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基于自衡技术的城市智能个人代步工具的设计

  摘要:随着现代经济快速发展,城市中人们的生活节奏不断地加快,对于出行交通工具的需求不断增大。人口和车辆不断的增多,城市开始面临能源危机以及环境恶化。我国作为发展中国家,面临道路用地少,人口密度高的国情。如何在低碳经济大发展的城市中更好的解决个人交通问题,是值得我们深思的研究课题。

  代步工具日益增多,随着技术的日趋完善,轻巧、舒适、现代化的个人交通工具成为未来发展的趋势。在众多私人代步工具中,轻型电动车作为简单快捷环保的个人交通工具备受人们的喜爱,在城乡迅速普及。在个人代步工具行业的迅速发展的今天,不断创新适合我国国情的个人代步工具尤为显得更为重要。如今,国内基于自平衡技术平台的电动个人代步工具市场正处于萌芽期,现有产品绝大部分存在形态,体验和功能都比较单一的问题,其技术和服务体系也尚未成熟,想要获得良好的市场效应和社会认可还需要一段时问的发展。在本文阐述了其在城市轻量化个人代步工具方向上的设计与研究,通过对该类产品于形态,体验及服务上的创新研究,通过市场调查、归纳整理、阅读研究、理论研究、方案设计等综合研究方法,结合调研数据和定位进行产品造型设计上的深入研究,从安全性、舒适性、人机、造型、颜色等要素综合考虑,提出了基于自平衡技术平台的全新的产品。

  关键词:个人电动车;发展;人机;创新设计;造型设计

  第1章绪论

  1.1研究背景

  受全球能源危机的影响,低碳经济在成为当今世界经济发展的趋势下,更加成为中国城市经济发展的主流。哥本哈根气候变化前夕,中国向世界作出承诺:到2020年,我国非石化能源占一次能源消费的比重达到15%左右,单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%。现代城市交通的低碳化可以很大程度上的促进城市低碳经济的发展。低碳交通是指在交通出行的各个环节全面关注温室气体排放问题,通过对运输结构和运输效率的优化,最大程度地减少碳排放总量。城市低碳交通的重点应放在新型低碳交通工具的研发与设计上。随着人们生活质量不断地提高,电动车曾淡出人们的视线,但由于现在城市发展出现交通堵塞和环境污染,绿色环保出行方式的出现使得人们将视线再一次聚焦在低能耗电动车上。很多人不禁感叹电动车作为新能源新型交通工具却拥有着迅猛的发展速度,但实际上电动车有着比燃油汽车更加久远的历史。

  我国在城市化快速发展的背景下,人口密度不断增大,私人交通工具不断增多的情况下,城市普遍面临着环境污染和交通堵塞。全国百万人口以上的特大城市,大部分交通流量负荷接近饱和,有的城市中心地区交通有时已接近半瘫痪状态。随着低碳全球化,国内外城市都大力发展低碳型城市交通,而这势必让电动交通工具成为了城市交通发展的方向。当前我国交通领域的一份统计数据显示,2011年为止汽车年产量为1800万辆、摩托车900万辆、自行车1350万辆,其他500万辆、电动车数量2200万辆,按此数据进行统计核算后,电动车已经占到了中国交通制造领域总量的33%,成为中国交通领域内占比重最多的制造产业。电动车目前处于稳定增长时期,上升空间依旧巨大。2010年电动车行业迎来了产品价值回归,标志着以创新为行业产品的灵魂的时代正式到来。产品的核心价值也发牛了重大转变,不仅仅想过去那样单方面追求款式的创新,而是向着挖掘产品的特质和打造核心价值方面转变。创新设计,足部改善了电动车设计中的产品功能价值和造型审美,很大程度上促进了电动车设计的创新潮流。

  1.2研究的目的与意义

  随着行业的发展,人们生活节奏不断的加快,对于日常生活出行个人交通工具多元化的需求,已经不仅仅局限于代步而已。快捷舒适的出行过程影响着人们对于交通工具的选择,对于人们的生活起到了重要的作用。从现代人类的生存意义和价值上重

  新审视个人交通工具,在其基本功能的需求上已经发生了巨大的改变,可以说是跨越式的发展。用于交通中的工具在心理、社会伦理、经济地位、社会意识、可持续发展等方便无限制地拓宽了原有的核心内容。希望通过对基于自衡技术平台的城市轻量化个人代步工具的设计研究,以及从中提出的设计思想和方法,能够在该领域的产品设计开发得到具有实践意义的应用。尝试以问题和行为导向出发为导向,针对中国本土的特殊状况和市场现状,探讨通过产品形态设计、人机交互与体验设计、商业产业化创新的思路系统地深入研究自平衡技术产品的设计方法,从中提出了通过自然相似,行为相似,文化相似的途经对该类产品在形态,体验和服务等三个方面进行整合创新的设计原则。

  近年来,能源紧张,交通堵塞这一现状使得人们要重新选择理想的代步工具,轻型的个人代步工具有助于减轻出行的交通压力,提高出行效率,其使用起来方便快捷、省时省力,更因为其环保节能的零污染排放,使其成为而今绿色环保的代表。设计:是有意识对环境的塑造,从而满足个人和社会的需求。我国现在个人交通工具不断增多,城市交通堵塞,从轻型个人电动车的发展现状出发,分析个人交通发展过程中存在的相关问题,提出新一代基于自衡技术的个人电动车创新的必要性以及设计理念,进一步解决能源危机,环境污染,构建和谐社会,维持交通系统健康可持续发展。

  1.3本文研究的主要内容以及方法

  1.3.1研究内容 

  本论文所研究的对象是基于自衡技术的个人代步工具的创新设计,对现有的轻型个人电动车进行分类分析,总结现有产品使用上的不足,进行设计反思,通过创新设计思维转换、功能设计等分析出新一代轻型个人自衡车的使用方式,并最终将分析结论通过电脑三维建模设计来进行展示。

  本论文具体研究内容为:

  1.归纳整理国内外轻型电动车发展现状,分析总结出我国轻型个人电动车需要创新的必要性。

  2.归纳整理国内现有主要使用的轻型电动车进行分类分析,从中总结出现在产品使用方式上的不足。

  3.从工业设计的角度运用合理的设计研究方法具体分析基于自衡技术的轻型个人代步工具的使用方式,为我国轻型个人代步工具创新设计提供借鉴。

  第2章国内外个人代步工具行业发展现状分析

  2.1国外个人代步工具行业发展现状

  电动车顾名思义就是用电作为驱动力的车辆,在全球低碳化的趋势下,人类正在经历着一场“绿色革命”,设计被重新设计着……发展轻型个人电动车能够更好的发展城市低碳交通,解决道路狭窄,交通拥堵,停车位不足等问题。像Segway、I-swing、I-Real、高速折叠自行车和EN.V电动概念车等个人电动工具即可有效减少私人机动交通出行量、又能保证必要的运行速度,成为值得推广的一种低碳交通工具。国外的对新型产品研发更加重视人性化和科技含量,通过运用新型动力和现代科技提高产品的性能。例如电动三轮车I-swing(图2-1),这是款凭借陀螺仪传感器来调节自动两轮平衡行驶和三轮行驶的电动个人交通工具,在其传感器未启动的状态下,I-swing可放下前起落架,呈三轮着地的行驶状态。当在行人较多狭窄的地方行驶时,I-swing前起落架会收起,车身会转变为竖立的两轮驾驶状态,这样可以使驾驶员与行人视线保持在同一高度,是使得驾驶的操作状态更加舒适。I-swing在两轮行驶时的车高度为1800毫米,长度分别为985毫米和800毫米,整车的高度为1710毫米,长宽分别为1275毫米和800毫米。车身采用可以减缓冲击的低弹力聚氨脂制造,通过高科技的运用提高产品的使用功能,实现更好的舒适性和操控性。

  

  国外的个人交通工具不仅在使用功能上不断创新,而且越来越轻量化。例如美国的Segway(图2-2),该车的外形非常小巧简洁,使用起来很轻盈舒适,脚踏式两轮行驶,结构非常简单,运行成本低。人们可以驾驶这两款车直接从办公室开到家,甚至可以开

  进各个房间。这类轻型的个人交通工具可以解决交通拥堵,停车位不足等实际问题,在交通资源如此紧张的现在,使用像I-swing或Segway这样的个人交通工具,在轻松外出购物同时还可以享受自然风光,不用因为城市拥挤的交通和尾气排放污染的空气而恼,使得人们的交通模式更加的多元化和灵活性。

