基于人體工程學(xué)的便攜式筆記本電腦支架的研究與設(shè)計(jì)

任順垚 楊亞超 張宇 牛梓宇 路鍵平

摘 要：在日常生活中，筆記本電腦作為移動(dòng)辦公人員及大學(xué)生工作學(xué)習(xí)的必備工具，存在散熱能力不足、屏幕高度不可調(diào)等問(wèn)題。為降低這些問(wèn)題對(duì)筆記本電腦使用體驗(yàn)的影響，文章以移動(dòng)辦公人員為目標(biāo)對(duì)象，以筆記本電腦支架市場(chǎng)為參照市場(chǎng)，從人體工程學(xué)的角度出發(fā)，結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)思想展開設(shè)計(jì)研究，設(shè)計(jì)出一種模塊化的便攜式筆記本電腦支架。該電腦支架由主體支架、可拆卸式散熱風(fēng)扇、手機(jī)輔助支架三部分硬件及其對(duì)應(yīng)的軟件組成，主體支架用于調(diào)節(jié)顯示器高度，并裝配散熱風(fēng)扇;散熱風(fēng)扇提供有內(nèi)置電源，可在不影響筆記本電腦續(xù)航的情況下輔助其散熱;手機(jī)輔助支架用于支起手機(jī)，方便顯示手機(jī)信息;軟件平臺(tái)上則可以更加方便快捷地控制散熱風(fēng)扇的各項(xiàng)配置參數(shù)。

關(guān)鍵詞：筆記本電腦;人體工程學(xué);模塊化;便攜

中圖分類號(hào)：TS665.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）08-086-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.043

目前，市場(chǎng)上的電腦支架種類繁多，雖各具優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)用范圍較為局限，功能較為單一。如床上用的懶人支架，支架笨重龐大，使用范圍受限，不可隨身攜帶。體積小而便于攜帶的支架如雙面膠支架、塑料支架等，容易丟失，不牢靠。

針對(duì)當(dāng)前存在的這些問(wèn)題，在充分考慮市場(chǎng)環(huán)境的條件下，筆者通過(guò)對(duì)目標(biāo)人群進(jìn)行調(diào)研，對(duì)該便攜式電腦支架采用模塊化設(shè)計(jì)思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，將電腦支架的必備功能進(jìn)行模塊化拆分，主要拆分為主體支架、可拆卸式風(fēng)扇、手機(jī)輔助支架三部分。為提升產(chǎn)品的使用體驗(yàn)，為可拆卸式散熱風(fēng)扇增加獨(dú)立電源，對(duì)軟件平臺(tái)增加對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序。一方面，可以在不影響筆記本電腦續(xù)航的條件下提供散熱能力;另一方面，可以通過(guò)軟件，更加方便地控制風(fēng)扇的各項(xiàng)參數(shù)。

1 市場(chǎng)環(huán)境分析

筆者通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市面上的電腦支架大部分為固定式電腦支架，如圖1所示。這種支架本身比較笨重，不方便攜帶，而且不可調(diào)節(jié)，沒(méi)有輔助降溫風(fēng)扇。

2 設(shè)計(jì)定位

2.1 使用環(huán)境定位

滿足正常的工作環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境要求，以筆記本電腦作為主要生產(chǎn)力工具，便于和筆記本電腦一起放進(jìn)電腦包中。

2.2 功能定位

支撐筆記本，抬高屏幕顯示高度。

進(jìn)行輔助散熱，持續(xù)高溫容易導(dǎo)致筆記本電腦的使用壽命和性能受到影響。當(dāng)硬件長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)時(shí)，硬件的老化速度會(huì)加快，同時(shí)運(yùn)行速度降低[3]。本款支架的散熱系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電腦溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使用內(nèi)置電源，不影響筆記本電腦本身續(xù)航。

2.3 造型定位

產(chǎn)品造型定位為可折疊式骨架結(jié)構(gòu)，各個(gè)組件可拆卸。

2.4 色彩選擇

色彩可以直接影響用戶的視覺(jué)感官，沖突強(qiáng)烈的色彩搭配則會(huì)造成用戶視覺(jué)疲勞。采用顏色沖突不強(qiáng)且充滿未來(lái)感的銀灰色，不會(huì)對(duì)用戶眼部造成較強(qiáng)烈的視覺(jué)刺激，且該顏色可以適配不同色系的電腦[1]。

3 人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)原理

人機(jī)工程學(xué)是建立在許多學(xué)科基礎(chǔ)上的一門交叉性學(xué)科。目前，最流行的定義為：人機(jī)工程學(xué)是研究人在工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的因素，研究系統(tǒng)中各組成部分的相互作用，研究在工作、生活和休假時(shí)間，如何統(tǒng)一考慮工作效率、健康、安全和舒適等問(wèn)題的學(xué)科[2]。

在人機(jī)系統(tǒng)中，應(yīng)是以人為中心，以適應(yīng)用戶的活動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

抬高筆記本電腦的高度以擴(kuò)大機(jī)身底部空間，便于空氣流通，避免熱量聚集，達(dá)到初步散熱的效果[2]。

筆記本電腦屏幕較低，用戶在看電腦屏幕時(shí)會(huì)不自覺(jué)低頭，長(zhǎng)時(shí)間下則會(huì)引發(fā)頸椎與腰椎疲勞。產(chǎn)品可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)筆記本電腦的支撐角度，滿足不同用戶的使用需求。

