基于用户体验的手持圆管抛光工具设计

杨九瑞,杨洪君,李婷婷,黄雨晨

基于用户体验的手持圆管抛光工具设计

杨九瑞,杨洪君,李婷婷,黄雨晨

（北京服装学院，北京 100029）

文章分析了功能产品的用户体验模型涉及的要素，对手动工具类产品的用户体验要素进行了对照分析，并在此基础上，以手持圆管抛光机的用户体验设计为例，分析了具体的设计内容，提出了设计方案。

用户研究；用户体验；手动工具

引言

科学技术的发展、社会的进步，使得人们在物质需求得到满足后更注重精神需求，以用户为中心的产品设计理论已经得到广泛应用，产品设计从对物的关注越来越转向对人的关注。用户体验与以用户为中心的产品设计理念相吻合，从用户的需求出发，将文化与技术融入产品设计，综合考虑产品的外观形态、结构、材质、加工工艺等及用户的心理和生理需求、产品使用环境和使用方式等诸多因素而形成一种创造性行为，为用户呈现一种全新的产品体验模式，是产品创新设计的一种新思路。

一、用户体验

（一）体验

体验是心理学的一个重要概念，是人的精神生活的重要内容之一，体验的获取与人的意识、经验和感觉器官有密切联系，是体验者用自己的感觉器官对人或事进行感受、了解的过程以及由此得到的结果，是建立在体验者内心感受的基础上的。

（二）用户体验

1.用户体验

对于功能性产品而言，用户体验是指“产品如何与外界发生联系并发挥作用”，也就是人们如何“接触”和“使用”产品①。用户体验从用户的第一眼接触这个产品开始就形成了，是用户在使用产品的过程中形成的所有的感受、知觉、认知印象等。从用户体验的角度出发，产品不再仅是产品的视觉感受，也不再是外观服从功能，而是要兼顾视觉和功能两方面的因素，同时解决产品使用中所面临的其他问题。

用户体验设计既可以用于对产品进行改进完善，也用于全新产品的创新设计。本文中的手持圆管抛光机的创新设计，属于对现有产品的改进。

2.用户体验要素

用户体验要素有多种分析结果。2004年Robert Rubinoff提出了一个产品用户体验评价/度量模型，（网站的）用户体验主要由四个因素组成：品牌、可用性、功能、内容②。通过对功能性产品的分析，其用户体验的具体内容对应如下：

（1）品牌：包括产品中所有审美相关的项目（如外观形态、色彩、肌理、产品语义等等），和用户的体验感受。

（2）可用性：产品具有良好的可用性；主要表现为：

1）产品容易被用户理解；

2）操作易于学习；

3）减少用户工作量，最小化用户负担。

工作可靠，不易出错。

图1 外观结构设计草案

图2 电机带动抛光头摆动示意图

（3）功能：包括所有交流和操作界面。它提供给所有最终用户服务具有良好的交互性，便于用户完成特定的工作。

（4）内容：对功能产品而言，这部分对应的主要是产品的具体内部结构。

根据以上分析，功能性产品的产品用户体验评价/度量模型可以用品牌、可用性、功能、结构等四个方面呈现，这四个要素的综合，使产品具有更好的用户体验。

（三）用户研究

用户研究是获取用户需求一个重要环节。用户体验要求必须要了解产品的用户及他们的心理和行为需求。手持圆管抛光机的用户就是完成圆管抛光工作的操作者。

不同产品的功能不同、结构不同，其设计流程也会有很大不同。手动工具类产品的功能和结构较为简单，涉及到人的生理和解剖特性主要集中在手臂部分，其设计与用户特性，包括心理、生理及手臂部分的解剖特点具有直接联系。在其创新设计过程中，用户行为和用户任务、用户在使用产品时形成的交互关系是主要考虑的内容，并可以此为依据，进行新产品设计。

（四）以用户为中心的任务分析法

任务分析要以用户为中心，考虑到用户的生理、心理和行为等方面的特征，满足用户生理和心理上的需求③。对任务主要采取两种处理方式：简化任务结构、建立正确的人机适配关系。

在手持圆管抛光机的设计中，用户研究主要运用的方法就是以用户为中心的任务分析法。

二、手持圆管抛光机的用户需求

（一）用户行为分析

手持圆管抛光机是具有特定功能的产品，主要是用于处理一些固定的、大型的结构中的一些诸如焊接连接处的打磨抛光问题的。用户的任务就是将处于不同空间位置的连接结构打磨抛光。作为抛光对象来说，圆管的形状比较特殊，需要进行360°的抛光。对于固定不能移动位置的产品，例如楼梯扶手等，用户在工作过程中，需要不断调整身体和手的方向，甚至有时会扭曲身体，才能实现完全抛光。这些不恰当的操作姿势，会增加操作的疲劳程度，严重时，还会造成疾病。

同时，在抛光对象尺寸变化时，方便的调节可以简化用户的操作。

（二）用户任务分析

根据用户行为分析，用户任务结构的简化处理可以采用改变任务性质的方式，即产品的使用方式的变化：既能让操作更舒适，还能适应不同抛光对象的调节。在人机适配关系中，考虑到保持手腕顺直的人机设计原则，对操作界面进行创新设计。

