基于用戶需求的可爬樓行李箱創新設計

曹詩瑤 趙林紅 周城航

關鍵詞：行李箱 創新設計 用戶需求 爬樓 稱重系統

引言

行李箱，或稱旅行箱，是指以各種皮革、人造革、合成革、塑料、紡織品等為面料，以膠合板、塑料板材、箱板紙為內胎，采用熱壓或真空成型、注塑、縫制工藝制作的具有裝放攜帶衣物功能且配有走輪、拉桿的一種旅行用工具[1]。文章基于用戶需求分析，對現代行李箱進行創新設計，以解決行李箱爬樓難等問題。

一、可爬樓行李箱市場情況分析

（一）現代行李箱概述

從僅供容納衣物的木箱、大皮箱，到現在形態各異的便攜式手提箱、拉桿箱，行李箱在不斷演進，它早已成為人們出行活動的常用工具[2]，為出行帶來便利。目前我國的行李箱生產基本能滿足需求，但隨著人們生活水平的提高，消費者對行李箱的使用要求也在逐步提高。特別是近年來對國際市場的拓展，符合消費者消費心理的行李箱的供應還遠未飽和，市場需求仍然很大[3]，我們需設計生產出更符合消費和使用需求的行李箱。

（二）市面上的可爬樓行李箱分析

1.借鑒雪橇滑行原理的爬樓行李箱

如圖1所示的新型爬樓行李箱的爬樓原理是借鑒了雪橇的滑行原理，采用滑軌和升降輔助保險杠輔助爬樓。圖2是其爬樓流程示意圖：在準備爬樓時，將滑軌的前端往上提，放下滑軌，把支撐金屬架放進溝槽就可以開始爬樓。此行李箱借助輔助杠，將多個直角階梯轉化為一個斜面，來減少多次向上抬起才能使行李箱爬樓的力，相對于普通行李箱爬樓較為省力。但此結構頻繁開關非常影響效率，并且若無說明書指導可能較難操作，還有開合時將手指夾傷等安全隱患。

2.單拉桿大輪行李箱

圖3中的行李箱通過將普通輪子增大數倍來實現爬樓。這種輪子增大了與樓梯的接觸面積，使階梯的高度對行李箱爬樓的阻礙程度減小。此款行李箱還有肩帶設計，可以作為背包背在身上。但是作為背包這一點比較雞肋，因為行李箱筆直的拉桿與碩大的輪子會使舒適度大打折扣，同時影響人彎腰等活動。另外，此行李箱只有單排輪導致其移動的靈活性大大降低，碩大的輪子還縮小了行李箱的儲物空間。

3.TraxPack行李箱

如圖4所示，這款TraxPack行李箱的設計靈感來源于坦克，底部內嵌的兩條隱藏式履帶如同坦克的履帶，使行李箱可以輕松自如的碾過臺階，配合角度可調的拉桿來完成爬樓工作[4]。此款行李箱還設計了手機充電、行李箱定位等功能，但其容量不夠大且價格不夠實惠，且在擁有較多功能的情況下，自身也不夠輕便，所以此行李箱無法滿足大眾的需求。

通過對市面現有的以上三款爬樓行李箱的分析可以看出，行李箱在爬樓時的不便性已被關注到。現有的爬樓行李箱在一定程度上能滿足生活中的需求，但也存在各自的缺陷。它們或功能單一，或顧此失彼，弱化了行李箱最重要的置物及輕便的需求，且仍需要耗費較大的力氣才能爬樓，面對各種不同的使用場景、路況，不能做到很好的適應。

二、設計調研

為了使設計出來的箱包產品能更好地為人服務，就必須研究人的生理、心理以及行為特征，讓產品與人的身材結構、心理個性在最大程度上實現相匹配。為了使設計出的產品真正滿足使用者需求，以人為中心，圍繞設計的主要問題，設計者就消費者對可爬樓行李箱的需求做了可爬樓行李箱創新設計調研。較為重要的項目如表1：

