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基于人体工程学设计的扫地机
2014-09-13 来源:
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    环保是世界发展的主题,是每个城市关注的焦点,也是每个人的责任。近年来环保设备更是相继而出,扫地机就是其中重要的环卫设备之一。路面扫地机是一种集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型道路清扫设备j。目前,利用道路清扫车进行路面养护已经成为一种潮流,在未来它将成为城市中一道亮丽的风景线。

    小型道路扫地机,主要应用于公路、市政、城市住宅区、广场、校园、机场、公园等场所,使用的范围很广。路面扫地机不但清扫垃圾,而且还可以对道路上的空气介质进行除尘净化,既保证了道路的美观,维护了环境的卫生,延长了路面的使用寿命,又维持了路面的良好工作状况,预防了交通事故的发生,而且它可以减少作业时的卫生死角,特别适用于人口密集区_l1J在注重环保的今天,它将有着很大的发展前景。但是,目前国内扫地机的使用还是没有广泛普及,已有的扫地机还是以大型扫地机为主,小型扫地机相对较少,其造型对城市的美化和宣传环保的作用并没有完全表现出来,也没有突出造型设计的人性化。本文系统地总结了小型道路扫地机的发展状况,结合未来的发展方向,以人性化、审美性和环保设计为立足点,基于人机工程学的设计理念,从人性化设计、功能区的布局和总体造型3个方面对小型扫地机进行了创新设计。

1国内外小型道路扫地机的发展状况

    1.1国外小型道路扫地机状况

    早在20世纪80年代中期随着国外公路的修建速度趋于平缓,公路养护工作在国外已提到格外重要的位置,例如美国每年要花费150亿美元维护本国400万千米的公路网;法国国营及A级道路中国道共29700km,用于国道养护的机械、车辆就达6万多台。为适应养护工作需要,国外工业发达的国家开始将大量的资本和开发能力投向养护机械的研制生产,从而使国外养护机械得到了迅速发展J。清扫军的造型设计也是千奇百态,各具特色,大型、中型、小型扫地机的造型设计都得到了快速稳定的发展。

    国外小型道路扫地机无论是从内部构造还是外部造型上,都有很大的发展,有手推式、电力驱动、燃油驱动等多种方式。小型道路扫地机的造型设计也同样发展迅速,并且设计中努力尝试使扫地机的造型与周围环境的融合,以致达到美化环境的作用因此,国外小型道路扫地机的造型设计一直处在不断创新的阶段之中,一些创新理念值得深入学习。

    1.2国内小型道路扫地机状况

    城市环卫水平的高低,是一个国家工业化程度和综合国力强弱的重要标志之一。从20世纪60年代,我国路面扫地机的研制生产已有40多年的历史,但相对于国外发达国家,我国路面扫地机不管从销售规模、技术水平、造型设计等方面都存在一定的差距。我国环卫机械起步较晚,厂大环卫工人长期处于在恶劣的条件下进行手工劳动,劳动强度大、效率低、形象差、不安全。经过40多年的不懈努力,随着我国综合国力的不断提高,环卫机械的研制、生产、应用已经有了较大的进步。进入21世纪,扫地机的普遍使用将标志着我国环卫全面机械化时期的到来。

    从近几年的产品的销量就可以看出路面扫地机的市场发展潜力巨大。有资料显示,在北京、上海、厂州和深圳等大中城市,路面扫地机的保有量在300~500台。扫地机的市场前景非常厂阔,表1是2000~2009年的销售量与预测。

