仿生設(shè)計(jì)在氣釘槍創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

杜兆勇 （廣州大學(xué)華軟軟件學(xué)院 510900；湖北工業(yè)大學(xué) 430000）

仿生設(shè)計(jì)在氣釘槍創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

杜兆勇 （廣州大學(xué)華軟軟件學(xué)院 510900；湖北工業(yè)大學(xué) 430000）

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，氣釘槍在現(xiàn)代家裝業(yè)、手工制造業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，具有快速、省時(shí)、省力等特點(diǎn)，極大地提高了工作效率。通過(guò)對(duì)使用氣釘槍的切身體會(huì)和對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)產(chǎn)品的調(diào)研，對(duì)原來(lái)產(chǎn)品進(jìn)行外觀造型設(shè)計(jì)。在造型上，根據(jù)該氣釘槍的內(nèi)部構(gòu)造，采用工業(yè)設(shè)計(jì)中的仿生設(shè)計(jì)法，對(duì)于自然生活中，一些常見的，優(yōu)美的形態(tài)進(jìn)行概括、提煉、簡(jiǎn)化、變形，而獲得到產(chǎn)品外觀形態(tài)。設(shè)計(jì)出形態(tài)美觀動(dòng)感、色彩和諧明快的氣釘槍。在設(shè)計(jì)的使用方式上，更要體現(xiàn)人性化，從人機(jī)工程上對(duì)現(xiàn)有氣釘槍的設(shè)計(jì)弊端進(jìn)行分析、概括和提煉，總結(jié)一套新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。在解決產(chǎn)品問(wèn)題的同時(shí)，并運(yùn)用人機(jī)設(shè)計(jì)使氣釘槍的使用更加方便，提高工作效率，造型更加現(xiàn)代化、時(shí)代化，擺脫了以往呆板的傳統(tǒng)氣釘槍設(shè)計(jì)概念，從而實(shí)現(xiàn)了耳目一新的視覺及使用效果，方便了使用。在選材上及細(xì)節(jié)上充分考慮到防滑設(shè)計(jì)，最大程度減輕產(chǎn)品重量，使其在使用時(shí)更加穩(wěn)健。經(jīng)過(guò)上述設(shè)計(jì)，最終獲得一款造型美觀、使用方便、現(xiàn)代化的全新產(chǎn)品。

仿生設(shè)計(jì)；氣釘槍；外觀造型

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，仿生學(xué)在各種領(lǐng)域中都獲得了廣泛的運(yùn)用，而氣釘槍在現(xiàn)代家裝業(yè)、手工制造業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，具有快速、省時(shí)、省力等特點(diǎn)，極大地提高了工作效率。然而，使用過(guò)氣釘槍的人可以感覺到，氣釘槍依然有很高的提升空間和需要解決的問(wèn)題，比如：如何將釘槍與氣泵相結(jié)合，消除噪音；如何使其向簡(jiǎn)便易用方向發(fā)展；如何在人機(jī)工程技術(shù)上更人性化等等。在當(dāng)今這個(gè)大力發(fā)展工業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)代，外觀造型設(shè)計(jì)成為當(dāng)下氣釘槍制造業(yè)的一大競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。

一、研究目的

通過(guò)一些設(shè)計(jì)，我們希望用工業(yè)設(shè)計(jì)中的仿生設(shè)計(jì)法，對(duì)于自然生活中，一些常見的，優(yōu)美的形態(tài)進(jìn)行概括、提煉、簡(jiǎn)化、變形，而獲得到產(chǎn)品外觀形態(tài)。設(shè)計(jì)出形態(tài)美觀動(dòng)感、色彩和諧明快的氣釘槍。采用自然中的生物，例如啄木鳥進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)上，以站立的啄木鳥為原型，站立式，其肚子作為氣釘槍的手柄，啄木鳥的嘴部作為氣釘槍的出口，使得氣釘槍的沖擊更加強(qiáng)勁或者準(zhǔn)確。在設(shè)計(jì)的使用方式上，更要體現(xiàn)人性化，從人機(jī)工程上對(duì)現(xiàn)有氣釘槍的設(shè)計(jì)弊端進(jìn)行分析、概括和提煉，總結(jié)一套新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。由于鳥類的肚子較為大，所以說(shuō)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，將機(jī)器部分主要使用在手柄處，使得產(chǎn)品更加的生動(dòng)且貼合主題。目的是運(yùn)用人機(jī)設(shè)計(jì)使氣釘槍的使用更加方便，提高工作效率，使得我們?cè)O(shè)計(jì)出的氣釘槍，既有設(shè)計(jì)的美感，也符合相應(yīng)的人機(jī)工程學(xué)的要求，同時(shí)，再行能上爭(zhēng)取進(jìn)行更大的改進(jìn)，提高其工作效率。

