基于人體工程學的便攜式筆記本電腦支架的研究與設計

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生工作學習的必備工具，存在散熱能力不足、屏幕高度不可調等問題。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，從人體工程學的角度出發，結合模塊化設計思想展開設計研究，設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、可拆卸式散熱風扇、手機輔助支架三部分硬件及其對應的軟件組成，主體支架用于調節顯示器高度，并裝配散熱風扇;散熱風扇提供有內置電源，可在不影響筆記本電腦續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扇的各項配置參數。

關鍵詞：筆記本電腦;人體工程學;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，雖各具優勢，但應用范圍較為局限，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，在充分考慮市場環境的條件下，筆者通過對目標人群進行調研，對該便攜式電腦支架采用模塊化設計思想進行設計，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、可拆卸式風扇、手機輔助支架三部分。為提升產品的使用體驗，為可拆卸式散熱風扇增加獨立電源，對軟件平臺增加對應的應用程序。一方面，可以在不影響筆記本電腦續航的條件下提供散熱能力;另一方面，可以通過軟件，更加方便地控制風扇的各項參數。

1 市場環境分析

筆者通過調查發現，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，而且不可調節，沒有輔助降溫風扇。

2 設計定位

2.1 使用環境定位

滿足正常的工作環境、生產環境要求，以筆記本電腦作為主要生產力工具，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，持續高溫容易導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實時監測電腦溫度，自動調節轉速，使用內置電源，不影響筆記本電腦本身續航。

2.3 造型定位

產品造型定位為可折疊式骨架結構，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 人機工程學設計原理

人機工程學是建立在許多學科基礎上的一門交叉性學科。目前，最流行的定義為：人機工程學是研究人在工作環境中的解剖學、生理學和心理學等方面的因素，研究系統中各組成部分的相互作用，研究在工作、生活和休假時間，如何統一考慮工作效率、健康、安全和舒適等問題的學科[2]。

在人機系統中，應是以人為中心，以適應用戶的活動特點進行設計。

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，長時間下則會引發頸椎與腰椎疲勞。產品可以在一定范圍內調節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節背夾風扇的轉速、風扇的定時功能等。

5 功能介紹

該支架由主體支架、輔助支架、輔助風扇三個模塊組成。

主體支架由鋁合金材質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都有多個凹槽，工作人員可以根據工作環境的不同，進行相關檔位的調節，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打造，整體采用三角形框架結構，使得支架在具有強大穩定性的同時，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節。同時，支架左右兩側可向內進行折疊。

5.2 背夾風扇

背夾風扇組裝在電腦支架的后側部分，其中裝有智能芯片。其可以與電腦或手機進行連接實現智能控制，以此達到根據電腦溫度智能控制風扇轉速降溫的目的。

同時，背夾風扇具有可拆卸性。如果想單獨使用背夾風扇時，可以將其拆下來并使用手機中相關的控制軟件對其進行定時開關等操作。風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。背夾風扇樣例如圖3所示。

5.3 輔助支架

圖4為輔助支架側面圖，輔助支架具有多檔調節功能，下側支架上具有多個凹槽可進行不同檔位的調節，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扇散熱強度，以此適應辦公者使用的各種環境。

其中，筆者對類似懸浮窗等小組件進行了優化，如圖6所示，使其具有多種不同的運行狀態。

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等。

5.4.2 手機端配套程序

手機端與電腦端數據互通，以此通過采集手機收到的各種信息發送給電腦，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上增添了許多新的功能。因為背夾風扇的可拆卸性，筆者單獨設計了可以控制背夾風扇的相關功能塊，給人們在燥熱的環境中帶來可以控制的涼爽。手機端軟件界面如圖7所示。

6 結語

文章詳細介紹了一款基于人體工程學的便攜式筆記本電腦支架的研究與設計方案，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，也是當前萬物互聯的一大趨勢。

參考文獻

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

[2] 曾宇輝，張源.工業設計在通信產品設計中的應用研究[J].工程建設與設計，2013（3）：125-127.

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