（三）用户需求

进一步总结用户需求：

1.当抛光对象处于在不同位置，能保持或大体保持用户手腕顺直，以减少因为姿势不当带来身体多方面的损伤。

2.当需要打磨不同的结构尺寸，需要能方便调，以适应抛光结构尺寸的变化。

三、手持圆管抛光机用户体验

（一）品牌

产品形态设计以“手柄+抛光头”的T型结构为主体结构，要求外形简洁、圆润，形态的视觉引导效果好，色彩搭配适合工作环境，具有良好的视觉效果。

（二）可用性

手持圆管抛光机的可用性与产品功能界面和结构由密切联系。

根据用户需求，手持圆管抛光机的可用性主要体现在:

1.控制手柄使用：在面对不同位置的抛光对象时，可以调节手柄角度，保持手腕顺直或大体顺直。

2.方便调节抛光砂纸的松紧，可以抛光一定尺寸范围内的圆管。

（三）功能

根据用户需求和可用性要求，手持圆管抛光机的操作界面设计主要考虑下面内容：

1. 改变任务性质：是通过改变手柄与抛光头的形态和相对位置关系，改变操作方式。

2.实现正确的人机适配：采用可以调整手柄角度的方式，以保持用户手腕顺直或大体顺直，减少劳动强度。

3.方便调节打磨砂纸松紧度，以适应一定尺寸范围的圆管抛光。

（四）结构

合理的结构设计可以提升产品可用性，改善产品功能。同时，也对产品外观形象具有很大的影响。

1.外观的结构

外观的结构是指手持部分和抛光头的结构。（图1）

草案主要以变形的T型结构为主要形态，抛光头为半圆形式，以适应抛光对象。整体形态比较简洁、流畅。

2.手柄与抛光头联接结构

方便和简化操作是用户体验中常见的、也是重要的问题。要达到这样的效果，就需要在产品结构和操作界面上进行设计。这里面的主要问题就是手柄与抛光头联接转轴结构的考虑。

联接结构关系着两方面内容，一是满足人机适配的要求：在手持工具设计中，人机交互的基本原则之一，就是尽量保持用户的手腕顺直。减少一些不恰当的操作姿势，可以尽量减小对身体的伤害，也会增加用户体验的效果。二是保证产品的基本运动需求：即实现抛光头的摆动运动和施力作用。

（1）实现抛光头运动，考虑摆动运动的实现方式

抛光头与主手柄之间要有相对的摆动，以实现抛光任务。根据产品主要形态，相对摆动的实现，考虑了两种方式：

1）由电机直接带动抛光头转动，摆动由电路板控制电机实现。（图2）

2）是由电机带动机械机构做摆动动作，抛光头装在摆动机构上，随之摆动。（图3）

经过比较，最终方案选定的是电路板控制、电机直接带动的摆动方式。（图2）

（2）保持用户手腕顺直，则考虑设计2个手柄，调整主手柄与抛光头角度时，增加小手柄的应用。

手柄有握持和施力两个作用。为保持用户手腕顺直，需要调整主手柄与抛光头的角度，但施力效果在一些角度下会受到影响。此时，需要侧面小手柄辅助施力，来保证抛光效果。此外，考虑到用户左右手不同的操作习惯，或操作中左右手的交替使用，小手柄设计在主手柄中间位置，以方便使用。小手柄不用时，可以折叠收起。（图4）

图3a 机构带动抛光头摆动示意图：摆动机构

图3b 机构带动抛光头摆动示意图：摆动抛光头

图4a 手持圆管抛光机设计方案：小手柄折叠状态

图4b 手持圆管抛光机设计方案：小手柄打开状态

四、手持圆管机具体结构设计

手持圆管抛光机最终设计方案。（图4）

为了更好地适应抛光对象的圆形结构，本设计中，抛光头采用半圆结构。打磨砂纸以履带的形式一端固定在半圆支架上，一端设有四档调节，可按照被抛光圆管直径，调节抛光带的松紧度，以可以更好地贴合圆管外壁，获得更好的抛光效果。

电机带动抛光头摆动，带动打磨砂纸与抛光物产生摩擦，因为砂纸有一定的弹性，当砂纸打磨圆形管状产品时自然会贴附到圆弧面上进行打磨抛光。

方案中主手柄的角度可以调节。手柄的使用方式，可以根据需要分别选用。

结语

用户体验设计更加注重人的需求，从人与产品的联系出发考虑设计，提高了产品使用的便利，使产品功能得到完善与扩展，也提升了用户使用产品时的体验感受有。

由此可见，用户体验体现了以人为本的设计思想，对功能产品的创新设计具有重要作用。

项目来源：北京服装学院2016年研究生教育教学改革项目

注释：

① [美]Jesse James Garrett . 用户体验要素——以用户为中心的产品设计（原书第2版）[M]. 范晓燕，译.北京：机械工业出版社，2011：6.

②Robert Rubinoff. How To Quantify The User Experience[EB/OL].[2004-04-21] https://www.sitepoint.com/quantify-user-experience/.

③ 罗仕鉴，朱上上. 用户体验与产品创新设计[M].北京：机械工业出版社，2010：89.

[1] [美] Neil Sclater Nicholas P.Chironis，编.机械设计实用机构与装置图册（原书第5版）[M]. 邹平，译. 北京：机械工业出版社，2014.12.

The Design of Holding a Pipe Polishing Tool Based on the User Experience

YANG Jiu-rui,YANG Hong-jun,LI Ting-ting,HUANG Yu-chen
（Beijing Institute of Fashion Technology,Beijing 100029,China）

For Functional product, the factors of the user experience of elements are analyzed，And the user experience elements of hand tools are compared. On this basis, by hand-holding pipe polishing machine user experience design as an example, analyzed the specific design content, design scheme is proposed.

user research; user experience; hand tools

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A

1008-2832(2017)03-0095-03

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