仿生设计在气钉枪创新设计中的应用研究

杜兆勇 （广州大学华软软件学院 510900；湖北工业大学 430000）

仿生设计在气钉枪创新设计中的应用研究

杜兆勇 （广州大学华软软件学院 510900；湖北工业大学 430000）

伴随着现代工业的高速发展，气钉枪在现代家装业、手工制造业等领域的应用越来越广泛，具有快速、省时、省力等特点，极大地提高了工作效率。通过对使用气钉枪的切身体会和对现有市场产品的调研，对原来产品进行外观造型设计。在造型上，根据该气钉枪的内部构造，采用工业设计中的仿生设计法，对于自然生活中，一些常见的，优美的形态进行概括、提炼、简化、变形，而获得到产品外观形态。设计出形态美观动感、色彩和谐明快的气钉枪。在设计的使用方式上，更要体现人性化，从人机工程上对现有气钉枪的设计弊端进行分析、概括和提炼，总结一套新的产品设计方案。在解决产品问题的同时，并运用人机设计使气钉枪的使用更加方便，提高工作效率，造型更加现代化、时代化，摆脱了以往呆板的传统气钉枪设计概念，从而实现了耳目一新的视觉及使用效果，方便了使用。在选材上及细节上充分考虑到防滑设计，最大程度减轻产品重量，使其在使用时更加稳健。经过上述设计，最终获得一款造型美观、使用方便、现代化的全新产品。

仿生设计；气钉枪；外观造型

伴随着现代工业的高速发展，仿生学在各种领域中都获得了广泛的运用，而气钉枪在现代家装业、手工制造业等领域的应用越来越广泛，具有快速、省时、省力等特点，极大地提高了工作效率。然而，使用过气钉枪的人可以感觉到，气钉枪依然有很高的提升空间和需要解决的问题，比如：如何将钉枪与气泵相结合，消除噪音；如何使其向简便易用方向发展；如何在人机工程技术上更人性化等等。在当今这个大力发展工业设计的时代，外观造型设计成为当下气钉枪制造业的一大竞争点。

一、研究目的

通过一些设计，我们希望用工业设计中的仿生设计法，对于自然生活中，一些常见的，优美的形态进行概括、提炼、简化、变形，而获得到产品外观形态。设计出形态美观动感、色彩和谐明快的气钉枪。采用自然中的生物，例如啄木鸟进行相应的设计，在结构上，以站立的啄木鸟为原型，站立式，其肚子作为气钉枪的手柄，啄木鸟的嘴部作为气钉枪的出口，使得气钉枪的冲击更加强劲或者准确。在设计的使用方式上，更要体现人性化，从人机工程上对现有气钉枪的设计弊端进行分析、概括和提炼，总结一套新的产品设计方案。由于鸟类的肚子较为大，所以说在设计的时候，将机器部分主要使用在手柄处，使得产品更加的生动且贴合主题。目的是运用人机设计使气钉枪的使用更加方便，提高工作效率，使得我们设计出的气钉枪，既有设计的美感，也符合相应的人机工程学的要求，同时，再行能上争取进行更大的改进，提高其工作效率。

二、市场调查与发展趋势

国内外的研究现状

1.国外：

五十多年前，SENCO（顺高）发明了全球第一把气动钉枪

1965，博茨第Bostitch公司生产了第1台卷钉枪；

1986，史丹利stanley收购了博茨第。

2.国内：

虽然国外钉枪在历史、技术、质量等方面远远领先于我们国内水平，但在常规型号产品上，国内产品目前也取得了比较大的进步，常规产品90%以上的市场份额已经国产化。

90年代初，台湾人到重庆投资了第1个钉枪厂，开始了我国大陆制造钉枪的先河。

经过近20年发展，目前大陆的企业：

A、重庆弘愿（国内，国外市场）、台州大江（国外市场为主）、台州荣鹏（国外市场）、佛山百力特（广东-美特，内销为主）

B、浙江中杰、浙江大工匠、重庆大环、

C、浙江东亚、浙江方大、成都弗奥、广东明辉、乐清巨成、乐清华创、乐清长城、台州枪宝、台州神匠（德国大力神、上海哲禹）、重庆虎跃、重庆亚工（渝工）、重庆先德、永康大德（旭光、美心）

主要产地：重庆、浙江、广东

总的来讲， 钉枪在国内还处于发展的初期阶段，从历史、基础制造水平、研发技术等都离美国、德国、日本、韩国的技术水平还有相当大的差距。而目前，发达国家象美国、日本、德国因人力成本等原因基本都不愿意再生产这类产品，他们急待产业转移，这给我们提供了历史性的机遇。