  改进动力系统,实现燃料选择的多元化,提高燃料效率。Venture公司在arver公司底盘技术基础上改进了动力系统,其推出的车型VentureOne拥有两种混合动力和一种纯电动配置。该车动力系统具有两个特点:①燃料选择非常多元。其动力源是CaliforniaMotors开发的内燃机,从汽油到酒精,亦或两种燃料以任何比例勾兑出来的鸡尾酒,它通通可使用。②油箱体量小,燃料效率高。20千瓦的发电机,为容量3千瓦的埋离子电池组充电,电流最终带动安放在后车轮内的马达。发动机一起动就可以稳定在效率最高的转速上。该车的油箱体量非常小,但效率非常高:巧升的油箱跟很多摩托车相比都显小,油耗为2.4升每百公里,足够其行驶两个星期。另外,根据事故统计数据分析,VentureOne的安全性是普通摩托车的33倍(如图2-3)。

 

  单轮电动机车是美国最新研制一款RYNO机车(如图2-4),采用单个车轮,是一款类似于赛格威平衡车和电动踏板车的新型交通工具,最大的优点是不会让驾驶者摔倒。机车的重量为57公斤,能够应对机车倾斜角度和30度坡度。其设计灵感来源于2009年公司CEO克里斯•霍夫曼(ChrisHoffmann)的女儿。单轮电动机车采用单个车轮,充电电池作为动力,这款单轮电池动力机车时速可达到40公里,由于体积较小,在任何地点随意泊车和充电,它专为通勤者设计,可有效解决交通堵塞,避免昂贵的泊车费用。预计价格为3344美元。机车的重量为57公斤,能够应对机车倾斜角度和30度坡度。单轮电动机车的工作方式类似于赛格威平衡车,驾驶者必须身体前倾加速,身体后倾减速。但不同于赛格威平衡车的是,RYNO机车装配着自平衡技术,意味着如果驾驶者身体倾斜幅度过大,它能够自动保持机车平衡。

  优势特点如下:

  1、RYNO机车具有很大的优势,它可以在街巷之中穿梭,在复杂的环境中比其它车辆更快地抵达目的地。它能够像自行车一样随意停放任何地点,无需缴纳停车费。

  2、具有特殊的自平衡技术,在行驶时可保持机车不会摔倒。

  3、可携带进入列车,穿过步行商业街,具备电动踏板车的功能。或者最简单地驾驶RYNO机车穿过休息室,乘坐电梯抵达住宅。

  4、机车的电池可以移除,插入电源插座上进行充电。

  多种多样的个人交通工具不仅使得人们出行更为方便,也在一定程度卜扩展了人们活动的空间。随着低碳环保不断的提倡推广,人们开始选择更为健康绿色的出行方式这也不断推动了低碳环保型个人交通工具的发展。国外许多国家政府为了促进新能源在个人交通工具中的使用,纷纷通过制定环保和节能的法规,采取投资、税收优惠、政府补贴促进消费政策,来促进电动车产业的发展。

  2.2我国个人代步工具行业发展现状

  2.2.1我国个人电动车销量情况

  电动车行业,凭借着其社会化、大众化和平名化的特点,已经成为了消费者短途代步的必备的交通工具。电动车根式凭借着这一优势走过了其他行业所不曾走过的辉煌征程。从第一辆自行车的诞牛到2011年,电动车的社会保有量已经突破了1.4亿辆。根据中国自行车行业协会理事长马中超的研究,2009年我国自行车总产量大幅下滑,总产量为7306万辆,比上年下降13.2%,降幅为1996年以来最大;电动自行车总产量为2369万辆,同比增长8.2%,目前电动车行业保有量接近1.4亿辆,国内市场供大于求的局面并没有改变,而需求增速在国内市场已明显放缓。个人电动车作为新世纪高效清洁的交通工具,已经受到了广泛的重视。中国科学院院士何祚麻等专家纷纷表示对电动车发展的支持,认为解决城市交通问题就应该大力发展电动车产业,并非常乐观地认为,电动车最终可以取代燃油车。

  2.2.2我国个人电动车现状及发展

  中国近几年从沿海到内地的大小城市,交通工具迅猛增加,交通系统的压力与日俱增,与此同时出现了能源危机和环境污染的问题,趋于对新能源的需求,人们再次关注到电动车。它很好地满足了人们出行方便省时的需求,一定程度上解决了因交通拥堵,加上其节能环保成为人们绿色出行的最佳选择。近年来中国经济一直处于快速发展阶段,GDP一直能够保持在两位数的跨速增长。2008年全球经融危机,才使得中国过快增长的GDPP速度放缓。到2011年,我国GDP增长已降至个位数。经济学家更是做出了2012年中国GDP有可能保持在8.5%左右的预测。如果我国GDP降到8%以下,就业以及经济发展就将面临严峻的考验。为了阻止这一情况的发生,中央政府势必出台很多拉动内旭,刺激经济发展的政策,以保证经济的繁荣和国家的安定。减少企业赋税,给与中小企业一定的贷款扶持;降低或者减免部分消费税收,刺激市场消费;采用较为宽松的货币政策,进一步下调存款准备金率;继续对产品进入农村市场给与政策性补贴;墙纸要求企业给员工增肌工资等举措。全面国内内需经济,这样也无形中刺激了消费,包括电动车市场的购买力。

  虽然我国现在的个人电动车行业保有量很高,但是其主要还是集中在电动车、电动摩托车、轻便电动摩托车等造型以及使用方式使用上面比较传统的个人电动车。而且其在使用上面还存在着诸多不足,在未来对于个人电动车的需求不断增大,人们对于产品的要求也会随着变得更高,这就更需要研发出适合我国国情的新产品来满足市场和消费者的需求,使得我国的个人电动车市场有着更好的发展。

  2.3国外现状分析比较启示

  2.3.1我国个人电动车需要进行发展创新

  自改革开放以来,中国的城市化进程不断加快,人口快速增长,给城市交通带来了极大的压力,交通拥堵、环境污染等问题困扰着众多现代化城市。这些诸多的问题,对人们出行选择交通工具带来了影响。现在我国的公共交通资源非常的紧张,在短途出行时不够快捷方便,与此同时个人交通工具在长途出行上与公共交通接轨的能力非常的低,这都是中国无可否认的现实。随着生活节奏越来越快,社会压力越来越大,人们对于出行的效率需求越来越高。在公共交通改善状况缓慢的现状下,现有公共交通资源相对比较紧张的前提下,导致人们的选择范围不断缩小,对个人交通工具的需求不断的增大。近年来我国机动车行业的保有量不断增加,但面对现而今石油短缺,油价高涨,汽车尾气大量排放造成严重的环境污染,严重制约了传统内燃机燃油汽车的进一步发展。

  随着时代不断的发展,人类文明不断进步,人类对于保护生存环境的意识不断提高,低碳环保作为这些年世界各国人力发展的目标,提倡高效环保的交通工具,推广使用节能再生能源。在目前的技术不断创新中,电能成为最优的代替能源,未来作为个人交通工具的主要驱动动力必将是一个趋势。

  在个人电动车的领域,国外发达国家的电动车产业水平要比中国整体发展得更为成熟,分析国内外个人电动车发展的现状和未来趋势,学习发达国家个人电动车工具的研发经验对于我国个人电动车产业的发展和创新至关重要。工业产品设计作为多学科知识体系融合科学技术、艺术、经济与人文等的学科。秉承以人为本的设计原则,运用科学技术研究产品美学问题,寻求人、产品一环境的统一协调,更大程度上地满足使用者物质和精神两方面的需求。在进行产品设计时尽町能充分的考虑工业产品的使用情况、环境情况、人机合理性、町实现性等诸多因素。在众多的产品设计原创中创新是产品设计的灵魂,设计能通过具体手段实现人类改造自然和社会,构思和计划这样的创造活动,会给人们生活工作的环境带来很多新的变化。创新性设计为人类创造更为舒适合理而又优美的生存环境,不断地推动着社会的进步。产品创新设计不仅可以提升产品的价值也给产品带来了新的生命力。

  我国交通矛盾日益突出的现状下,发展多元化的轻型个人电动车不仅具有现实的要,也是未来发展的趋势。当前,发达国家的两轮以及四轮的个人交通工具非常普及,但是随着社会的发展和环境不断地变化,人们对于出行交通工具的需求也随之发生了改变,随之出现了更加精细化、多元化的三轮车,三轮的个人交通工具也越来越受到人们的关注。

  2.3.2轻量化环保型个人电动车将成为发展趋势

  个人电动车作为中国经济重要的产业之一,对其研发也代表了我国的科技法发展水平。在全球低碳经济的大背景下,我们必须立足于我国具体国情找出交通发展现状的问题结症所在,从根本上解决问题。在现代城市化发展中,人们出行的公共空间设施都很密集,很多时候的出行距离都不是很远,据调查显示,很多人们出行选择的交通工具很容易就造成了资源的浪费,特别是拥有私人交通工具的人群,非常近的距离不会选择低碳环保的自行车或者公共交通工具,这样就造成了交通堵塞、环境污染加重、停车空间不足等问题。无可厚非的是现在的公共交通并不能完全满足人们出行的需要,那么小型的个人电动车就日益突现出其重要性。