根據這組調查問卷的數據，可以分析出當今消費者在行李箱的造型設計上更傾向于簡約時尚的形式，更注重行李箱的實用性以及質量和售后服務，在尺寸的選擇上偏向于26寸這種不大不小的居中規格，在生活中行李箱的用途一般是旅行或出差等。人們使用行李箱過程中常常會遇到以下三個方面的問題：首先，大部分行李箱不能應對爬樓等特殊路況下的需求，市面上現有的一些可爬樓行李箱雖然解決了一部分問題，但仍具有明顯缺陷，未能普及。這不僅增大了使用者的使用強度，還很容易給使用者帶來生理損傷，尤其當使用者為女性、老人、病人、殘疾人或兒童等力量相對較小者而言，都很難攜帶行李箱爬樓；第二，在機場過安檢或任何對行李箱重量有限制的地方，倘若沒有事先稱重、計算重量，可能面臨尷尬處境而不得不當場減輕箱內重量，或再去補差額，不僅費時費力，若是因此錯過登機時間，更會帶來難以彌補的損失；最后，一些需要頻繁拿取的證件、藥品等若裝在行李箱中會不便于拿取，若遇緊急情況需要將整個箱子打開，可能還未必能找得到，十分耽誤時間。

目前的行李箱設計主要集中于造型、尺寸、材質等方面的改變，存在自重大、安全性低、不夠省力便捷等問題，這些都偏離了行李箱設計的初衷與設計“以人為本”的本質。總而言之，行李箱在交通發達、經濟發展飛快的今天已經成了人們出行必不可少的工具，若是能在行李箱上設計更多貼心實用的功能，則會讓使用者感受到設計的關懷，更好地享受出行帶來的樂趣。

三、可爬樓行李箱創新設計

（一）設計原則

1.綠色設計原則

公認的綠色設計原則包括3R——Reduce，Reuse，Recycle，即減少環境污染、減小能源消耗、產品和零部件循環利用。所以產品所使用的材料應盡可能的環保、綠色，減少對人體和環境的污染與危害。

2.以用戶需求為中心原則

產品是為滿足用戶需求所產生的，設計者應從使用者出發，設計出符合人體工程學的產品。不執著于變化產品的外形，而是真正地探討其實用性。設計者應從使用者的體驗角度出發，考慮使用者的生理結構、使用心理、行為習慣等，設計出人性化的產品，體現設計的“以人為本”思想。

3.功能創新原則。

產品功能即產品的使用價值，包括其整體作用、功能，也包括其每一個部分的用途，功能也是用戶的使用需求的體現。所以設計產品要注意功能創新原則，必須針對目標市場的需求。同時也應注意與科學技術的結合，與時俱進、不斷創新才能使得新功能更受歡迎；并且應控制其成本在合理范圍之內，且不脫離于產品的本質。

4.易用性原則

科技發展迅速，產品也愈加智能化，從可使用發展到易使用。由于此產品所針對的人群包含女性、兒童、老年人，所以應通過優化操作流程、簡化操作結構、改變方式來盡可能地降低操作的難度，以達到不需要額外的輔助結構或是復雜操作即可使用。使產品達到省力、高效、使用流暢的效果。

（二）設計定位

本產品基于滿足使用者攜帶行李出行時可能面對的問題，從以下幾個方面切入設計：

1.個性化：個性化顧名思義就是與普遍大眾不一樣的風格，是屬于個人的獨一無二的產品或服務，具有個人的特質、符合個人的需求，也稱定制化。如今大眾都追求個性化的產品，最好的途徑便是設置多種多樣的配色造型，以滿足不同人群的需求。

2.多功能：如今市面上的行李箱追求收納力度強、箱體耐用牢固，而忽視了對行李箱功能的思考。目前的行李箱僅能滿足人們一定的收納要求，若是能從細節出發增添更多功能，更能讓使用者感受到行李箱產業也在不斷發展，并愈來愈符合人的需求。

（三）設計分析

1.設計方案

如圖5設計草圖所示，采用爬樓輪結構替代行李箱一側的萬向輪，并設計了可直觀顯示行李箱重量的稱重系統和前蓋收納兩個創新功能。設計從使用者的需求出發，致力于滿足使用者的普遍需求，提升使用者的使用體驗，在細節處讓使用者感受到設計的關懷。此款行李箱可適應不同場景及路況，滿足多種使用需求，節省力氣，節約時間，成為出行路上更好的幫手。