通过我们对于现有市场已有气钉枪的调查了解，发现：

1.枪体外壳将更多使用新材料，如航空铝材料，使枪体更轻巧

2.为提高生产效率，气动打钉枪原件拉钉速度、输出力将提高。

3.气动装置向降低噪音和后座力方向发展，气动原件向无油润滑原件方向发展

4.为提高工业自动化设备的可靠性、气动拉钉枪原件向高质量、高寿命和高精度方向发展。

气钉枪的发展，到今天已基本解决传统的费时耗力等缺点，不管国内还是国外，这种技术已达到一定的阶段，各个产品性能大同小异。然而，使用过气钉枪的人可以感觉到，气钉枪依然有很高的提升空间和需要解决的问题，比如：如何将钉枪与气泵相结合，消除噪音；如何使其向简便易用方向发展；如何在人机工程技术上更人性化等等。国内仪器在性能上已达到和超过国外厂商，但在工业设计方面还有一定差距。

由此可见，气钉枪未来的发展趋势显而易见，在大力发展工业设计，提倡自主创新的今天，它的提升空间非常大，设计点很多，无论从外观造型设计还是通过改变其内部结构来使气钉枪简易化，都可以通过加入新的设计元素和工业设计的理念使气钉枪更加现代化，简易化。

三、存在的问题

通过人机分析，我们得知，人手是由骨、动脉、神经、韧带和肌腱等组成的复杂结构，手指由小臂的腕骨伸肌和屈肌控制，这些肌肉由跨过腕道的腱连到手指，而腕道由手背骨和相对的横向腕韧带形成，通过腕道的还有各种人手具有极大的灵活性。从抓握动作来看，可分为着力抓握和精确抓握。着力抓握时，可分为力与小臂平行（如锯），与小臂成夹角（如锤击）及扭力（如使用螺丝起子）。精确抓握时，工具由手指和拇指的屈肌夹住。精确抓握一般用于控制性作业（如小刀、铅笔）。操作工具时，动作不应同时具有着力与控制两种性质，因为在着力状态让肌肉也起控制作用会加速疲劳，降低效率。动脉和神经。腕骨与小臂上的桡骨及尺骨相连，桡骨连向拇指一侧，而尺骨连向小指一侧。

纵观现有市场上产品，大部分气钉枪的造型比较单一，大致一样，呈现出由内部结构决定产品外观的制造，从而出现造型单一类似的特点，毫无设计感，没有创新。给人呈现一种器械感，让人觉得冰冷，有一定的距离感。很多制造商和设计师在当下的社会背景中，面对工业产品宁肯坚守旧的设计理念，也不愿意冒风险去开发创新型产品，或许如何制造出最大利润的产品，才是他们的设计理念。

在色彩上，一味追求工业产品的严谨性、稳定性，我们不能否认这种做法，但是这也足够成为制约气钉枪发展的一个重要因素。许多制造商不会花费很大的时间去研究工业产品的色彩搭配情况。

此外，在所有的操作者中，很大一部分人不会去爱惜这种工具，就是因为它给人一种冰冷感，疏远感，加之大部分的从业人员，基本上属于技工一类的人群，文化水平不高，对外观、审美和人机等方面要求不高，只要能正常使用就行，同样是阻碍产品更好的去发展的一个制约因素。

四、解决问题

因此在设计的过程中，需注意以下几点：

1.手工具的大小、形状、表面状况应与人手的尺寸和解剖条件适应。

2.使用时能保持手腕顺直；避免掌心受压过大；尽量由手部大小鱼际肌、虎口等部位分担压力。

3.避免手指反复弯曲扳动操作；避免或减少肌肉的“静态施力”。使用手工具时的姿势、体位应自然、舒适，符合手和手臂的施力特性。

4.不能让同一束肌肉即进行精确控制，又出很大力量。

5.注意照顾女性，左手优势者等群体的特性和需要。

五、结语

通过此次对于气钉枪外观的设计，我们希望改变现有气钉枪呆板，古板的现状，使其形态美观动感、色彩和谐明快，并且，通过人机工程学的分析，使得气钉枪充满曲线，体现其设计美感，通过材料的选择，是使用者更加舒适的使用，从外观设计方面，提高使用的舒适性以提高工作的效率。

[1]吴翔.产品系统设计[M].中国轻工业出版社，2003.8.

[2]郑军等.气钉枪数字化工业设计研究及应用[J].中国科教期刊学会，2010.

[3]江波.曲延瑞，析工业设计方法和产品造型关系[J].艺术探索，2003（02）.

[4]朱钟炎.产品造型设计教程[M].武汉：湖北美术出版社，2006.

[5]陈利洁.产业机械的色彩特征与应用研究[D].东华大学，2007.

[6]何爽.工业设计中的造形与造型[J].出版与印刷，2005.（04）.

[7]鲁晓波等.工业设计程序与方法[M].北京：清华大学出版社，2005

[8]江湘芸等.设计材料及加工工艺[M].北京：北京理工大学，2008.

[9]陈利洁.产业机械的色彩特征与应用研究[D].东华大学，2007.

[10]户原春彦.防振橡胶及其应用[M].北京：中国铁道出版社，1982.