  为了更好的满足人们出行的便捷舒适性,提高交通资源的利用率,低碳环保除了能源上的改变,在设计本身也是可以通过不断创新达到低碳环保。国外不断研制开发微型的个人电动工具,其使用方式卜更加便捷舒适,轻巧的机身可以随意在狭窄的道路穿梭,丝毫不会因为交通堵塞而耽误行程,于此同时也节省了能源的消耗,降低了废气排放。从长远来看限重将是一种趋势,即使它一直都是个人电动车新标准的热门争议内容。从当前来看,突破口还是需要通过技术手段来寻求更多的在工艺与设计不断刷新中得到运用的轻量化材料能够使得个人电动车既安全又轻快,若想减轻个人电动车的质量,需要从它整体重量最集中的部分——框架上着手,并需要选择可更好的实现低碳化目标的轻质且具有综合力学性能的材料。为实现轻量化,框架在材质上可采用被广泛应用在汽车业与携带式器械的特殊轻材质——镁合金。镁合金具有高强度、高刚性、密度小、质量轻、比强度高、弹性模量大、消震性好和承载冲击载荷能力大等特点。当下电池之所以那么重是因为目前个人电动车的电池主要使用铅酸电池。所以若想实现低碳且轻质的目标,电池的研发绝对是一个不容忽视的因素,譬如考虑轻量化的锂电池。作为被誉为新一代电动车的最优电源,锂电池具有重量轻,动力强,设计巧等优点。除此以外,太阳能驱动车也出现在市面上。将其直接转化为电能,优点在于节能环保、整车集体积小、零污染等。但是价格高性能不强是阻碍其发展与普及率低的主要原因。因此,个人电动车的发展需要更具优势的新电源,也就需要更加努力的加大技术研究。个人电动车多年在锂电池的研发与制造中,通过在电管家基础上的锂电池电源管理系统改善,通过锂电池全面控制了磷酸铁锂电池,研发出使用铁电池的“全寿命铁力电动车”。保质期48个月的铁电池是普通铅酸电池六倍能循环使用1500-2000次,从而真正实现了电池和整车具有同等的寿命期。铁电池作为最安全动力用电池,避免了普通锂电池过热起火等安全隐患。而不含铅镉等重金属、无毒无污染的澳柯玛全寿命铁动力电动车则代表了电动车

  的最新潮流。轻量化在反应市场需求的同时,更是彰显了电动车行业需要不断的推进技术改革创新,同时也是一条响应国家绿色地毯产业发展的必经之路。

  2.4个人代步工具的新趋势

  2.4.1轻巧化

  毋庸置疑,超小型代步工具是未来集约化个人交通工具的新趋势之一,尤其是在人口密度大而交通条件又比较紧张的城市地区。世界上有超过一半人口为城镇居民,然而当前依然有越来越多的人口在涌向城市,城市的土地面积无法增长,而城镇化的发展速度却在急剧攀升。因此,拓建城市交通系统的基础设施治标不治本。

  2.4.2电气化

  此外,依靠电力驱动的交通工具也是未来交通的一个重要发展趋势。近年来,锂电池和氢燃料电池技术的发展使电力驱动的交通工具得到了广泛关注。新的电池储能技术也使得蓄电池模块更加稳定且能够持有更高的能量密度。如今,依托模块化设计的手段,这些电池模块被包装成适合各种车辆尺寸的套件来使用。基于此这,汽车公司便可以更加便捷的于电池开发商展开合作,设计以电力驱动的交通工具。不管是传统的汽车制造商,还是交通工具行业的新兴企业,都在通过对电力驱动汽车的概念设计来展示他们对未来交通工具以及未来城市交通生活方式的展望。

  2.4.3系统化

  对于交通工具来讲,实现综合的连通性所必须的技术已经开始得到商业化推广。如今,通过结合GPS、数字地图、无线通信等技术提供了诸如:车内免提电话、实时导航的交通信息、远程诊断、事故后自动通知相关应急响应、使被盗车辆减速等功能。利用车辆之间相互连接的技术,基于传感器的功能模块被引入到了交通工具的设计当中。这些功能模块施包括:盲点探测系统;车道保持系统等等。

  在未来,更复杂的交通通信设施系统将促使交通工具的自动化和人机协同合作的驾驶模式成为现实。使用GPS技术的车辆将被精确地定位,同时能够借助远程遥控和无线通信的组合感测其周围的物件对象。他们还将可以和路边的基础设施通信,可以增加车辆自身的安全性,也可以一定程度上保证路边非机动车以及行人的安全。

  2.5自平衡技术平台产品发展现状

  2.5.1现有问题

  与此同时,基于自平衡技术平台的代步工具也存在一定的问题。2006年9月,赛格威公司主动召回所有产品,原因均与软件故障有关。故障会导致车轮突然反向转动,从而引发一系列安全问题。这种情况的发生都与其“限速器”有关。这种限速是依靠某种软件的植入来确保赛格威的行驶速度保持在最高速度之下。当赛格威使用者前倾过猛时,车体就会有越跑越快的趋势。但是车体要保证其整体重心的平衡,就会将用户向后弹出发生危险。

  在赛格威等此类平衡车产品在亮相初期,引发了社会各界的极大关注,大家都认为它是一种可以改变人类交通方式的划时代发明。然而,回望其十年来的发展历程,在实际推广和应用的中,它并未达到大家预期的影响力。甚至在包括中国在内的很多国家和地区,有相当一部分人从未听说和见到过此类相关产品。它在推广上的困难主要体现在价格上,由于其大量使用了高端的科技使得成本居高不下,从而导致其售价偏高。

  2.5.2市场前景

  即使平衡车价格不菲,但在中国这个超级消费大国,仍然有着不错的前景。平衡车开始较广泛的被用来商用,起到了非常不错的效果,在中国的民用销量也是很不错的,很多人对它的特性所着迷,这其中就包括很多的明星群体。首先,操作简单,科学性强。较多使用者只需要培训一小时就能操作,这种电动代步车依靠充电锂电池作为动力,由传感器、控制系统和马达系统三个部分构成。它对驾驶人的要求并不高,据不少车主反映:“一般经过一个小时的培训便可熟练操作。”据悉,驾驶人只要改变自己身体的角度,往前或往后倾斜身体,小车就会根据倾斜的方向前进或后退,至于行驶的速度,则与驾驶人身体倾斜的程度呈正比。其次,社会价值高,可作交通接驳工具。销售该类平衡车商家的工作人员介绍道:“大多数购买这种产品的人都是有车一族,作为交通接驳工具。”记者也了解到,由于该地区交通较为拥堵,因此这种两轮电动代步车具有自己的优势。

  2.6本章小结

  如今人们普遍感觉到了出行交通压力很大,尾气排放使得环境污染严重,电动车作为低碳环保的个人交通工具,为现交通出行提供了新的选择。随着科技快速的发展,人们对代步工具需求的不断增高,个人交通工具其实不仅仅作为实用性的代步工具,其本身是文化的载体,是创造社会物质生活的基础。柳冠中说:“任何时代的文化形态,总是要以该时代现实的社会物质生活存在为其基础的。因而,就工业社会行将进入高科技工业社会的当代世界趋势讲,设计,既意味着当代社会生活物质基础的创造,又意味着对人类未来理想社会建设的规划和预见。”个人代步工具和消费者的生活息息相关,并且现在已成为很多消费者短途出行的必然选择。

  对于消费者来说,有人在意出行的便捷性,有人在意价格,也有人在意驾驶时的乐趣,其需求是非常的多元化。也许有时候这些要求是相互矛盾的,但是消费者的需求也是多样化的。要对个人代步工具进行创新,必须关注市场的需求开阔眼界,结合现代个人电动车设计的相关理论以及结合现实的因素,总结国内外各类型个人电动车发展的过程和经验,以经济实用和创新美观为出发点从其功能结构、美观造型及使用方式等方便着手,结合现代个人电动车的状况进行分析。个人电动车工具以其低耗能、方便快捷、灵活舒适等特点为城市交通节能减排,个人代步工具在实际运行过程中反映灵敏并能够自动保持平衡,安全便捷,兼具自行车和电动车的优点。