2.造型色彩分析

根據表1調查問卷可得出消費者對行李箱的造型更偏向簡約風。如圖6效果圖所示的行李箱外觀簡約時尚、線條圓潤流暢、色彩豐富多樣，滿足不同使用者的喜好需求。其具體尺寸以26寸為例，如圖7所示。

色彩是設計中必不可少的基本元素，且支撐著產品的造型，合適的色彩能夠提升產品的美感與品味。不同的色彩所給人帶來的心理感受也是不盡相同，可以通過對不同色彩的運用來營造出不同的生活情調[5]。色彩組合往往會達到“1+1 > 2”的效果，有效于增加色彩的情感性[6]，配色多樣、豐富的行李箱才能滿足不同的使用場景、滿足不同人群的需求。在色彩上，創新設計的行李箱采取了多種色系搭配，如暖色調、冷色調、黑白調等，供不同愛好的使用者選擇；且基本采取不同色系的相似色、鄰近色進行搭配。紅粉色系溫暖、可愛，選擇這種色系的人群多為女性；藍綠色系淡雅、清新，喜歡這類顏色的人群冷靜沉穩，男性居多，一些內斂有氣質的女性也十分喜愛；黑、白、灰色經典百搭，選擇這類色彩的人群性格沉穩低調，喜歡簡約，不追求華麗復雜的裝飾與紋樣 。

3.行李箱材質分析

現代行李箱常用的材質有牛津布、PVC、ABS、PC、鋁合金等，其性能各異，各具優點，但也都有一定的弊端。此款創新設計的行李箱箱體將采用Curv材質，它是一種熱塑性100%OPP（聚丙烯）復合材料，是來自于德國的一項專利技術。其特有的分子組合令產品擁有優秀性能——這種材質密度低，具有良好的融合性，有顯著的環保優勢[7]；同時，Curv材質質量很輕，能節省行李箱50%的重量；還具有強復原性、強抗壓性的特點，即使遭受強力擠壓后也能快速恢復原形，融輕盈與強韌于一體。Curv材質具有高抗沖性、耐磨性和低溫下的韌性，用這種材質做成的箱體更耐磨，不容易留下刮痕，即使不小心磕碰，也能保證箱體的鮮亮。

爬樓輪采用鋁合金材質的支架，有載重強、抗寒、抗老化三大特點，能保證輪部結構的強度和堅固性；輪子使用了橡膠輪，具有靜音、耐磨、減震的優點。產品整體沒有使用到過于昂貴的材料，能有效防止產品價格過高，更符合大眾消費者需求，使任何有使用需求的人都有條件使用到。

4.創新性功能設計

創新設計的亮點在于三個功能設計：采用爬樓輪替代行李箱一側的常規萬向輪，減少爬樓所需要的力，提高效率；設計了可直觀顯示行李箱重量的稱重系統，使行李箱重量可視化；設置了前蓋收納空間，滿足了不同人群隨時拿取小件物品的需求。

（1）可爬樓裝置

行李箱所使用的輪子一般有單向輪、萬向輪以及飛機輪。市面上較普遍使用的是萬向輪，適合平地使用，最大的優點是可以隨意變化前進方向、行動路線，但仍有許多的局限，比如泥濘、陡峭、崎嶇不平坦的地面、樓梯等，都會非常影響其行動能力。

當施加給行李箱的力與樓梯斜面的力成平行關系時，相較于其他角度拉動行李箱所需的力更小。所以如果能使拉動行李箱的力與樓梯斜面的力保持平行，就能達到減力爬樓的效果。如圖8所示，紅點為重心點，紅色曲線則為重心的移動曲線。在爬樓過程中，重心移動曲線與樓梯斜面近似平行，大致使得行李箱和樓梯的重心在同一水平面上，從而減輕行李箱爬樓時的所需要的力[8]。

