儿童鼠标创新设计解析

儿童鼠标设计的基本方法

人机工程学在本质上就是使用户在使用产品的过程中尽量保持人体的自然放松状态，避免出现过多的强迫，从而降低长时间使用时身心的疲劳程度，最大限度地避免用户的健康伤害并提高用户的工作效率。对于手掌来说，其最自然的形态就是半握拳状态。而鼠标的造型设计，实际上就是要尽量贴合这个形态［4］。同时，从儿童心理特点出发，将鼠标简单枯燥的外形加以变化，把一些符合儿童喜好的卡通形象加入到儿童鼠标的设计当中。儿童鼠标设计基本过程如下：（1）研究儿童的手型，收集整理相关数据：从人机工程学数据库查找儿童身体数据，结合市场调研，并进行数据的科学统计分析。（2）以儿童手部的生理结构为基础，结合人体工程学，构建鼠标外形曲面，完成儿童鼠标造型设计。（3）根据鼠标的使用功能、制造要求，将整体造型拆分为各组成零件。（4）产品零件的结构细化设计。（5）将各零件组装成整体，完成产品设计。

三维造型创新设计的实现

数据共享可以从组件向零件或在零件间传递实体、曲面、基准等设计参数信息，是自顶向下设计中的重要方法。Pro/E中提供的数据共享工具主要有收缩包络、合并/继承、几何和复制几何、注释元素等，其中合并/继承是Pro/E中实现数据共享的常用工具。儿童鼠标创新设计应用Pro/E软件作为主要设计工具，具体方法如下：（1）根据儿童手型数据，确定鼠标的关键曲线、基本尺寸。6岁~14岁儿童手型数据如图1所示。儿童鼠标的长度大约从89.7~104.7mn；宽度约从49.8~56.4mm。（2）以儿童手型数据为参照，构建鼠标关键轮廓曲线，如图2。为了符合不同年龄段的儿童手型，将鼠标轮廓曲线设计参数化，设置长、宽、高三个方向上的控制参数，实现系列化参数设计。Pro/E软件的族表（FamilyTable）功能非常适合用来创建形状相似、规格尺寸稍有不同的模型族。将不同年龄段的儿童手型曲线尺寸数据输入参数表，即可根据需要选择不同手型曲线数据，方便迅速地生成不同尺寸的系列鼠标三维模型。具体方法为：在构建一组基本手型轮廓曲线后，选取主菜单【工具】【族表】，在弹出的族表定义窗口中，选取添加表行/列命令，依次将不同年龄段对应的轮廓曲线数据输入（如图3）。（3）以轮廓曲线构建鼠标造型曲面。鼠标宜人化设计的关键是使用户操作鼠标的过程中，手与鼠标的接触面处于自然舒展的状态，鼠标的边缘形态以弧线为主，在鼠标外形的设计上应该增强趣味性，增加卡通形象设计元素。造型过程中使用样条曲线、扫描混合、边界曲面、曲面合并等三维建模命令，如图4。（4）根据功能、装配要求，构建零件分解曲线、曲面，如图5。（5）应用Pro/E软件中“合并/继承”的数据共享方法，将鼠标整体模型分解成左右按键、上盖、下盖。（6）各零件的细节设计，如上下盖配合端面、装配定位孔柱等。对模型进行组装及色彩渲染，儿童鼠标最终造型效果如图6。由于鼠标整体造型是相近的，因各年龄段儿童手型尺寸稍有不同，在上述儿童鼠标的设计中，关键在于产品整体造型建模时，构建符合儿童自然状态手型的曲面，而曲面由手型曲线控制。通过设置手型曲线参数族表，只需以一组参数构建鼠标三维模型，然后在零件族表中选择不同参数值系列，即能获得不同尺寸的系列整体模型。采用自顶向下设计方法，使设计变更通过三维模型传递到产品的各个零部件，实现鼠标系列化、参数化的设计。零件的详细设计中，对于零件间的某些相互配合的结构，例如各零件的装配端面、定位孔支撑柱，相关配合尺寸需一致，可以将零件装配为组件后在组件环境中完成，这样可以复制、参照配合零件的几何形状、基准特征等信息，建立装配参考关系。

结语

产品设计是以“人”为中心实施的，人性化产品设计可以增强产品的使用功能。随着新型材料的开发应用，计算机辅助设计和加工技术的发展，基于人机工程的创新设计极大地提高了设计质量和效率，使产品更具有使用性和人性化，满足多样化用户需求，能有效地提升产品的市场竞争力。

作者：彭荣利 单位：武汉职业技术学院