  为了更好地实现城市交通低碳化,未来的设计会越来越微型化、轻量化,也就是说车身尺寸和排量会减小,其制造材料也会推陈出新,将新型环保的个人代步工具设计不断发展创新。

  第3章轻型个人代步工具产品市场调研分析

  3.1同类产品调研分类

  电动独轮车

  电动独轮车是一种电力驱动、具有自我平衡能力的交通工具。在社会飞速发展的今天,交通拥堵也成了最终现象,一款时尚的电动独轮车,让您享受穿梭于闹市的轻松与快乐。IPS电动独轮车代替自行车和电动车作为交通工具是时尚潮流的发展。电动独轮车的兴起,即将引发一场新的交通革命。电动独轮车适于每日通勤使用或者周末时作为一项休闲运动。陀螺仪传感器控制平衡,1000瓦特的电动机驱动,可以获得很好的动力。内部通过程序控制,限速在16km/h,在保证安全的同时兼顾到行车速度。电动独轮车是新一代的节能、环保、便携的代步工具。充电2个小时,可以行驶25km,短途代步非常方便,可以代替公交和地铁。电动独轮车体形小巧、携带方便,最轻的一款只有10kg,可以直接放进汽车的后备箱,提到家里或是办公室。在环境污染日益严重的背景下,电动独轮车作为一种新型环保的代步工具,应当大力普及以缓解资源的消耗和空气污染。

  截止2013年底,我国电动独轮车年产量在68万台左右。预计2014年产量将达到89万台。截止2014年第一季度,我国电动独轮车市场总需求在80万台左右。电动独轮车的使用者有一半以上使用者都是青少年人群,因随易行电动独轮车从外观的结构、质感上来看完全能够抓住青少年想拥有它的表层需求,而其又炫又酷的配置也完全符合本年龄段所追求的需求根本,并且,独轮车又是一项集很强的技巧与表演性的运动,从心理上得到了"回头率""时尚"的绝对性需求。

 

  总体来说自平衡电动车在中国的市场还是比较乐观的,随着民众生活水平的提高,自平衡电动车的销量一定会出现成倍的增加,这都是完全可能的。随着中国市场经济体

  制的高速发展,国民生活水平逐渐提高,城市化进程达到接近顶峰阶段,以及汽车销售量的不断走高,国内大中型城市的城市交通负担日益增大。以"安全出行"为主题概念的新型交通工具电动独轮车正渐渐进入公众视线。预计2014年,我国电动独轮车市场需求量将超过100万台。

  3.2使用人群调研及使用状况分析

  交通工具使用状况的分析是在验证人一机一环境大系统中各部分的关系协调程度,更接近于通过市场调研展开的分析、考量,数据库的建立更依赖于消费者的信息反馈。它町以通过消费者满意度调查和痕迹分析两种方法展开进行,并通过两者的互相验证,排除干扰项。使用状况分析不能限制在同类产品的市场反馈上,边缘产品的使用状况的反馈对新产品的设计研发也能够起到很重要的促进作用。而且产品的使用应该是一个动态的过程,它的分析可以是一段时间内的综合评价,也可以是不同的使用场景中的片断综合。这一部分的分析结果可以帮助厂商开发出新的市场,同时也具有很好的可操作性,更容易通过设计改良加以实现,所以具有更好的应用前景。总的来说人因分析、使用环境和使用状况的分析都会首先依据消费者的性别、年龄段做出分类,之后综合分析的过程更像是中学时学过的集合运算,是一种数学的包容关系,结合独有的技术优势、产能优势做出子、交、并集。只有这样脉络清晰的定位目标市场,根据消费者的需求定位一个产品的创新标准。针对性的开发新品,或是系列产品,使得交通工具产品结构呈现树状分布,既深且宽,这样塑造出一个繁荣的市场,一个健康的、可持续发展的市场。

  3.2.1使用人群的分析

  由本次设计课题的定位,对象以中青年人为主,其中大多为中产阶级,另有少数事业成功人士。消费者行为学认为,营销决策的基础必须考虑消费者心理特点,才能准确地把握消费者行为。而企业或商家常犯的一个错误,就是只根据自己的主观意愿虚拟出所谓的“消费者”,而不是依据对市场调查与分析后所熟悉的“消费者”。从消费者心理特点分析来看,制约人们购买或消费行为的主要因素,并不仅仅是看他们手中拥有多少钱,更重要的是他们头脑中的消费价值观念、自我体验、生活方式以及社会文化环境等因素的影响。这些内容对消费者行为的影响远比价格促销大而且影响的时间长。

  美国闻名消费者行为学家M.R所罗门认为:“如今改变消费者行为的许多生活方式都是由年轻消费者所推动的,他们正在不断地重新定义什么是最热门的而什么又不是。”所以今天的营销界普遍认为:要想超越下一次浪潮,必须比竞争对手先想到消费者及其熟悉他们的心理特点。市场启动一定是产品或服务迎合了消费者的需求与自我表现并满足他们的欲望的结果。未来最具消费潜力的是一批茁壮成长起来的中产阶层这一群体。这一群体具有以下三个外显特征:一是年轻,一般在35岁以下更多地在30岁左右:二是有较高的学历,一般有本科或以上学历,同时专业比较适合社会发展的需要,如90年代中后期毕业的大学生;三是具有较高的收入,主要指可支配收入或纯收入,一般在10-20万元之问。这些外显特征只构成这一群体消费行为的物质基础,而这一阶层群体更为突出是其内在特点,即他们的消费价值观念、自我体验和生活方式等方面与其它消费群体有明显差异。正是这些因素影响到他们消费行为对中产阶层群体的调查与分析发现,影响这一群体消费行为具体表现为:关注自我发展观念、乐于接受新事物的观念、自我张扬与表现观念、工作与娱乐相结合的观念、独立生活与合作消费的观念。这些消费观念也是本次课题研究和概念定位的重要依据。

  3.2.2使用者对产品的归纳

  以下为问卷调查及口头交流总结出的用户对个人电动车的需求归纳。内容包括目前产品中不具备的功能、已有的功能中不完善的项目和已经基本完善但有提高空间的项目。

  a.造型美观:对于户外交通工具而言,外观造型是整体设计最重要的组成部分之一,其美观程度直接影响消费者的购买心理。良好的外观造型能极大提高产品在市场中的竞争力。

  b.操作方便:操作的方便程度,决定驾驶者是否容易控制,简捷的操作能使人在行

  使过程中心情舒畅,便于应对突发事件,降低交通事故的发生率。

  c.灵巧轻便:单人交通工具的主要特点是体积小,灵巧轻便的车身便于存放安置且对交通状况的适应性较强,也是多数人选择单人交通工具的重要原因之一。

  d.噪音小:噪音是现代机动交通工具大多存在的弊病,机动车在行使中对城市产生噪声污染,同时也不利于人的健康,人们希望获得更加安静的行驶环境。f乘坐舒适:座椅舒适程度是交通工具人机系统的重要组成部分,舒适的座椅能极大的缓解驾驶者在长时间行使中的疲劳。

  e.色彩搭配协调:色彩搭配是与外观造型紧密结合的,独轮车上部外壳结构特点使其内部和外部、整体与部分的色彩搭配尤为重要。协调的色彩搭配才能衬托出好的造型。

  f.减少污染:降低污染必须纳入现代交通工具设计之中。随着人们环保意识的增强,消费者对机车的环保性能也逐渐重视起来。

  g.照明:照明系统是保证交通工具全天候行使得必要条件。此项功能在现代交通工具的应用中已经比较完善。

  h.模块化:组装维修方便的模块化设计已经应用于机械、造船、计算机等多领域。

  但在目前交通工具设计中同样没有得到广泛应用。模块化的车体和零件可以极大降低成本,提高牛产效率,同时也方便拆装和维修。

  i.价格适中:对于上班族和年轻人来说大多选择商品看中性价比,在产品质量和功

  能保证的前提下,价格优势会更有效的促进消费。

  j.数字化:随着信息时代的到来,人们对数字化的需求程度正在逐渐提高,对仪表

  显示、传感系统等高科技成果的应用,也是衡量机动车设计跟随时代步伐的重要指标。

  3.3轻型个人代步工具方案设计定位

  由前两章的分析及对用户需求的归纳分析得出结论:本次个人代步工具的设计必须

  继承传统车型以有的体积小、重量轻、受路矿制约小优点,造型美观、操作简便、人机设计合理、节约能源、环保等新的市场需求,同时兼顾娱乐、装饰和其他附带功能。最重要的是确保产品必须受到社会的欢迎,引导流行趋势,能在未来品牌竞争中赢得,一席之地。

  经济的发展和生活质量的提高使得人们对于出行有了更多的要求,也变的更多元化起来,文化因素也成为了其中一个重要的环节。生活需求的不断转变,以经济方式去消费文化和以文化方式参与经济,产品在这个过程就成为了载体,体现了经济与文化的多元价值。与此同时,产品使用人群的细分以及场景复杂和多变,也促使了产品的人群针对性强,发展前景广阔。产品设计应充分考虑到客户的使用需求,尤其在轻型电动车设计中,更应考虑到使用者的生活环境、出行距离、以及交通状况等多个方面。让轻型电动车突出便捷舒适与绿色节能的特点。综合中国现在交通的现状,进行统‘标准的设计。近年来,随着世界人口的增加,科技与经济快速的发展,人类为了满足生存需求无节制的消耗自然资源,使得能源危机生存环境恶化。随着大气污染、石油危机、温室效应等不断严重,人们的环保意识逐渐开始增加。为了使人、机、环境和谐发展,顺应科技发展的潮流,节能环保是发展城市低碳交通的基本要求,未来的产品的设计将以低碳环保作为出发点。

