家用空氣凈化器的設計和研究

湯云葉

（蘇州高博軟件技術職業學院,江蘇蘇州 215000）

近幾年來，中國經濟持續增長，國民生活條件有著極大的提高和改善。經濟的發展總歸伴隨著一些社會問題，其中環境污染變得較為突出，問題顯得越來越明顯，空氣質量急劇下降，并且室內裝潢和家居家具都造成室內空氣質量的污染，對人們呼吸和身體健康帶來嚴重的影響，很多人會有一些呼吸道的疾病。汽車排放產生的氮氧化合物、工業化所產生的硫化物以及空氣中的漂浮的大量細顆粒型粉塵，這些因數使得空氣污染程度日趨嚴重。隨著人們對空氣質量引起重視開始，改善環境空氣質量。防止空氣污染成為社會大眾關注的熱點話題之一，人們開始重視自身健康，并對空氣的污染引起反思，人們開始試著去改善和緩解大氣的污染。針對以上的情況，空氣凈化器運勢而生，走進千家萬戶，成為人們接收并具有購買需求的家用電器。

一、空氣凈化器的設計定位分析

家用空氣凈化器設計屬于一種工業設計的小家電，是尊重用戶體驗感的產品，工業設計產品的功能是構成產品的最核心的部分，也是靈魂所在。明確誰是客戶、為何使用、怎么使用、在哪里使用、用后的體驗感如何等方面的內容。在設計具有人機交互技術的空氣凈化器之前，筆者緊緊圍繞這些內容，提出設想性問題，如下：

1.具備人機交互的空氣凈化器是誰的選擇？

2.為什么要使用具備人機交互的家用凈化器？

3.人機交互空氣凈化器即具備人機交互功能的空氣凈化器的設計理念是什么？

4.在哪里使用這款家用凈化器？

5.嵌入人機交互技術的話，制作成本多了多少？

6.使用者在使用過后，可以產生哪些良心的效果？

提出問題，并逐一解決問題，在這個我們可以按照目標導向設計的原理，分6個階段進行遞進式探索和研究：分析-建模-需求-框架-提煉-測試。在這些過程中，大膽嘗試，并層層剝離，最后根據市場的走向，確定最佳的方案。

二、研究思路

整體的設計方案，主要從調研適用人群，并進行研究分析，從產品的外觀造型、配色搭配、內部結構、界面控制、產品材料、功能測試等多方面多維度著手，繪制不同的3中設計草圖，將草圖與競品進行比對，并找不優缺點，再進行方案優化。最終選擇一款最優設計的方案作為本案例的最終確定稿，其次進行方案的深入設計，采用UG建模、3DMAX進行產品渲染，采用不用的貼片進行外形輪廓的比對，確定渲染的最終效果。市場上很多同類競品，在人機交互設計的方面，并未做深入的研究開發。在本次方案中，筆者主要融入了人機交互設計的內容，采用了觸摸控制、智能聲控、遠程控制等三個功能，增加本案例的設計亮點。

三、產品設計要素

建立在適用群體的實際使用需求的各種條件和基礎上，明確相關的市場定位和功能需求，筆者緊抓方案的設計和人機交互技術的實施，落到實處，研究并開發具有較高市場競爭力的人工智能空氣凈化器產品。

使用環境：60平方米的辦公室或者居家空間；

凈化技術：固態甲醛傳感器、HEPA過濾技術、離子技術、活性炭技術；

凈化功能：包括除甲醛、除塵、除煙、殺滅細菌、去除異味等多方面的空氣凈化功能；

價格范圍：4000元～7000元之間；

其他功能：顯示空氣資料、空氣香薰SPA；

創新突破點：手機APP遠程遙控、語音操控、彩色LCD觸屏觸控：

為爭取早日立足市場，需策劃一系列相匹配的競爭運營策略，凸顯人機交互的家用空氣凈化器的優勢，形成產品與同類競品之間的差異化：第一，核心凈化空氣的技術同市場上大品牌、知名度高的競品基本保持水平相當，使消費者對產品的使用性能更加放心，等到產品在市場上立足，再研發專屬獨家的核心技術；第二采用彩色觸摸屏，偕同手機操作客戶端采用同類型的設計風格，在用戶的認知及使用上，與其他競品產生差異化的印象；第三，觸控技術、聲控技術、手機端遠程操控技術三位一體，提高客戶的使用便捷性；第四在材料的選擇方面，選擇性價比高、質量穩定的材料，降低制造成本。

