靠，作为老年人骑行时后背的一个支撑，一定程度上舒缓了腰部的压力。在方形坐垫翻下时，作为一个载人坐垫，可以方便他人的乘坐。双人乘坐的形式从中程度上也增加了此款代步器的趣味性，增进了人与人之间的互动。（2）手推车功能：此款代步器后部为一个“Y”形车架，搭配推杆可以作为手推车使用。此外，在外出时若遇骑行者体力有限时，他人可以通过推杆助力，同时也增进了人与人之间的情感。

4.3代步器的美观性（1）线条简洁：此款老年代步器大部分采用了直线以及折线，给人一种简洁有力的感觉。局部采用了曲线，柔化了强硬的视觉效果，同时与轮子等曲线相呼应，在设计上体现出整体性。（2）色彩清新干净：传统老年人产品色彩偏向质朴浑厚以体现品质，而此款代步器则采用了白色以及草绿色，一是与环境颜色（白云以及青草）相映衬，二是白色以及绿色的搭配表现出一种活力，拉近了老年人与年轻人的产品差距，从色彩上向老年人提供了一种减龄的心理暗示。

4.4代步器的技术性此款新型代步器突破传统前轮转向后轮驱动的方式，实现前轮兼具驱动及转向功能。全新的驱控方式，使得驱动转向结构紧凑，便于一体化设计，同时采用锥齿轮传动方式解决了驱动与转向互相干涉的问题。除了传统自行车所采用的链传动方式以外，还结合了锥齿轮传动方式。具体的传动原理如图5所示。当操作者摇动手柄时，带动链轮Ⅰ转动，通过链条传到转动力到链轮Ⅱ，并通过同轴锥齿轮①驱动从动锥齿轮②转动，并带动锥齿轮③同向旋转，锥齿轮③驱动锥齿轮④转动，并通过同轴链轮Ⅲ驱动链条使链轮Ⅳ旋转，从而带动前轮转动。在代步器的设计中，链轮Ⅰ为49齿，链轮Ⅱ为14齿，链轮Ⅲ以及链轮Ⅳ都为14齿。四个锥齿轮齿数相同。则齿轮比为：G=C/F=49/14=3.5，也就是说轮盘摇动一圈，链轮Ⅳ转动3圈半。前轮直径为12寸，即可求出传动比：D=C/F×B=49/14×12=3.5×12=42。则传动行程M=C/F×B×π=D×π=42π≈131.88英寸。以1英寸=2.54厘米换算，则传动行程M=131.88×2.54=334.9752厘米。以上数据是人摇动代步器轮盘一周，车子向前行进约335厘米，即3.35米。可以说，此款代步器提供给老年人的不仅仅是一种代步形式，更多的是一种心理状态的改变以及生活方式的优化。

5总结

产品开发中创新设计的影响力日益突显，而产品创新的核心是产品概念设计，对产品设计有着十分重要的影响。将概念设计原则方法在新型代步器设计案例中进行运用，以创新的思维方式来诠释未来代步器的个性化需求，使其具有独特的核心优势，这些优势可能体现在技术方面，例如采用新技术和材料；也可能体现在造型方面，例如使代步工具更具美学的艺术感；还可能体现在制造工艺或成本方面，反映出设计的综合性。因此，概念设计在代步器新产品开发中的应用研究，是一个具有广阔开发空间和设计意义的领域，同样具有巨大的市场发展潜力。

作者：陈绪才 杨彦 王旭超 杨正元 单位：上海大学 机电工程与自动化学院