    目前,国内扫地机的使用还是没有厂泛普及,多年来形成的人工清扫的格局仍然普遍存在于大街小巷,这种格局显然已不适应我国公路发展的客观要求,人工清扫粉尘飞扬,严重影响清洁工人的身体腱康,也不可避免地造成环境的二次污染。目前国内已有的扫地机还是以大型扫地机为主,小型扫地机相对较少,并且有一些还是经过改装的小型扫地机,如将三轮摩托车的后部改装为扫地机的箱体等等。总体而言,目前国内路面扫地机生产企业还没有专门的技术研发中心,研发资金投入也较少,使得产品设计水平整体不高,在造型方面与国外产品存在相当大的差距,同样小型扫地机的造型设计也没有得到长足发展。其造型对城币的美化和宣传环保的作用,似乎并没有表现出来,也没有突出造型设计的人性化。所以,我国小型道路扫地机的造型有待于进一步改进和创新。

2小型道路扫地机造型设计

    根据国内小型道路扫地机造型设计的现状,并参考国外清扫车的造型设计理念,本文提出关于手推式小型道路扫地机的一种新颖设计方案,主要以人性化、审美性这两方面为设计创新的立足点,使其与周围的环境相融合,增强造型的视觉效果,从而降低清洁工人的疲劳感,增强路人对扫地机的亲和力。

    2.1人性化的设计

    人性化产品设计是21世纪主流的设计理念j。以人机工程学的理论指导小型道路扫地机造型设计是本设计方案的关键,其主要体现在以下几项:

    1)扫地机扶手高度的尺寸设计。根据人机工程学理论,在设计人体尺寸的产品设计中,首先应按分类方法确认所设计的对象是属于其中的哪一类型。对于电动车而言,扶手主要起到掌握方向的作用,而且扶手高度非常关键:如果太高,扶手将通过上臂将肩部耸起,长期将给操作者带来肩部的不适和病痛;如果太低,则操作者需要弯腰工作,这样对身体伤害更大。

     因此,其尺寸必须严格通过人机工程学进行设计。由于使用人群是各位清洁工作者,范围很厂,所以确定扶手高度为III型产品尺寸(即平均尺寸设计),该种尺寸只需第50百分位数作为设计的依据。那么与扶手高度相关的人体尺寸应大体与人的胸、肘部位稍微偏下,因为这正是立姿下推拉施力的最适宜高度。查阅国标GB10000—88得出,此尺寸应为860mm。第2步确定功能修正量。这里主要指的是穿鞋修正量,设为20mm。此处心理修正量不需考虑。据此确定下来的扶手的尺寸高度应为880mm左右,见图1。

    2)扶手的宽度设计。同样基于人机工程学的理论,在设计扶手的宽度时,应该以最适合人的使用为目的,包括保持手臂的操作活动、使肘关节处于正常自然的状态等等,使清洁工人正常工作的同日寸身体不受伤害。根据男、女立姿作业位置的肩宽尺寸设计参数,男女立姿人体尺寸的肩宽尺寸均值为390mm,扶手的宽度应略大于肩宽,确定扶手的宽度为480mm,见图1。

    3)容脚空间的设计。当清洁工人使用扫地机进行工作时,以往的扫地机的设计并没有考虑或很少考虑容脚空间的人性化设计,清洁工人在使用时,脚尖会经常与车体后部相撞,影响清洁工人的工作效率。当人手扶扫地机工作时,应该有一个合理的向前倾斜的容脚空间,见图2,以便清洁工人的正常工作;同样的根据人机工程学的理论,同时考虑功能修正量与心理修正量采确定容脚空间的尺寸,因此其尺寸为120mm。尺寸的确定过程基本同1)、2)相同,这里不再赘述。

    4)色彩设计。色彩能引起人的情绪变化,合理的色彩搭配可使人心情愉快,保持良好的精神状态;杂乱而刺目的色彩影响人正常的心理情绪,对人的健康产生损害。色彩会引起人们心理、情绪、情感及认知上的变化,所以可用色彩调节来避免不利的影响,提高工作效率。如白、红的搭配,给人清洁感觉的同时又赋予清洁工人工作的热情,而且,在马路上工作时,鲜明的色彩对比也能起到警示的作用,以免发生意外事故。白和蓝、白和黄等的搭配也具有同样的视觉效果。