  (1)外观造型设计

  独轮车的外观造型必须允分考虑到个人使用特点及车体形态构成,并对这些方面进行符合美学的设计。例如放生形态设计法则,即利用自然界火车动物界的有机形态所进行的符合人体的仿生设计,或者利用配适宜的色彩进行表面质感和肌理的设计。把握社会、时代的审美潮流,创造出符合使用者审美观的外观造型。

  (2)人机工程设计

  不同类型的独轮车对其乘驾时的人体尺寸要求也是不同的,要充分考虑运动生理和视觉生理的舒适性,给驾乘人员提高更加合理高效、方便操作、适合乘坐的形态环境,合理的尺度才能将车体的各个零部件设计达到系统的最佳状态,保证其相对位置和空间尺寸的合理性。

  (3)机械工程设计

  独轮车的工业设计,不仅要保证车体在不同运行状态下结构的合理性,还得使其具有足够的刚度和强度满足车体的制造和装配要求。在其结构的设计上,一定要遵循机械的运作原理。

  (4)空气动力学设计

  独轮车其运行速度虽不能和汽车相比,但在高速运行时空气仍会对其面产生相应的作用力。运用空气动力学的原理设计出降低空气阻力的具有良好空气动力学特性的车型,可以很好的降低空气噪音,使其行驶起来更为舒畅。

  3.4本章小结

  由于我国经济的飞速增长所带来的环境效应,使得轻便交通在短短几年时间内得到飞速的发展。我国的独轮车也快速发展成了一个庞大的产业链,并且取得了不管在技术上还是产量上都不逊色于发达国家的成绩。创造出了很多经典的车辆外形在回顾我国轻型个人电动车发展的过程时,发现在产品方面还是出现了诸多的设计误区。从外观上而来看,车体的设计完全参照踏板式摩托车设计,由于前轻后重而导致缺乏平衡感,单纯追求外表的装饰而缺乏整体感。再来人机工程设计上考虑因素不周全使得操作不够舒适和方便。如今很多公司的独轮车设计仍不能进入系统化设计,其产生的最大弊端就是存在很多设计上的安全隐患。车体采用塑料材质,质量不高、强度过低。综上所述,在未来发展个人电动车,将会更好的改善其不足之处,创新设计出更加舒适便捷的独轮车。

  第4章新一代个人代步工具创新设计探索

  4.1独轮电动车创新设计思路

  对于个人交通工具的创新设计的内涵是非常广泛的,电动车作为一种人类社会生产生活影响深远的交通之一。其技术发明的产生和发展已经有了几千年的历史,产生的影响远远不亚于物质生产工具。社会主流文化和主流价值都可以通过独轮电动车的设计生产和使用上反映出来,这也说明电动车本身是一个蕴含了文化的物质载体。实际上,车的发展史就是一部人类运用智慧进行设计和制造的历史,而车文化的发展史则是车的物质文化、制度文化及精神文化相互交织、相互作用、相互影响和相互促进的历史。

  未来中国车文化在物质和技术层面,将继续向着电子化、网络化、智能化、轻量化和能源利用多样化的方向发展;在制度层面,将向着规章制度体系化、规章内容丰富化、执法过程严格化的方向发展;在精神层面,从车的制造产业角度来看,讲继续丰富和完善创新文化、竞争文化、安全文化、美学文化和生态文化的内涵;从车的运用特别是道路运输角度看,将会继续深化平安文化、实用文化、服务文化、诚信文化、贡献文化和和谐文化的内容。对于轻型个人电动车的创新设计则可以从设计哲学和设计方法论中得到一切启发,设计哲学中运用中庸之道,在轻型个人电动车的设计中就提出了处理问题的尺度,凡事皆有两面性,在实践中要做到看清事物的矛盾性,把握其两面性,将二者相互融合,唯有达到天然和谐的原则才可以将设计适度。再说方法设计论中运用中庸之道,任何一个设计都包涵了形式、功能、色彩、材质等设计元素,其之间是互相联系且互相影响,在整个设计的系统当中任何一个元素都不可能脱离以后单独存在,而是应该在整体的设计中处于合适的位置,这样才能使得产品在最后体现出和谐的效果。设计要从产品整体上去把握,外延到与环境和人的关系,达到产品情感与生活方式相和谐。

  个人交通工具与人们生活相息相关,对其研究需要着眼于生活本身,就是设计的起源地,而设计,归根到底就是人们对生活的发言。我们在选择使用电动车这一日常生活所表现出来的一切活动,在哲学家和心理学家看来,受心理支配而产生的人与环境相互的关系行为可体现出设计本身,这也就可以更加贴切的设计出对于使用者更为有用的产品。就像人们受很多因素的影响,进而会去选择不同种类的出行工具。

  在人们广泛的生活需求里,电动车已经成为人们近距离出行的一种习惯性交通工具,是一种一时之间不易改变的行为。所以因为这种长期出行习惯产生的惯性思维,使得电动车在无形中减轻了社会生活中的交通压力。因此极具出行特点的电动车从根本上就变成了人们的习惯,带来了许多便利性的出行。这样也就导致选择电动车出行变成了习惯,形成了选择使用电动车的定向思维。这样也就为现代城市缓解了交通堵塞和环境污染的问题,成为大众推崇的绿色环保交通工具。我国城市建设供需矛盾短期难以解决,需要一个循序渐进的过程。就我国目前而言,要改善当前交通状况就必须设法减小人均交通资源占用量,提高交通资源利用效率。中国目前家庭结构呈现小型化特征。然而,当前我国的大部分汽车设计并非与小型化的家庭结构相匹配,而是超过了平均家庭成员的数量,因此不可避免的存在着交通资源的富余和浪费。以城市为例,现有城市居民大都是三口之家,由于大多数拥有汽车的家庭对汽车的依赖程度过高,人们长途出行更喜欢使用汽车,而不愿乘坐公共交通;即使是短途出行,大多数人对汽车的依赖程度也是非常之大,甚至可能仅仅是一两公里的路程许多人也不愿意骑自行车或乘坐公共交通,而是开汽车往返。造成这种情况的原因是多方面的:出来民众环保节能意识不足外,公共交通系统也无法满足居民随时出行的要求也是造成这种现象非常普遍的重要原因。

  总的来说,我国公共交通资源紧张是无可否认的事实;同时,我国当前在长途出行上个人交通工具与公共交通接轨能力也非常低下;在短途出行上,我国当前公共交通也存在不够方便快捷、舒适的缺点。这都是中国的现实。然而,在快节奏的现代城市生活中,人们普遍存在着对出行高校、舒适的需求,而且无论是数量还是质量要求都越来越高。在很多汽车拥有者看来,与常规内燃汽车相比,现有的其他个人交通工具在满足出行的高效和舒适需求上都无法与之抗衡。因此,在公共交通改善进程缓慢的现状下,民众需求就与交通工具功能之间的衔接出现了断点,导致许多家庭的选择范围缩小,不得不对个人交通工具过分依赖。而要解决上述问题,既要满足人们出行的便捷性、舒适性,又能提高整体交通资源的利用效率,我们必须在个人交通工具设计上努力实现微型化和轻量化。微型轻量化代步工具因此理当成为未来城市个人交通工具的发展趋势,其具体理由如下:

  第一,微型轻量化个人交通工具具有微型和轻量化的特征,可在一定程度上有利于缓解城市居民短途出行带来的交通资源效率低下的问题。也更方便于个人交通与公共交通的接轨,是对其他交通系统如公共交通、轻轨、自行车、汽车的有益补充。我们必须在加强城市交通建设的同时,加大设计研发顺应时下交通现状的个人交通工具。

  第二,就当前现状来说,汽车的购买和运行维护费用对大多数居民来说仍存在一定压力,从长远来看,独轮车的微型化和小型化可以降低价格和运行成本,可以实现与普通居民的消费水平更加匹配;加之如果个人交通能够实现和公共交通有效接轨,二者的结合将会让更多的居民能够承担购买和运行费用,可以为我国交通系统的完善赢得缓冲时间。微型轻量化个人交通工具作为一种新型交通工具,是对传统内燃机汽车的革命性改变,可以让业者有机会做出全新变革,最大限度地采用新型能源或者运用新型轻质环保可回收材料,将更有利于实现低碳化的目标。实际上,国外很早就对传统内燃机汽车的弊端进行反思,许多有实力的交通工具生产商已经努力越来越广泛地在个人交通工具生产环节使用铝合金、高强度钢、合成塑料、碳纤维和工程陶瓷等新型环保材料。例如奔驰微型车Smart;高速折叠自行车YikeBike、Segway;丰田i-Real。这些新型个人交通工具即可有效减少私人机动交通出行量,又能保证必要的运行速度,是值得推广的一种低碳型交通工具。