四、家用空氣凈化器功能設計

（一）產品功能設計

根據空氣凈化器可以處理的空氣中的有害物質來區分，可以將凈化功能分為3類：

1.可吸入的懸浮顆粒物，其中包括PM2.5的空氣污染物，過濾空氣中較大的污染物。

2.去除室內空氣中微生物污染類，對于這些物質的處理，主要采用靜電吸附、紫外線、臭氧殺菌、靜態過濾等技術，去除室內空氣中的病菌、霉菌、細菌污染物。

3.凈化室內空氣中的化學污染物，包括二氧化硫、二氧化氮、苯系列衍生物、甲醛等化學污染物。

從上面所列舉的可以凈化的三種污染物上來看，我們可以設定本案例的凈化功能主要分為除塵式凈化和除氣式凈化，在凈化空氣的基礎上，本案例設計的空氣凈化器還增加了優化空氣質量的功能，融入加濕功能、香薰式空氣SPA和負離子氧吧等優化空氣質量的功能集合起來。另外，本設計在使用過程中具有較好的節能性，同當今世界發展中所倡導的“綠色環保”相一致。

（二）產品外觀設計

作為消費者或者用戶的視覺感官，直觀地反映在產品的外在形態上，影響產品第一視覺感覺甚至會引起用戶的情感共鳴，取決于產品的結構大小，外形構成關系、產品的風格等等，這些都能影響用戶在選購商品時的決定，所以設計感強的商品，會通過外形特征直接感染到用戶，激發用戶的直接占有欲或者購買欲，所以本案例中的空氣凈化器，外形簡單大方、外觀流線較為流暢，從造型上即可達到吸引消費者的眼球，得到目標消費人群的青睞。（1）色彩選擇：色彩是直接影響用戶情感的重要元素之一，很多心理學專家表現，每一種色彩其實都能表達一種情感溫度，對觀者產生感觀明確的心理暗示，比如，綠色表示環保、黃色表示警戒、藍色表示平靜等等。通過前期市場調研、競品分析等手段，再加上對用戶需求進行歸納整理，基本確定產品的主色采用灰色、白色或者灰白色，風格定位時尚簡約。（2）外觀特征：從契合用戶的需求出發，本款家用空氣凈化器的造型應該是安全舒適的，設計形態為時尚簡約為主，在整體的造型形態設計中盡量減少煩瑣設計，采用簡單流暢的外觀造型。

（三）產品凈化方式

本案設計的家用空氣凈化器，主要實現除塵式凈化和除氣式凈化以及提高空氣三個方面的功效。

在市場上除塵式凈化主要有靜電除塵、機械除塵、過濾式除塵；除氣式凈化主要有物理吸附、光催化分解、離子分解、遮蓋法、濕式除氣等。處理以上的空氣顆粒及污染氣體，從能動的方向上來區分的話，主要的凈化方式有主動式凈化和被動式凈化。主動式凈化時，內部的電機會帶動風機，使得室內的空氣處于一種循環流動的狀態，空氣在進入凈化器后，空氣過濾器把空氣中的空氣的中顆粒雜質通過不同的濾網，進行吸附處理，達到凈化空氣的效果。被動式凈化，在機身內部采用高壓產生負離子的發生器及過濾器，過濾凈化器周邊的空氣，這種凈化方式能源消耗較低，無須更換過濾材料，這是被動式凈化的優點，但是其效率和效果不及主動式凈化。在分析凈化方式的基礎上，本案例采用主動+被動的凈化方式，兩者結合的方式來進行無死角地凈化空氣，提高空氣質量。

五、方案設計

這款家用空氣凈化器的結構主要可以分解為外形結構和內部結構，外部結構主要通過第一步，設計草圖階段，根據消費者的外觀統計資料顯示，提出外形的最初效果；第二步，突出設計亮點，側重于方案的創新性，強調設計成品與市場競品的差異化競爭，細化和優化方案。第三步，是落實方案，在這個階段，需要結合內部結構及其內部零件整體布局，最終決定外形結構。內部結構方面，需要建立在市場材料選用及分析的基礎上，結合UG建模軟件，將材料根據凈化流程及方式，進行合理的分布及排列，確定最終的內部結構設計。