二、市場(chǎng)調(diào)查與發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

1.國(guó)外：

五十多年前，SENCO（順高）發(fā)明了全球第一把氣動(dòng)釘槍

1965，博茨第Bostitch公司生產(chǎn)了第1臺(tái)卷釘槍；

1986，史丹利stanley收購(gòu)了博茨第。

2.國(guó)內(nèi)：

雖然國(guó)外釘槍在歷史、技術(shù)、質(zhì)量等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于我們國(guó)內(nèi)水平，但在常規(guī)型號(hào)產(chǎn)品上，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品目前也取得了比較大的進(jìn)步，常規(guī)產(chǎn)品90%以上的市場(chǎng)份額已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化。

90年代初，臺(tái)灣人到重慶投資了第1個(gè)釘槍廠，開始了我國(guó)大陸制造釘槍的先河。

經(jīng)過(guò)近20年發(fā)展，目前大陸的企業(yè)：

A、重慶弘愿（國(guó)內(nèi)，國(guó)外市場(chǎng)）、臺(tái)州大江（國(guó)外市場(chǎng)為主）、臺(tái)州榮鵬（國(guó)外市場(chǎng)）、佛山百力特（廣東-美特，內(nèi)銷為主）

B、浙江中杰、浙江大工匠、重慶大環(huán)、

C、浙江東亞、浙江方大、成都弗奧、廣東明輝、樂(lè)清巨成、樂(lè)清華創(chuàng)、樂(lè)清長(zhǎng)城、臺(tái)州槍寶、臺(tái)州神匠（德國(guó)大力神、上海哲禹）、重慶虎躍、重慶亞工（渝工）、重慶先德、永康大德（旭光、美心）

主要產(chǎn)地：重慶、浙江、廣東

總的來(lái)講， 釘槍在國(guó)內(nèi)還處于發(fā)展的初期階段，從歷史、基礎(chǔ)制造水平、研發(fā)技術(shù)等都離美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)的技術(shù)水平還有相當(dāng)大的差距。而目前，發(fā)達(dá)國(guó)家象美國(guó)、日本、德國(guó)因人力成本等原因基本都不愿意再生產(chǎn)這類產(chǎn)品，他們急待產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，這給我們提供了歷史性的機(jī)遇。

通過(guò)我們對(duì)于現(xiàn)有市場(chǎng)已有氣釘槍的調(diào)查了解，發(fā)現(xiàn)：

1.槍體外殼將更多使用新材料，如航空鋁材料，使槍體更輕巧

2.為提高生產(chǎn)效率，氣動(dòng)打釘槍原件拉釘速度、輸出力將提高。

3.氣動(dòng)裝置向降低噪音和后座力方向發(fā)展，氣動(dòng)原件向無(wú)油潤(rùn)滑原件方向發(fā)展

4.為提高工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的可靠性、氣動(dòng)拉釘槍原件向高質(zhì)量、高壽命和高精度方向發(fā)展。

氣釘槍的發(fā)展，到今天已基本解決傳統(tǒng)的費(fèi)時(shí)耗力等缺點(diǎn)，不管國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，這種技術(shù)已達(dá)到一定的階段，各個(gè)產(chǎn)品性能大同小異。然而，使用過(guò)氣釘槍的人可以感覺到，氣釘槍依然有很高的提升空間和需要解決的問(wèn)題，比如：如何將釘槍與氣泵相結(jié)合，消除噪音；如何使其向簡(jiǎn)便易用方向發(fā)展；如何在人機(jī)工程技術(shù)上更人性化等等。國(guó)內(nèi)儀器在性能上已達(dá)到和超過(guò)國(guó)外廠商，但在工業(yè)設(shè)計(jì)方面還有一定差距。

由此可見，氣釘槍未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)顯而易見，在大力發(fā)展工業(yè)設(shè)計(jì)，提倡自主創(chuàng)新的今天，它的提升空間非常大，設(shè)計(jì)點(diǎn)很多，無(wú)論從外觀造型設(shè)計(jì)還是通過(guò)改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)使氣釘槍簡(jiǎn)易化，都可以通過(guò)加入新的設(shè)計(jì)元素和工業(yè)設(shè)計(jì)的理念使氣釘槍更加現(xiàn)代化，簡(jiǎn)易化。

三、存在的問(wèn)題

通過(guò)人機(jī)分析，我們得知，人手是由骨、動(dòng)脈、神經(jīng)、韌帶和肌腱等組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，手指由小臂的腕骨伸肌和屈肌控制，這些肌肉由跨過(guò)腕道的腱連到手指，而腕道由手背骨和相對(duì)的橫向腕韌帶形成，通過(guò)腕道的還有各種人手具有極大的靈活性。從抓握動(dòng)作來(lái)看，可分為著力抓握和精確抓握。著力抓握時(shí)，可分為力與小臂平行（如鋸），與小臂成夾角（如錘擊）及扭力（如使用螺絲起子）。精確抓握時(shí)，工具由手指和拇指的屈肌夾住。精確抓握一般用于控制性作業(yè)（如小刀、鉛筆）。操作工具時(shí)，動(dòng)作不應(yīng)同時(shí)具有著力與控制兩種性質(zhì)，因?yàn)樵谥顟B(tài)讓肌肉也起控制作用會(huì)加速疲勞，降低效率。動(dòng)脈和神經(jīng)。腕骨與小臂上的橈骨及尺骨相連，橈骨連向拇指一側(cè)，而尺骨連向小指一側(cè)。

