理論的地面清潔工具的發展分析

文/東北大學機械學院工業設計專業 蔣瑤希 葛瓊穎 趙新軍

1 引言

人類自誕生以來從未停止過對美與整潔的追求，家用清潔工具作為家庭清潔的輔助幫手，是每個家庭必不可缺的必需品。它給人們的清掃工作帶來了便捷，為人們的生活增添一份清爽。隨著社會和經濟發展，生活水平日益提高，人們對家用產品的要求不再只停留在實現基本功能上，而是追求更人性化。交互式的使用體驗，在提高生活品質的同時讓家務不再勞累。本文基于TRIZ理論分析家用地面清潔工具的發展與演變，進而預測未來家用地面清潔工具的發展趨勢，為該產品進一步的設計生產提供有價值的理論參考。

2 地面清潔工具的誕生和發展演變

2.1 孕育時期

早在原始社會，人們便開始思考如何能將地面上的垃圾輕松移去，保證周圍環境的整潔，他們把草木枝條聚成捆，用它去“劃拉”，將散落的垃圾聚集成堆，這便是掃帚最初的雛形。

2.2 正式誕生

在中國的夏朝時期，人們從受傷野雞拖地爬行受到啟發，用雞毛做成了第一把掃把，即雞毛撣子（圖1）。由于使用的雞毛太軟不耐磨損，人們又換上竹條、草等材料，將其改制為耐用的掃把。

圖1 雞毛撣子

2.3 發展階段

在十八世紀的美國，由于富蘭克林政府對高粱栽植產業的推廣，一次新的嘗試推動了掃把的發展，美洲、歐洲乃至世界各地開始應用一種用高粱穗做的掃把。

2.4 近代現況

隨著人們生活水平的不斷提高，掃把的用料也越來越考究，也更加細分，包括清掃衣服、衣柜、木質地板等專用的小掃把。但除了增加了掃把的大小，改進了材質，在其他方面并未做出太大的改變；

最近幾十年，由于科技的進步，才對于掃帚這一傳統工具有了一些質的變化，增加了一些功能，并考慮了多種使用情景，且演變出了吸塵器和掃地機器人。

3 基于TRIZ理論的地面清潔工具的發展分析

隨著人們更加關注設計的交互體驗與人性化關懷，地面清潔工具的發展也更加多元化，人們對地面清潔工具的要求也越來越高。

3.1 獨立站立的掃把

掃帚不用時總是只能靠墻，這多少有些麻煩，這把可以直立的掃帚，只要向下施力便可折疊掃帚頭，再順時針方向旋轉一下把手，掃帚便可以穩固直立。使用時，只需逆時針旋轉把手，再將掃帚頭調整到工作狀態即可。這款掃把的設計運用了TRIZ理論中空間維數變化原理和自服務原理。站立著的掃帚解決了收納的問題，同時也讓掃帚的取用變得方便順手，見圖2。

圖2 站立掃把

圖3 Ropo掃把

圖4 多用掃把

圖5 可發光掃把

圖6 可分離掃把

Ropo是一款不倒的掃帚畚箕組合：造型非常漂亮，就像是一顆洋蔥頭，但思路和孩提時玩的不倒翁類似，將底部變成球形，并將重心下移，于是，整個畚箕可以完全憑借自己站立，即便你去碰它一下，它也能恢復直立。這款掃把的設計運用了TRIZ理論中的組合原理、曲面化原理和局部質量原理，在不使用的時候，掃把和簸箕組合，共同完成直立。將底部變成球形，將中心下移，下部質量變大，使之可自然直立見圖3。

3.2 多用掃把

如圖4所示，這款新式漏斗掃把出自設計師Li Weisi之手，由掃把頭、漏斗以及金屬手柄構成。掃把頭采用了可伸縮設計，通過金屬手柄，可以控制掃把頭伸出或者縮進。在掃把頭上，帶有橡膠材質的漏斗，嵌套在金屬桿上。在使用的時候，非常簡單，只需要轉動金屬桿，先將掃把頭轉出，然后清除高處墻角的灰塵。這款掃把運用了TRIZ理論中多用性原則、自服務原則和嵌套原則。通過自身結構的改變，掃把不再單單清掃地面，也可清掃高處墻角的灰塵。同時伸縮結構，節省空間。

家中柜子、床底等底部區域常常是不容易清理的死角，因其空間狹小、易被物體遮蔽，把體積大的家具搬運、移動時再清掃，費時費力，增加清掃困擾。Lighting-up的發明，如圖5所示，把手電筒與掃把相結合，解決陰暗處照明的問題。這支會發光的掃把是將開關、電池設計在掃把的握柄，以LED照明，打開開關后掃把的刷毛會發亮照明，照亮被各式家具遮蔽的角落。該設計運用了TRIZ理論中多用性原則和顏色改變原則，在掃把上面加入手電筒的功能，使得暗處變亮，從而解決了清掃暗處的問題，不需要單獨再拿手電筒，讓清掃變得容易。

3.3 具有“先見之明”的掃把

弧形掃把的設計考慮到灰塵和一些重量輕的垃圾可能隨著人們掃地的動作，從掃把兩側飛走，人們必須重復清潔，增加了清潔工作量。此款掃把將掃把頭設計成弧形，防止垃圾從兩側飛走。該設計運用了TRIZ理論中預先作用原理和曲面化原理，通過改變掃把頭的結構，將掃把頭由直線變成曲線結構，使灰塵和細小垃圾不會從掃把頭兩側飛走，使垃圾清理更加方便，進一步提高了清潔效率。