4 最終實(shí)現(xiàn)方案

支架整體裝配有硅膠墊，易折疊，大小適宜，方便攜帶。支架的配套程序可以調(diào)節(jié)背夾風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇的定時(shí)功能等。

5 功能介紹

該支架由主體支架、輔助支架、輔助風(fēng)扇三個(gè)模塊組成。

主體支架由鋁合金材質(zhì)打造并且可以組裝到一起，材料輕便、方便攜帶，適合辦公人員外出工作時(shí)收納使用。電腦支架和輔助支架下側(cè)都有多個(gè)凹槽，工作人員可以根據(jù)工作環(huán)境的不同，進(jìn)行相關(guān)檔位的調(diào)節(jié)，能在一定程度上緩解辦公人員頸椎處的壓力。

5.1 主體支架

主體支架采用鋁合金材質(zhì)打造，整體采用三角形框架結(jié)構(gòu)，使得支架在具有強(qiáng)大穩(wěn)定性的同時(shí)，更加輕巧。支架的各個(gè)銜接處都安裝有防滑硅膠墊且底部向上呈彎曲狀，可以防止因電腦滑落而造成的不必要的損失。主體支架樣例如圖2所示。

支架底部有多個(gè)凹槽，可以使支架進(jìn)行多檔調(diào)節(jié)。同時(shí)，支架左右兩側(cè)可向內(nèi)進(jìn)行折疊。

5.2 背夾風(fēng)扇

背夾風(fēng)扇組裝在電腦支架的后側(cè)部分，其中裝有智能芯片。其可以與電腦或手機(jī)進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)智能控制，以此達(dá)到根據(jù)電腦溫度智能控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降溫的目的。

同時(shí)，背夾風(fēng)扇具有可拆卸性。如果想單獨(dú)使用背夾風(fēng)扇時(shí)，可以將其拆下來(lái)并使用手機(jī)中相關(guān)的控制軟件對(duì)其進(jìn)行定時(shí)開關(guān)等操作。風(fēng)扇中的供源部分有兩部分，可以使用蓄電池或者usb進(jìn)行充電使用。背夾風(fēng)扇樣例如圖3所示。

5.3 輔助支架

圖4為輔助支架側(cè)面圖，輔助支架具有多檔調(diào)節(jié)功能，下側(cè)支架上具有多個(gè)凹槽可進(jìn)行不同檔位的調(diào)節(jié)，使人們?cè)诠ぷ髦嗄軌蚋臃奖愕厥褂檬謾C(jī)。輔助支架上方裝有防滑硅膠墊，可以防止手機(jī)在使用途中滑落。

5.4 配套軟件

5.4.1 電腦端配套程序

電腦端軟件界面模塊圖如圖5所示。電腦端可以通過(guò)采集電腦各主要部件的溫度來(lái)指定合適的背夾風(fēng)扇散熱強(qiáng)度，以此適應(yīng)辦公者使用的各種環(huán)境。

其中，筆者對(duì)類似懸浮窗等小組件進(jìn)行了優(yōu)化，如圖6所示，使其具有多種不同的運(yùn)行狀態(tài)。

除此之外，電腦端還向用戶提供了一系列利于辦公的小功能，例如記錄人們的辦公時(shí)長(zhǎng)、待辦事項(xiàng)和待辦任務(wù)等。

5.4.2 手機(jī)端配套程序

手機(jī)端與電腦端數(shù)據(jù)互通，以此通過(guò)采集手機(jī)收到的各種信息發(fā)送給電腦，電腦收到后提示用戶。手機(jī)端軟件中包含了電腦端中的大部分功能，同時(shí)也在其原有基礎(chǔ)上增添了許多新的功能。因?yàn)楸硦A風(fēng)扇的可拆卸性，筆者單獨(dú)設(shè)計(jì)了可以控制背夾風(fēng)扇的相關(guān)功能塊，給人們?cè)谠餆岬沫h(huán)境中帶來(lái)可以控制的涼爽。手機(jī)端軟件界面如圖7所示。

6 結(jié)語(yǔ)

文章詳細(xì)介紹了一款基于人體工程學(xué)的便攜式筆記本電腦支架的研究與設(shè)計(jì)方案，對(duì)于需要移動(dòng)辦公的人員，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

在緩解用戶使用筆記本電腦造成的各項(xiàng)問(wèn)題的同時(shí)，由于其模塊化的設(shè)計(jì)，用戶可以使用不同的模塊組件滿足其不同的需求。其配套的軟件平臺(tái)將軟硬件的效能進(jìn)一步釋放，也是當(dāng)前萬(wàn)物互聯(lián)的一大趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡雨霞，石海林.色彩構(gòu)成和視覺(jué)心理在工業(yè)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J].設(shè)計(jì)，2016（9）：128-129.

[2] 曾宇輝，張?jiān)?工業(yè)設(shè)計(jì)在通信產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2013（3）：125-127.

[3] 趙蕊，何文孝，熊浚儒.基于單片機(jī)的人體工學(xué)電腦支架研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2019，16（11）：103-104.