  个人交通工具的创新设计非常重视视觉形象,视觉形象远远大于至于对感情材料的机械复制,而是对现实赋予创造性的领悟,这种领悟蕴藏着丰富想象力、创新力,对于车身外形设计,讲求形态之美,古语曾说“内心之动,形状于外”。诠释了产品其设计内涵表现于外型,一个产品的设计不仅要符合人们的审美需求,而且还需要表现出与之匹配的内涵。一切产品都是有基本形态结构,而更深的则是其蕴含的文化韵味。所谓神形兼备,对于客观产品而言,产品的形态是传递产品信息的第一要素,使产品的内在结构、功能、材质、空间、色彩等特征通过表象,也就是视觉使人们产生生理和心理的反应。其实每个产品都是社会文化和审美的载体,其形态设计对产品的使用功能也会产生相应的影响。轻型电动车创新设计是个比较宽的设计面,所涵盖的内容也很多。从材料加工艺、外形的造型色彩及零部件的没计是属于创新设计的方面,并且各有特点。那就得明确产品的基因,每个产品都有自己明显的特征。产品基因是企业的核心竞争力、是企业的标志、也是企业的品牌,因此企业要根据自身的情况,在充分调研、分析的基础上,审慎地加以确定。明确了产品的基因才可以很好的对其进行设计定位,结合现有的科技,充分吸收典型车型成功的经验在其基础上进行创新。

  4.2轻型个人电动车使用方式创新设计

  4.2.1人机数据在造型设计中的应用

  人体的尺度是指人体所占的几何空间尺寸,人的感官的承受能力是指人的手、脚、眼等感觉器官的活动范围和承受作用力的能力以及生理上、心理上对一些物理量的变化的反应。这些物理量包括加速度,振动、噪声、温度、湿度、排气污染等乘坐人员的生理和心理状态产生的广泛影响,图为车身内部各种动物理量的变化和人体耐受力的范围。当车内各种动物理量的变化超过允许条件时,人们会感受到疲劳、头晕、恶心甚至呕吐等生理上的病态变化和心理上的烦躁不安。应当指出,不同的人,不同的坐姿,人体的四肢的动作和范围和此区域内所能产生的作用力的大小以及对周围环境的物理参数的变化的承受能力是不一样的。因此,人体尺寸是决定驾驭独轮车的几何参数和相互位置以及车身设计所必须掌握的原始数据。

  有了人体尺寸标准,就能做出比较适宜的设计方案。即在车身布置设计时,可以用有机玻璃、纸板等按表给出的数据。

  4.2.2脚部操作人机数据分析

  脚的动作范围与作用的大小:人脚的动作主要采用踩、踏、蹬的形式来表现。图为座态时脚运动方向和踏下力的关系。随着脚的运动方向与大腿间的夹角不同,踏下力也有所不同。

  4.2.3眼部操作人机数据分析

  人的眼睛感觉范围:人的视野是指眼睛的眼球不转动情况下注意某一点时,眼睛在这个方向上所能看到的范罔。视野一般用视角表示。人体工程学研究表明,如果保持眼睛向前注视,且眼球不动,人的单眼水平视角为150°,当用双眼观察时,双眼的120°重叠角度即为人的水平方向视野范围,如图。而垂直方向双眼的视野范围是在直前视线上方50~55°,下方为60~70°。此外,人眼对各种颜色的视野范围也各不相同,如图。在视野的边缘上,当对象开始超过垂直视角70~80°,水平视角50~60°的情况下,就将对形状辨认不清。清楚的辨认是水平视觉30~40°,垂直视角70°(以上30°,下40°)。对物体的视觉最清楚的辨认范围为18°,而在300的范围内必须集中注意力,才有足够的清晰视觉。因此要求在35°在区域内。应尽量不要设置妨碍视野的物体。视距范围指人的眼睛观察般选为700~760mm。过远、过近对观察仪表都足不利的。(如图4-1)

  4.3轻型个人电动车参数分析及功能设定

  4.3.1身份识别功能

  通常情况下当使用者的生理需求的到满足后心里会上升对安全的需求层面上。处于这一层次面上的使用者对于自身安全及财产安全都会比较注意。这种心理需求层面的使用者通常都喜欢秩序和稳定。“安全”的定义主要是指人可以免受危险而处于某种保护状态之下。从使用者的角度出发,产品设计的安全至少要满足使用者身心安全方面的考虑。现代产品的安全设计,首要的是先要保证产品本身不会对使用者造成人身危害,其次才是能够为使用者提供多少安全保护。身份识别系统。在该车声控启动系统中,安装电子芯片,每个芯片内都装有固定的(相当于身份识别号码),只有该车驾驶者的ID与发动机-N的ID-致时,车才能启动;相反,如果不一致,车会马上自动切断电路,使控制器无法启动并启动警报系统。

  4.3.2障碍物感应系统——防撞安全功能

  轻型独轮车车的外观设计必须能给与使用者清晰明确的使用信息,能够让使用者接受并进行正确的操作判断。汽车的紧急刹车灯便是一个比较好的例子,能够让使用者很快识别并提前采取措施,避免产生相撞。在独轮车上增加了障碍物感应系统,可以在独轮车碰到了路缘石时或路上的坑可以慢慢减速停止前进,避免碰撞或掉进坑里发生事故。

  4.4自平衡技术平台产品原理

  4.4.1技术原理

  自平衡技术平台的原理与人体平衡功能几乎完全相同,只不过用轮子取代了人的双腿,用发动机代替了肌肉组织,用一组微处理器代替了大脑,并由一套精密的倾斜传感器代替了人内耳的平衡系统(如图4-2)。像大脑一样,平衡车会接收到人体前倾时的信号。为了保持平衡,它会以适当的速度转动车轮。其通过内置的精密电子陀螺仪来判断车身所处的状态,经过精密高速的中央微处理器得出的指令后,驱动马达来实现平衡的效果。我们假设以驾驶者与车体为整体的重心纵轴为参考线。当这条轴向前倾斜时,车体内置的电动马达会产生向前的动力,反之亦然。因此,驾驶者只需要改变自己身体的倾斜角度就可以控制车体的前进或后退,而速度则与身体倾斜的程度呈正比。这与一般的需要驾驶者自己通过身体平衡来实现平衡的滑板车等交通工具大大不同。

  4.4.2技术特点

  左右两轮电动车,独特的平衡设计方案。集“嵌入式+工业设计+艺术设计”的产品集成创新技术,以嵌入式技术提升产品的内在智能化,以适应当代产品数字化、智能化的趋势,实现由内而外的创新,产品信息建模,建立一套既包含产品形状特征,也包含用户认知意象的心理特征体系,并在此基础上进一步开发以用户对产品的最终要求驱动的产品生成系统。

  4.4.3技术优势

  自行车和电动自行车只能前进,不能后退,也不能原地不动。而自衡车不仅能够前进,还能后退和原地不动。事实上,由于自衡车的传感系统非常灵敏,身体重心的移动幅度非常小,使用者只要把身体重量稍微朝脚尖或脚后跟移动一点,车体就开始前进或后退。而且,自衡车的转弯半径可大可小,控制灵活,在电梯那样狭小的空间也可以骑着转弯。与以汽油为燃料的交通工具相比,自衡车可以说是一种绿色低碳的节能产品。自衡车的二氧化碳排放为零,而传统交通工具的动力只能依靠一次性的石化能源。自衡车的动力由电池提供,这既可以从不可再生的石化能源中获取,也可以从可再生的能源中获取(例如太阳光或风等)。一般情况下,自衡车充一次电可以行驶40公里,所需最长充电时间为6~8个小时,充电一次不超过l度电的损耗。自衡车所能安全承重的限制在105公斤以内,最大爬坡斜度与小型汽车相当。而且对于较陡的坡度来说,使用者可以下车后利用其辅助动力完成上坡。

  4.5多功能娱乐功能

  该车的设计还有摄像机可沿途照相即录影,MP3+MP4播放及外接功能,有语音喇叭麦克风可语音输入,耳机插口可个人化输出声音或者引用,可散听广播,数位电视及无线通讯,USB插口可显示照相。使用者可以实现了工作休闲两不误的架势乐趣。