（一）設計草圖

立足用戶需求、產品功能分析、人機交互特性等要求，第一步是草圖方案設計。圖1中草案1采用T型圓柱筒的外觀形象，此款設計造型簡單、使用較為方便，相對來說具備的功能較為簡單。圖1中草案2采用的是流線型設計，蛋型的外觀設計，具有流線型簡單、體積較小等優勢，整體的造型突出，裝飾感強，但是無法突出產品的功能性。圖1中草案3選擇的是圓柱體造型，整體造型與立式風扇較為接近，底座平穩，造型簡單大方，體積相對比較合適，外觀缺少流動線性元素。

圖1 設計草圖

（二）方案優化

以上三個方案，各具優缺點，在第二個階段，各設計人員進行綜合對比分析，優化和修改外觀造型，最終提出了以下的設計方案。如圖2所示，結合綠色環保的設計理念，這款空氣凈化器頂端造型，采用葉片式外觀設計，并保留了圖1中草案3中的頂部小圓端設計，主要是進行空氣的加濕功能處理。花瓣式出風口，設計在頂端，釋放凈化后的空氣，在頂端同時嵌入LCD液晶顯示屏，實現觸摸控制、聲音控制、空氣質量監控等智能化控制，中部腰線漸收，線條流暢。底部設計主動式凈化空氣的入口處，較為隱蔽。整體造型較為別致。

圖2 優化后的方案3

（三）方案建模圖

采用UG建模軟件，對于確定后的圖紙進行建模，機身主身采用多維度線性進行設計，頂端的香薰噴霧出風口設計小巧，顯得較為別致，在出風口的下方有液晶顯示操作面板，在建模圖中也凸顯出來了。

圖3 方案3建模圖

（四）模型渲染圖

利用3Dmax軟件對其進行貼片并渲染，具體效果圖如圖4所示。這款空氣凈化器在實際投入生產時外殼材料的選擇是降解防火的PP塑料，該材質具備防火抗阻燃的效果，且綠色環保。頂端的香薰及加濕出風口所以在渲染圖中采用白色機身的效果，在控制主線中采用紅色或者是黑色的PP塑料作為鑲嵌，底部的黑色出風口呈現內凹狀態。

圖4 方案3模型渲染圖

（五）人機交互的人性化設計

本案例的設計中，有一個觸摸屏的設計，觸控技術采用的是電阻觸摸屏控制器ADS7843，這個控制器與液晶顯示LCD兼容度高，屬于四線觸摸屏控制器,當用戶手指觸碰屏幕位置，該位置的隔離點會有序地向四周擴散。其次，它能實現使用者的聲音控制，實現智能家電的聲音控制，需要借助于STT技術，然后通過模式配對技術及龐大的數據庫技術實現對語言的“理解”和對問題的“思考”。從而達到通過語音控制家用凈化器的功能。再者它實現了遠程控制，手機端通過應用商城，下載手機客戶端，在相關的小程序里，智能家用凈化器通過對空氣質量的感應信息之后，實現對空氣質量的監控實時在線，主要包括對甲醛、煙塵、異味、病菌等物質進行監控。本案例中借助了閃聯技術與云服務平臺作為遠程控制的平臺及技術支持，實現了人機交互的空氣凈化器的網絡服務和云平臺處理。

總結

本方案中的家用凈化器與市場上的傳統型空氣凈化器突出了設計的亮點。

（一）外形美觀

這款智能操控的家用凈化器，在外形上突破了傳統的立式空氣凈化器造型，造型美觀大方，裝飾性強。

（二）可視性強

在觸摸屏上的交互界面上，空氣凈化器在通電待機狀態，就直觀地反映出室內空間的空氣質量，包括甲醛、有害氣體、空氣雜質等，并顯示相對應的正常范圍值，超出數值范圍內，數據顯示時呈現出橙色或者紅色。還可以通過APP實現遠程可視。家用凈化器的可視性、可控性優于市場上競品。

（三）方便操作、易用性高

用戶無須學習操作說明書。通電后，按照液晶顯示屏上的提示信息即可操作，提示選項非常簡單直觀，當操作者遇到操作困難時，可以根據提示很快進行解答。

所以這款具備人機交互設計的家用空氣凈化器有很突出的優勢，具備其他競品所沒有的智能化操作，對于立足市場，差異化競爭有很大的幫助。