為此，設計者改變普通行李箱的輪部結構，使其能借助來自樓梯對行李箱的一部分支持力，從而達到減力的效果，拉動行李箱爬樓能更輕松。設計選擇三角形爬樓輪（圖9）替換行李箱一側的萬向輪。三個互成120°夾角的滾輪組合形似三角型結構，具有穩定性。輪子外圈采用了富有彈性、光滑的橡膠材料，具有抗震性、耐磨性，使其在移動或是撞擊樓梯時也不會發出過大的聲響，盡量不影響到他人。在平地移動時，滾輪結構與萬向輪一樣，繞著各自的軸轉動，由底部的兩個輪子進行平地移動；而在爬樓時，三個輪子不僅沿著各自的軸轉動，還沿著滾輪結構的中心軸依次轉動，從而達到爬樓的效果（圖10）[8]。這樣的設計首先為了將輪子與樓梯之間的滑動摩擦變為滾動摩擦[8]，因為一般情況下，物體的滑動摩擦力總是大于滾動摩擦力。另外，為了有效地增大輪子與地面的接觸面積，三個輪子相較于一個輪子，表面積更大，與地面接觸面積也更大，單位面積上受到的壓力也隨之減小，使行李箱即使在重量極大時也更容易被使用者移動、爬樓。而輪子與地面接觸面積的增大也增大了摩擦面積，在不影響爬樓工作的前提下，能更有效地防止輪子打滑，保證使用者的安全。

從造型角度來說，爬樓輪位于行李箱底部內側，周圍有箱體遮擋，保證了箱體容量不受影響，加置爬樓輪后的行李箱造型也不會顯得突兀。并且，360°軸距的靜音萬向輪移動靈活、順滑的特點和這種爬樓輪的長處都得到了保留。

從使用角度來說，此結構不需要任何復雜的輔助結構，也無需對其施以其他操作。當使用場景改變時，例如遇到樓梯、障礙物使它無法向前，此結構能夠直接工作、運行，實現避障移動。這一點對老年人、兒童等都十分的友好，避免因操作不當、不會操作或是輔助結構損壞等問題造成爬樓工作無法進行。

（2）稱重系統

乘坐飛機時若行李箱重量超過限額會導致使用者額外支付托運費或者無法攜帶行李箱登機；行李箱重量超出自身所能承受的重量，也會在使用過程中存在一定的風險。為避免以上情況，該行李箱設計了稱重系統。

稱重系統利用橋式壓敏電阻傳感器，將行李箱內物體的重量轉換為模擬電壓信號，電壓信號的強弱隨物重的變化而變化；再通過濾波電路，濾去較大的紋波電壓，使輸出電壓更平滑，抗外部干擾性更好[9]；并使用放大器放大信號，以提高電路的信噪比[10]。這時用電壓跟隨器進行緩沖，起到承上啟下的作用。通過鉗位電路將信號波形頂部或底部鉗定在某一預定直流電平上，以克服由于干擾造成的電平波動[11]。此時得到的信號是模擬信號，可通過A/D轉換器轉換成數字信號輸出[9]，并在把手上的稱重系統顯示屏上顯示具體重量（圖11），使行李箱重量數據數字化、直觀化。行李箱裝箱完畢，關閉時，稱重系統顯示屏會自動顯示行李箱的具體重量。使用者可根據其數據顯示，來調整內部物品重量，來避免行李箱行李超過限額。這種設計行為打破了傳統旅行箱只能容納行李物品的形象，形成了全新的設計語言[12]。

（3）前蓋收納

行李箱的使用本質是收納出行所需的物品，在提升使用效率的同時我們應保證其收納效果令人滿意。除了基本的箱內收納外，創新設計了前開蓋收納空間，圖12是此收納空間的使用效果圖。在行李箱外側設計了可輕松開關的獨立空間，尺寸為37×20×6（單位：cm），適用于放置證件、藥品、水杯、食品等常取常用的隨身物品，人性化的彈力網兜，使得既能直觀地尋找物體，又能防止物體掉出。此空間與行李箱內部存儲空間分開，無需開啟整個行李箱也可以直接拿取所需物品，便捷省時，在緊急所需時更能感受到此功能的貼心。

結語

此設計方案提出三角形爬樓輪裝置、稱重系統、前蓋收納空間，一定程度上解決了普通行李箱的不足之處，更方便人們的日常使用。同時仍存在著一些問題，如行李箱爬樓仍需使用者使力，未達到完全自動化，加工制造難度、成本上升等，這些問題有待解決。