  4.6色彩深入分析

  4.6.1电动车颜色市场定位

  颜色对于汽车不仅是外包装和品牌识别的标志,要与地域文化、消费心理、个性风格、过敏经济等诸多因素息息相关,大众公司精心设计的甲壳虫由于夸张的外形和鲜艳的色彩,一投放市场接受到年轻人的追捧,树立了大众汽车公司的形象,并且还成为汽车业变革的催化剂,如今,颜色已成为区别汽车造型最关键的要素之一,颜色能影响汽车用户的购买行为,颜色也是汽车厂商最重要的市场战略。

  4.6.2电动车颜色特性

  (1)颜色具有进退性,进退性就是所谓前进色和后退色,例如,有红色、黄色、蓝色、绿色共4部轿车与观察这保持相同的距离,但是看上去似乎红色车和黄色车要离观察者近一些,而绿色车和黄色车则显得离观察者较远。这些现象说明,红色黄色是前进色,而蓝色和绿色是后退色。一般来讲,前进色的视认性较好。

  (2)颜色的胀缩性将相同车身涂上不同的颜色,会产生体积大小不同的感觉。如黄色感觉大一些,说明这种颜色有膨胀性,称为膨胀色:而同样体积的蓝色、绿色感觉小一些,说明它们有收缩性,称为收缩色。膨胀色与收缩色视认效果不一样,据日本和美国车辆事故调查,发生事故的轿车中,蓝色和绿色的最多,黄色的最少,可见,膨胀色的视认性较好,更适合用于交通工具的外观颜色。

  (3)颜色的明暗性,颜色在人们视觉中的亮度是不同的,可分为明色和暗色。红、黄为明色,暗色的车型看起来觉得小一些、远一些而且模糊一些。明色的视认性较好。从安全角度考虑,汽车以视认性好的颜色为佳,有些视认性不太好的颜色,如果进行合理搭配,也可提高其视认性,如蓝色和白色相配,效果就大为改善;荧光和夜光漆能增强能见度和娱乐气氛,因而被广泛应用于各种赛车、摩托车等,但对于轿车来说,目前选用这类颜色的只有少数概念车。

  (4)颜色的活跃性,颜色的活跃性指颜色的动感和视觉冲击力,汽车车身颜色有多种,各种颜色各有特色。根据色彩的心理学定律,不同年龄段、不同生活习惯、不同性格的人购买车时倾向的颜色也大不相同。比如年轻人的生活特点是追随潮流、时尚,对新鲜事物的接受能力较强。他们比较在意自己的社会形象。因此年轻人购买的服装和产品都注重张显个性、展示自我。在购车时倾向于选择活跃性较高的鲜艳颜色,如红、黄、银光绿等。而上了年纪的人大多成熟稳重,在选择车体颜色时更倾向安静、舒适、庄重的色彩,如蓝色、白色、黑色等活跃性较低的颜色。

  (5)颜色的感知性,如果说车身的颜色选择对驾驶员的行车安全具有举足轻重的作用,那么,对于汽车内饰而言,颜色的感知性(主要指视觉舒适性)也同样影响着行车安全,因为,不同的颜色选取对驾驶员的情绪具有一定的影响。内饰采用明快的配色,能给人以宽敞、舒适的感觉。有关专家建议,夏天最好采用冷色,冬天最好采用暖色,可以调节冷暖感觉。除去冷暖色系具有的明显的心理区别以外,色彩的明度与纯度也会引起对色彩物理印象的错觉。一般来说,颜色的重量感主要取决于色彩的明度,暗色给人以重的感觉,明色给人以轻的感觉。纯度与明度的变化给人以色彩软硬的印象如纯度过高的颜色用在内饰部分会给人以强烈的刺激,而低纯度的颜色能给人以舒适感。恰当地使用色彩装饰可以减轻疲劳,减少交通事故的发生。

  4.7电动车材料分析

  4.7.1车身材料概述

  材料是影响车体质量的重要因素。车身外壳材料研究对于交通工具的意义主要有,

  提高强度、减轻重量、降低成本等方面。现代车身除满足强度和使用寿命的要求外,还应满足性能、外观、安全、价格、环保、节能等方面的需要。以下对几种常用车身材料。

  1、高强度钢板

  现在的高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素,经各种处理轧制而成,其抗拉强度高达420N/mm,是普通低碳钢板的2.3倍,拉伸延展性能极好,可轧制成很薄的钢板,是车身轻量化的重要材料。到2007年,其用量己上升到50%左右。车用高强度钢板应具有高强度和延塑性好的特点。目前高强度钢有BH钢(烤漆硬化钢板)、双相DP钢、相变诱导塑性钢(TRIP)、微合金M钢、高强度无间隙固熔工F钢等。它们一般用于需高强度、高抗碰撞吸收能、成形要求严格的零件,例如轮圈、加强构件、保险杠、防撞杠,随着性能及成型技术的进步,高强度钢板被用于车的内外板件,例如车顶板、车门内外板、.发动机舱盖、行李舱盖等上。现在许多中高档轿车都采用高强度钢板。

  2、轻量化迭层钢板

  迭层钢板是在两层超薄钢板之间压入塑料的复合材料,表层钢板厚度为0.2-0.3mm,塑料层的厚度占总厚度的25-26mm。与具有同样刚度的单层钢板相比,质量只有57kg隔热防振性能良好,主要用于发动机罩、行李箱盖、车身底板等部件。

  3、铝合金

  与车钢板相比,铝合金具有密度小、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点,技术成熟。德国大众公司的新型奥迪A2型轿车,由于采用了全铝车身骨架和外板结构,使其总质量减少了135kg,比传统钢材料车身减轻了,使平均油耗降至每百公里3升的水平。全新奥迪A8通过使用性能更好的大型铝铸件和液压成型部件,车身零件数量从50个减至29个,车身框架完全闭合。这种结构不仅使车身的扭转刚度提高了60%,还比同类车型的钢制车身车重减少50%,由于所有的铝合金都可以回收再生利用,深受环保人士的欢迎。

  4、镁合金

  镁的比强度高,阻尼性、导热性好,电磁屏蔽能力强,尺寸稳定性好,因此在航空工业和汽车工业中得到了广泛的应用。镁的储藏量十分丰富,镁可从石棉、白云石、滑石中提取,特别是海水的盐分中含3.7%的镁。近年来镁合金在世界范围内的增长率高达20。随着压铸技术的进步,已可以制造出形状复杂的薄壁镁合金车身零件,如前、后挡板、仪表盘、方向盘等。

  5、泡沫合金板

  泡沫合金板由粉末合金制成,其特点是密度小,仅为0.4-0.79cm3,弹性好,当受力压缩变形后,可凭自身的弹性恢复原料形状。泡沫合金板种类繁多,除了泡沫铝合金板外,还有泡沫锌合金、泡沫锡合金、泡沫钢等,可根据不同的需要进行选择。由于泡沫合金板的特殊性能,特别是出众的低密度、良好的隔热吸振性能,深受汽车制造商的青睐。目前,用泡沫铝合金制成的零部件有发动机罩、行李箱盖等。

  6、工程塑料

  与通用塑料相比,工程塑料具有优良的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性等特点,且比要取代的金属材料轻、成型时能耗少。二十世纪七十年代起,以软质聚氯乙烯、聚氨酷为主的泡沫类、衬垫类、缓冲材料等塑料在汽车工业中被广泛采用。福特公司开发的LTD试验车,塑料化后的车身取得了轻量化方面的明显成果。

  7、高强度纤维复合材料

  高强度纤维复合材料,特别是碳纤维复合材料(CFRP),因其质量小,而且具有高强度、高刚性,有良好的耐蠕变与耐腐蚀性,因而是很有前途的汽车用轻量化材料。二十世纪八十年代后期,复合材料车身外覆件得到大量的应用和推广,如发动机罩、翼子板、车门、车顶板、导流罩、车厢后挡板等,甚至出现了全复合材料的卡车驾驶室和轿车车身。据统计,在欧美等国汽车复合材料的用量约占本国复合材料总产量的33%左右,并继续呈增长态势,复合材料作为汽车车身的外覆件来说,无论从设计还是生产制造、应用都己成熟,并己从车身外覆件的使用向汽车的内饰件和结构件方向发展。

  4.8本章小结

  针对轻型独轮车的创新设计,主要从其使用功能出发,涵盖操纵的方式,占用的空间以及技术创新等几个方面集中进行创新思考。通过产品的形态设计,获得功能用途及操作方面的信息。轻型独轮车在满足了使用功能的同时也应具有审美价值,通过产品的外观设计带给受众心理及使用上的舒适。通过产品的质感、结构、内涵等来传达表象因素,人们通过视觉产生认知的过程,当使用者选择了产品,产品也就相继有了使用的价值。此车的设计完全符合个人交通工具性价比的需求,城市内经济实惠的个人代步工具。