在清掃的過程中，頭發和一些線狀垃圾很容易纏在掃把頭上，影響清潔效率，有時纏在掃把頭上的垃圾會四處亂飛影響后面的清潔工作。如圖6所示可分離掃把將掃把和簸箕結合，在簸箕上加鋸齒物，幫助掃把“順毛”，使得清潔更加方便簡單。該設計運用了TRIZ理論中的分割原理、組合原理和借助中介物原理，借助簸箕，利用簸箕的特殊結構，使得掃把頭上纏繞的雜物更容易與掃把頭分離，同時將垃圾掃進簸箕里，使得清理更加容易。

3.4 三合一掃把

如圖8所示的三合一掃把，用于清掃窗臺、家具等小面積的地方。它的外形設計非常漂亮，由天然馬鬃和山毛櫸制作的掃帚和注塑成型的簸箕。在簸箕把上還有一個小孔，掃帚把可以插入這個孔中進行收納，而更重要的是這個孔可以用來向垃圾袋傾倒簸箕上的垃圾，這樣做可以更好地避免垃圾四處掉落。該設計運用了TRIZ理論的組合原理、曲面化原理和嵌套原理。通過改變簸箕的結構，在上面加圓柱曲面，掃把穿過孔，使得掃把收納、垃圾清理更加方便，同時同柱面可當把手使用，使工作達到最佳狀態。

4 未來地面清潔工具的發展趨勢分析

通過對掃把的歷史、發展演變和基于TRIZ理論的研究，在掃把設計順應現階段科技與文化的發展狀況下，可以分析得出如下4個掃把的發展趨勢。

4.1 掃把的多功能性。掃把將在功能和形式上有更進一步的發展，作用不再局限于原有功能，除蜘網、擦玻璃等功能都會與其結合。如今雖然電子產品盛行，但是掃把依然不可替代，在不同的環境使用者對掃把有更加具體細微的要求，設計師在設計掃把時也應考慮使用者在不同使用環境的多種需求。

4.2 掃把的互動體驗性。使用者在使用掃把時，不再是簡單重復式的枯燥乏味的機械操作，而是讓使用者與掃把有更多的互動，并在使用過程中體會到勞動的樂趣，讓掃地不再是一個繁瑣的任務，而是一種充滿游戲感的體驗過程，并且滿足使用者心理需求。掃把設計會更加人性化、更注重交互，更加具有情懷

4.3 掃把的智能化。在物質與科技高速發展的今天，設計掃把時加入智能化設計，主要有兩個方面的發展方向。一是可以簡化人們的操作，減輕人們的勞動負擔，如現在已有的掃地器和掃地機器人等產品，在未來或許有更進一步的發展；二是加入AR、VR、MR等技術，掃地的過程與游戲結合，讓家務變成一種娛樂項目，在繁重的學習工作生活中讓人們放松一下。

4.4 掃把的教育意義。在素質教育日益受到重視的今天，教育孩子愛護干凈、熱愛勞動也是家長們不可忽視的內容。掃把有著悠久的歷史，并且作為日常可見的清潔工具，具有其特殊的地位與作用。

5 結論

不掃一室，何以掃天下。掃把的發展體現了諸多TRIZ理論的應用，它的發展規律反映了在物質條件日益豐富的今天，人們對產品的態度已經不再是單純的應用，而是希望使用過程更加舒適更加愉悅，甚至這個過程可以給予人們精神層面的滿足感，體現了人們對舒適整齊的生活環境、細致入微的生活體驗、高品質的生活的不斷追求與美好渴望。

掃把的存在是為了人們更好地生活，它的出現、普及、發展是歷史的選擇也是歷史的必然結果。掃把起于夏代，伴隨著人們走過秦皇漢武，走過唐宋元明，見證了朝代更迭、歷史興衰，歷史的煙塵滾滾而來，它走過的地方卻在煙塵中留下一片潔凈。掃把已陪伴人們幾個千年，雖然現在也有掃地機器人等現代電子產品出現，但就目前來看，短期之內，它仍然會成為人們生活必不可少的一部分，對其的設計和研究也會繼續前行。掃把最初的存在是為了讓人們掃去灰塵，有干凈之所可供生存，而如今，在霧霾頻頻的地方，在物欲橫流的世界，拿起掃把，掃去屋中灰塵，得一片窗明幾凈，掃去心中塵埃，還心底一片明凈。

[1]趙新軍.技術創新理論（TRIZ）及應用[M].北京：化學工業出版社，2004.

[2]關于打掃工具的歷史進程—百度文庫，https://wenku.baidu.com/view/

[3] 圖片來源，https://www.vcg.com/creative/805346721

[4]圖片來源，http://www.wowsai.com/zixun/8590-2-0.html/

[5]圖片來源，https://www.jjxsp.com/archives/1842.html/；

[6]圖片來源，http://www.zznews.gov.cn/news/2015/1218/197468.shtml/；

[7]圖片來源，http://tech.sina.com.cn/elec/znjj/new/2015-02-27/docichmifpx8841140.shtml/；

[8]圖片來源，http://go.cndesign.com/；

[9]圖片來源，http://www.visionunion.com/article.jsp?code=201307030026/；