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

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)等問題。為降低這些問題對筆記本電腦使用體驗的影響，文章以移動辦公人員為目標對象，以筆記本電腦支架市場為參照市場，從人體工程學(xué)的角度出發(fā)，結(jié)合模塊化設(shè)計思想展開設(shè)計研究，設(shè)計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、手機輔助支架三部分硬件及其對應(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;手機輔助支架用于支起手機，方便顯示手機信息;軟件平臺上則可以更加方便快捷地控制散熱風(fēng)扇的各項配置參數(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：TS665.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）08-086-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.043

目前，市場上的電腦支架種類繁多，雖各具優(yōu)勢，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。

針對當前存在的這些問題，在充分考慮市場環(huán)境的條件下，筆者通過對目標人群進行調(diào)研，對該便攜式電腦支架采用模塊化設(shè)計思想進行設(shè)計，將電腦支架的必備功能進行模塊化拆分，主要拆分為主體支架、可拆卸式風(fēng)扇、手機輔助支架三部分。為提升產(chǎn)品的使用體驗，為可拆卸式散熱風(fēng)扇增加獨立電源，對軟件平臺增加對應(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，可以通過軟件，更加方便地控制風(fēng)扇的各項參數(shù)。

1 市場環(huán)境分析

筆者通過調(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)，沒有輔助降溫風(fēng)扇。

2 設(shè)計定位

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電腦包中。

2.2 功能定位

支撐筆記本，抬高屏幕顯示高度。

進行輔助散熱，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。當硬件長時間處于高溫狀態(tài)時，硬件的老化速度會加快，同時運行速度降低[3]。本款支架的散熱系統(tǒng)實時監(jiān)測電腦溫度，自動調(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)，各個組件可拆卸。

2.4 色彩選擇

色彩可以直接影響用戶的視覺感官，沖突強烈的色彩搭配則會造成用戶視覺疲勞。采用顏色沖突不強且充滿未來感的銀灰色，不會對用戶眼部造成較強烈的視覺刺激，且該顏色可以適配不同色系的電腦[1]。

3 人機工程學(xué)設(shè)計原理

人機工程學(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、生活和休假時間，如何統(tǒng)一考慮工作效率、健康、安全和舒適等問題的學(xué)科[2]。

在人機系統(tǒng)中，應(yīng)是以人為中心，以適應(yīng)用戶的活動特點進行設(shè)計。

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

筆記本電腦屏幕較低，用戶在看電腦屏幕時會不自覺低頭，長時間下則會引發(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收納使用。電腦支架和輔助支架下側(cè)都有多個凹槽，工作人員可以根據(jù)工作環(huán)境的不同，進行相關(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)，使得支架在具有強大穩(wěn)定性的同時，更加輕巧。支架的各個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。

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

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進行連接實現(xiàn)智能控制，以此達到根據(jù)電腦溫度智能控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降溫的目的。

同時，背夾風(fēng)扇具有可拆卸性。如果想單獨使用背夾風(fēng)扇時，可以將其拆下來并使用手機中相關(guān)的控制軟件對其進行定時開關(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)支架上具有多個凹槽可進行不同檔位的調(diào)節(jié)，使人們在工作之余能夠更加方便地使用手機。輔助支架上方裝有防滑硅膠墊，可以防止手機在使用途中滑落。

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。電腦端可以通過采集電腦各主要部件的溫度來指定合適的背夾風(fēng)扇散熱強度，以此適應(yīng)辦公者使用的各種環(huán)境。

其中，筆者對類似懸浮窗等小組件進行了優(yōu)化，如圖6所示，使其具有多種不同的運行狀態(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長、待辦事項和待辦任務(wù)等。

5.4.2 手機端配套程序

手機端與電腦端數(shù)據(jù)互通，以此通過采集手機收到的各種信息發(fā)送給電腦，電腦收到后提示用戶。手機端軟件中包含了電腦端中的大部分功能，同時也在其原有基礎(chǔ)上增添了許多新的功能。因為背夾風(fēng)扇的可拆卸性，筆者單獨設(shè)計了可以控制背夾風(fēng)扇的相關(guān)功能塊，給人們在燥熱的環(huán)境中帶來可以控制的涼爽。手機端軟件界面如圖7所示。

6 結(jié)語

文章詳細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)計方案，對于需要移動辦公的人員，具有一定的實用價值。

在緩解用戶使用筆記本電腦造成的各項問題的同時，由于其模塊化的設(shè)計，用戶可以使用不同的模塊組件滿足其不同的需求。其配套的軟件平臺將軟硬件的效能進一步釋放，也是當前萬物互聯(lián)的一大趨勢。

參考文獻

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

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

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