    2.2功能区的布局

    通过对多位清扫工人的实际访谈,对小型道路扫地机的使用方式、功能的分析,在对其进行设计日寸主要考虑到以下3个功能区。

    1)垃圾箱的布局。现有的扫地机的垃圾箱置于车体内,需要打开扫地机的前盖才能将垃圾取出,而且是一次性全部取出。工作难度虽然不大,但是工作量大,经常需要踮起脚尖,费力地打开前盖,增加了清洁工人的疲劳感,所以这是一个需要创新的地方。新的设计中把垃圾箱置于扫地机的两侧,垃圾也相应地被分成了2部分,分散了垃圾的重量,并且采用抽拉的方式,在取垃圾时能够很大程度地减轻疲劳感。

    2)工具箱的设计。在扫地机的上部,见图2,可以为清洁工人们设计储放私人物品的储备箱。工具箱的打开方式采用弹开的方式,当用钥匙开启后,将会自动弹起,很方便。把工具箱安置在上部,使之与垃圾箱分开,真正的为清洁工人提供一个干干净净的工具箱,这无论是在造型上还是心理上都充分体现了造型设计的人性化原则。这一点在对清扫工人的访谈中也得到了充分的肯定。

    3)仪表盘的设计。把仪表盘设计在扶手上部,用于显示电量和垃圾量的界面。简洁的仪表盘设计在显眼的位置,使清洁工人对扫地机的工作状态一目了然,能够及时为之充电,及时清除垃圾箱内的垃圾。显示装置的设计需要参照一定的基本原则,例如根据使用顺序进行设计、根据功能进行设计、根据重要性进行设计等,此处仪表盘的设计,根据扫地机内部功能的需要进行的。

    2.3小型道路扫地机总体造型设计

    产品形态除了满足效用功能的需求外,还具有高层次的审美属性,在心理上给人以不同程度的情感愉悦和精神享受,真正做到技术与艺术的完美结合。具体而言,产品的形态给人的感觉丰富多彩:有的富有亲和力;有的富有很强的感染力;有的让人觉得可爱;有的则是严肃的;有的具有强壮的体格、豪放的气质;有的表达具象的生命力;也有的凸现抽象的美感。而且产品造型传达给人的不单是直观的心理感受,随着使用者对产品形象或符号的全面理解,心理感受会不断地被挖掘而深入。此款扫地机的造型设计也是如此。在给人们留下深刻印象的同时,心理上还应让人们产生了一种效应,即绿色环保的启示。

    在审美性的设计中,此款扫地机造型设计简洁、大方,采用流畅的线条,给人柔和的感觉,增加了扫地机的亲和力,降低了清洁工人的疲劳感,让扫地机不再是纯粹的垃圾车或让人们避而远之的环保设备,而是一款富有生命力、亲和力的小型电动道路扫地机,并且能体现一个城市、小区、企业的良好形象。这款扫地机造型的创新设计,使人一见难忘,不仅是城市绿色环保的工具,而且亮丽了都市的风景…。与市场上现有的扫地机造型设计相比较,本文提出的基于人机工程学的小型道路扫地机的造型设计有了很大的改进。从表2中可以清晰地看出新设计的优势。

    基于以上设计思路进行的小型道路扫地机造型设计,在2007年9月获得了外观专利证书,专利号:ZL200630043889.8,图3展示了立体图。

3结语

    本文基于人机工程学的理论,对小型道路扫地机的造型进行了创新设计。人性化和审美性的设计理念在此次造型设计中得到了一定的体现。

    扶手高度、觅度的尺寸设计、容脚空间的尺寸设计、色彩设计、功能区的布局、整体造型设计等,都是从审美性的角度且以人机工程学的理论作为指导进行的造型设计,对人性化造型设计所涉及的每一方面都进行详尽的分析和研究,使这款扫地机的造型设计更加完备。

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