縱觀現(xiàn)有市場(chǎng)上產(chǎn)品，大部分氣釘槍的造型比較單一，大致一樣，呈現(xiàn)出由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定產(chǎn)品外觀的制造，從而出現(xiàn)造型單一類似的特點(diǎn)，毫無(wú)設(shè)計(jì)感，沒有創(chuàng)新。給人呈現(xiàn)一種器械感，讓人覺得冰冷，有一定的距離感。很多制造商和設(shè)計(jì)師在當(dāng)下的社會(huì)背景中，面對(duì)工業(yè)產(chǎn)品寧肯堅(jiān)守舊的設(shè)計(jì)理念，也不愿意冒風(fēng)險(xiǎn)去開發(fā)創(chuàng)新型產(chǎn)品，或許如何制造出最大利潤(rùn)的產(chǎn)品，才是他們的設(shè)計(jì)理念。

在色彩上，一味追求工業(yè)產(chǎn)品的嚴(yán)謹(jǐn)性、穩(wěn)定性，我們不能否認(rèn)這種做法，但是這也足夠成為制約氣釘槍發(fā)展的一個(gè)重要因素。許多制造商不會(huì)花費(fèi)很大的時(shí)間去研究工業(yè)產(chǎn)品的色彩搭配情況。

此外，在所有的操作者中，很大一部分人不會(huì)去愛惜這種工具，就是因?yàn)樗o人一種冰冷感，疏遠(yuǎn)感，加之大部分的從業(yè)人員，基本上屬于技工一類的人群，文化水平不高，對(duì)外觀、審美和人機(jī)等方面要求不高，只要能正常使用就行，同樣是阻礙產(chǎn)品更好的去發(fā)展的一個(gè)制約因素。

四、解決問(wèn)題

因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需注意以下幾點(diǎn)：

1.手工具的大小、形狀、表面狀況應(yīng)與人手的尺寸和解剖條件適應(yīng)。

2.使用時(shí)能保持手腕順直；避免掌心受壓過(guò)大；盡量由手部大小魚際肌、虎口等部位分擔(dān)壓力。

3.避免手指反復(fù)彎曲扳動(dòng)操作；避免或減少肌肉的“靜態(tài)施力”。使用手工具時(shí)的姿勢(shì)、體位應(yīng)自然、舒適，符合手和手臂的施力特性。

4.不能讓同一束肌肉即進(jìn)行精確控制，又出很大力量。

5.注意照顧女性，左手優(yōu)勢(shì)者等群體的特性和需要。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次對(duì)于氣釘槍外觀的設(shè)計(jì)，我們希望改變現(xiàn)有氣釘槍呆板，古板的現(xiàn)狀，使其形態(tài)美觀動(dòng)感、色彩和諧明快，并且，通過(guò)人機(jī)工程學(xué)的分析，使得氣釘槍充滿曲線，體現(xiàn)其設(shè)計(jì)美感，通過(guò)材料的選擇，是使用者更加舒適的使用，從外觀設(shè)計(jì)方面，提高使用的舒適性以提高工作的效率。

[1]吳翔.產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社，2003.8.

[2]鄭軍等.氣釘槍數(shù)字化工業(yè)設(shè)計(jì)研究及應(yīng)用[J].中國(guó)科教期刊學(xué)會(huì)，2010.

[3]江波.曲延瑞，析工業(yè)設(shè)計(jì)方法和產(chǎn)品造型關(guān)系[J].藝術(shù)探索，2003（02）.

[4]朱鐘炎.產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)教程[M].武漢：湖北美術(shù)出版社，2006.

[5]陳利潔.產(chǎn)業(yè)機(jī)械的色彩特征與應(yīng)用研究[D].東華大學(xué)，2007.

[6]何爽.工業(yè)設(shè)計(jì)中的造形與造型[J].出版與印刷，2005.（04）.

[7]魯曉波等.工業(yè)設(shè)計(jì)程序與方法[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005

[8]江湘蕓等.設(shè)計(jì)材料及加工工藝[M].北京：北京理工大學(xué)，2008.

[9]陳利潔.產(chǎn)業(yè)機(jī)械的色彩特征與應(yīng)用研究[D].東華大學(xué)，2007.

[10]戶原春彥.防振橡膠及其應(yīng)用[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1982.