  第5章新一代轻型个人代步工具造型设计实践

  5.1电动车设计初案及分析

  通过对个人交通工具的造型研究分析可以看出,简洁概念创新是未来造型发展的趋势,所以在本次轻型个人独轮车的造型设计中运用简洁流畅的线条,结合空气动力学的特性,使车体简洁大方且不失整体性,使得车体在行驶中更加的稳定。

  随着车辆大量的增加,对于道路的利用率和停车场的面积需求很大,城市的基本设施建设和改造很难适应这样增长的需求,已经远远超过了道路的承载能力。

  5.2轻型个人独轮车车合理化尺寸造型设计

  5.2.1独轮车的车身上部外壳仿生设计

  我设计的电动独轮车在造型上是仿生设计,灵感来源于天空的小鸟,像精灵一样在小鸟在陆地上前行,自由的奔跑,前无阻碍。营造自由的飞翔的感觉。(如图5-1)

  在材质的选择上机身采用高分子纳米技术,高强度材料耐磨稳定永不变形。这样就可以保证车身的轻量化,减轻独轮车的重量,已达到轻量化的设计。

 

  5.2.2独轮车的脚踏板设计

  在脚踏板的设计上要采用适合人机的设计,防滑耐磨,这是非常重要的一点,防滑性可以使人很稳固的站在脚踏板上,使人能够舒适的驾驭这个造型独特的电动车,是这款新型代步工具更安全,更稳固。还要适合人脚的尺寸,整体脚踏板是和整个车轮外壳相连接,这样可以有效的撑住使用个体(如图5-2),这样呢可以使代步工具更加安全可靠,让人们对此产生信任和依赖。在外观的上看上去只是简单的链接在外壳上,实际上是在内部和车轮外壳相连接(如图5-3)。

 

  5.2.3独轮车的轮胎设计

  很早以前轮胎是用木头、铁等材料制成,第一个空心轮子是1845年英国人罗伯特•汤姆逊发明的,他提出用压缩空气充入弹性囊,以缓和运动时的振动与冲击。1888年约翰•邓录普制成了橡胶空心轮胎,随后托马斯又制造了带有气门开关的橡胶空心轮胎,1895年随着汽车的出现,充气轮胎得到广泛的发展,首批汽车轮胎样品是1895年在法国出现的,这是由平纹帆布制成的单管式轮胎,虽有胎面胶而无花纹。直到1908年至1912年间,轮胎才有了显著的变化,即胎面胶上有了提高使用性能的花纹,从而开拓了轮胎胎面花纹的历史,并增加了轮胎的断面宽度,允许采用较低的内压,以保证获得较好的缓冲性能。1892年英国的伯利密尔发明了帘布,1910年用于生产,这一成就除改进了轮胎质量,扩大了轮胎品种外,还使外胎具备了模制的可能性。1913-1926年,因发明了帘线和炭黑轮胎技术,为轮胎工业发展奠定了基础。轮胎外缘的标准化,制造工艺的逐渐完善,生产速度比以前提高了,轮胎的产量与日俱增。随着汽车工业的发展,轮胎技术一直不断地改进与提高,如20年代初至30年代中期轿车胎由低压轮胎过渡到超低压轮胎;40年代开始轮胎逐步向宽轮辋过渡;40年代末无内胎轮胎的出现;50年代末低断面轮胎问世等等。许多新技术的出现都莫过1948年法国米西林公司首创的子午线结构轮胎,这种轮胎由于使用寿命和使用性能的显著提高,特别是在行驶中可以节省燃料,而被誉为轮胎工业的革命。

  普通花纹普通轮胎花纹走向分为横向花纹与纵向花纹。横向花纹:其特点是胎面横向连续,纵向断开,因而胎面横向刚度大,而纵向刚度小。故轮胎抗滑能力呈现出纵强横弱,整体防滑能力并不出色;当轮胎高速运动时,滚动阻力会明显增大,导致轮胎磨损很严重;路况较好的道路高速行驶,横向花纹块之间的间隙比较大,有颠簸感,缓冲性能差;横向条纹与地面挤压碰撞,产生很大的噪声;然而横向花纹的排布与整体结构决定轮胎比较坚硬,具有良好的承载能力,因此适用于大型货运类、工程机械类车辆。优势:横向花纹在启动与制动过程中可以提供强大的牵引力、制动力,同时赋予轮胎优秀的承载性能,但是在防滑性能方面表现一般。劣势:轮胎在高速行驶时,缓冲效果差,滚动阻力会明显增加,导致噪音很大,轮胎耐磨性能下降。纵向花纹:其特点是胎面纵向连续,横向断开,因而胎面纵向刚度大,而横向刚度小,轮胎抗滑能力叶现出横强纵弱。这种花纹轮胎的滚动阻力较小,因此牵引力制动力相比横向不足,决定了承载能力较差;纵向花纹的排布有利于及时排出轮胎间隙中的积水,避免出现滑水现象。纵向花纹高速行驶时滚动阻力较小,耐磨性能增加、噪音减小、缓冲能力加强,各种生活中的轮胎(如图5-4)。

  在轮胎的设计上,重型合金轮般配合高弹性塑胶轮胎,在增大轮胎摩擦力的基础上要在轮胎花纹上进行创意设计,轮胎的花纹应增大轮胎与地面的摩擦力;降低胎噪增强舒适性;为轮胎散热,排水;提升车辆操控性能;美观,提升视觉效果。轮胎花纹新颖且具有创意性,还兼顾强大的摩擦系数。我设计的轮胎花纹,有一种简单的中国风味道,荧光绿的配色可以使“精灵”独轮车在白天和夜里熠熠生辉,似精灵一般在路面上飞舞(如图5-5)。

  5.3本章小结

  在前面的章节介绍了我国现代轻型个人电动车独轮车的使用状况,针对我国国情提出了轻型个人电动车独轮车的创新设计的必要性以及设计理念。在对轻型个人电动车独轮车进行了设计探求后,从其使用方式和技术上进行创新设计。

  在轻型独轮电动车的造型设计上,对不同功能区域的人机分析,得出最适合的造型尺度设计,最终完成设计方案。

  结论

  中国现在的交通现状存在着很多的问题,随着城市经济不断的发展导致人口量不断的增大,出行量越来越大,这也是世界普遍存在的问题。想要在短时间内改善我国的交通问题,不可能通过改造城市环境来解决,还是需要从交通工具上去改善。在全球低碳交通的大趋势下,新型能源的轻型个人交通工具就成了未来城市的发展趋势。

  通过对国外轻型个人交通工具的发展研究,分析中国现有市场的交通工具以及市场发展趋势,找出了轻型个人电动车有着解决当前问题的优势并进行分析。未来对于出行的选择会越来越多元化,当然公共交通和个人交通良好的结合可以更好的解决城市交通拥堵的问题。现有代步工具在其使用方式上对其稳定性、操控性等技术指标进行改善却很少。存在着很严重的安全问题,城市交通拥堵、交通安全隐患多也是因为个人电动车的安全技术比较低。城市对于个人电动车的管制政策也对其发展有一定的影响,如何发展更加安全而且适合我国人们使用的个人电动车也就成为了本次论文的课题。

  个人电动车的制造和市场已经非常的成熟,其未来的市场前景也非常的好,独轮车在携带性和功能性都比较突出,虽然研发的成本比较大也存在一定风险,但是其在作为交通工具更加有驾驶的乐趣。虽然相对四轮的交通工具,其舒适性和安全保障还不够好,但在驾驶时轻巧灵活的感觉很为独特。

  从经济性上面来看,其消费的成本比较低,对于其推广来说就会更加的容易。而且作为新型能源交通工具的研发,就对其优缺点进行分析,创造出形态更加丰富的新型个人电动车。

  通过对国内外的轻型个人电动车的发展和设计现状进行分析,可以发现,独轮车其在性能上比较优越。国外对于独轮车交通工具的研发可以看到其使用的安全性和舒适性在经过创新设计之后都会得以改善,交通工具的发展也是非常的超前。我国研发适合的独轮车,对于未来人们出行多元化发展奠定了一定的基础。中国在大力发展公共交通的同时,加强对个人交通工具的创新设计,使个人交通工具也能够随着时代的发展不断满足人们的需求,让个人交通工具能够更好的和公共交通工具结合。在众多的个人交通工具的自身设计和技术上都是存在一定的优势和局限,在正确的认识其优缺点的基础上对个人交通工具进行改进和创新,相信在未来会有更加多元化的个人交通工具出现。结论是理论分析和实验结果的逻辑发展,是整篇论文的归宿。结论是在理论分析、试验结果的基础上,经过分析、推理、判断、归纳的过程而形成的总观点。结论必须完整、准确、鲜明、并突出与前人不同的新见解。

  参考文献

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2020年8月21日 22:46
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