摘要：本文研究人機交互問題，為兒童提供更安全、舒適和更為人性化的兒童行李箱設計方案，為兒童和家長提供更好的出行體驗。本文以人機工程學和交互設計作為理論依據，以兒童行李箱為研究對象，通過文獻研究和案例分析法等，歸納設計現(xiàn)狀，分析其人機交互設計原則和創(chuàng)新需求。根據分析的原則和需求，對其造型進行人機優(yōu)化、功能進行再設計后，設計一款結合兒童玩具車功能且更符合兒童人機交互的產品。同時，以兒童行李箱為例，進行兒童行李箱人機交互的創(chuàng)新設計研究，實現(xiàn)以人為中心，更安全、合理、舒適的人機交互關系。

關鍵詞：人機工程學;情感交互;兒童行李箱

中圖分類號：TS959.9 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2021）13-0-03

0 引言

隨著二胎政策全面放開和人民生活水平的提高，現(xiàn)階段我國兒童旅游產品市場巨大，行李箱作為旅行出游的必備工具之一，其研究對于兒童旅游出行具有重要意義。但學術界在行李箱方面的研究傾向于關注成年人，缺乏對兒童用戶的關注，且市場上智能類的兒童產品成為主流，但造型卻普遍趨向同質化，在科技方面過度投入[1]，但在兒童人機交互方面存在空白。兒童產品的人機交互是兒童健康成長的必備要素，對兒童行李箱的人機交互進行創(chuàng)新設計研究，使其造型和功能更加符合兒童的生理和心理特征，能提升兒童的人機交互體驗。

1 概況

1.1 人機交互

人機交互主要以人機工程學中的“人—機—環(huán)境”為基礎[2]，結合心理學、生理學、認知學等[3]，研究在某一具體使用場景下人的心理（情感、意識等），生理（觸覺、視覺等），以及機器（界面、造型等）與環(huán)境（溫度、噪聲等）之間的平衡關系，以期使“人—機—環(huán)境”達到一種最優(yōu)的平衡，即最佳交互狀態(tài)。

1.2 兒童人機交互

兒童人機交互是研究兒童在使用某一設備時，如何使“兒童—機器—環(huán)境”達到一種最優(yōu)的平衡狀態(tài)。兒童的生理特點：身體發(fā)育不夠成熟、肢體力量小[4]，有一定的自主操作能力，但其操作能力有限，對家長的依賴性較大，主要依靠感知探索和認知新鮮事物。心理特點：想象力逐漸豐富，對新鮮事物充滿好奇，情緒變化明顯，缺乏穩(wěn)定的狀態(tài)。所處環(huán)境特點：兒童對長途旅行、候車等環(huán)境易產生煩躁情緒。

綜上所述，在研究兒童產品時要關注兒童生長發(fā)育的生理、心理特點，同時要考慮其使用環(huán)境，使三者達到最佳的人機交互狀態(tài)。

1.3 兒童行李箱市場現(xiàn)狀

作為兒童出行必不可少的日常用品，兒童行李箱適合1.5～12歲具有一定自主行動能力和自我財產保護意識的兒童使用。市場上兒童行李箱的外觀、結構和功能設計比較簡易，大多以方形或者圓形為主，并以卡通裝飾物點綴，缺乏層次感，且安全性差。

現(xiàn)有兒童行李箱種類繁多，為確保能夠為兒童的健康成長提供一個良好的環(huán)境，兒童產品使用時的安全性和實用性成為消費者選購時考慮的關鍵因素。本文從功能、結構、材料、容納量四個方面對兒童行李箱進行歸納總結，并對其從便利性、安全性、交互性、美觀性、造型、成本七個方面進行對比分析[5]。

如圖1所示，市場上現(xiàn)有的兒童行李箱按照功能可以分為單一功能行李箱和多用行李箱，不同類別的行李箱有其自身的優(yōu)缺點。

單一收納功能式行李箱：造型普通，成本低，相對安全，但出行攜帶不便，且缺少親子交互性。具有騎行和收納等多功能式行李箱：增加親子交互性，提供良好的出行體驗，騎行功能使造型復雜，成本增加，較小兒童使用時容易發(fā)生側翻，且攜帶不方便。簡單結構行李箱：成本相對比較低，安全性高，但交互性和外出體驗感差。復雜結構行李箱：會增加良好的旅行體驗感，但安全性低，制造成本高。單一材質行李箱：多以單一塑料為主，多用于功能造型簡單的兒童行李箱。復雜材料行李箱：多由多種硬度不同塑料構成，良好的支撐性能最大限度地保障安全，同時滿足騎行功能。小容納量行李箱：安全性相對較高，但體型小，容納量有限。大容納量：造型單一，大多僅以大容量為目的，功能單一，交互性差。

綜上所述，兒童行李箱的設計應使“人（家長、兒童）—機（兒童行李箱）—環(huán)境（使用行李箱時所處的環(huán)境）”之間達到一種良好的平衡狀態(tài)。“人—機”平衡態(tài)：使兒童使用時更安全、舒適，交互性好，家長攜帶方便，不影響出行;“人—人”平衡態(tài)：兒童使用時，給家長帶來便利的同時又能產生良好的親子互動關系;“機—環(huán)境”平衡態(tài)：兒童行李箱要符合外出時的空間限制，同時要具備良好的抗壓性能;“人—環(huán)境”平衡態(tài)：兒童在使用行李箱時，應避免受到外部環(huán)境不良天氣的影響。

2 兒童行李箱的人機交互分析

2.1 兒童時期的生理和心理特征

兒童的年齡段一般界定為0～12歲，新生兒在11個月后可自主抓握東西，12個月后能夠獨自站穩(wěn)，18個月后具有自我意識，對自己的東西有保護欲。因此，兒童行李箱適合一歲半以后有獨立個體意識的兒童使用。兒童身體生長發(fā)育迅速，兒童行李箱在1.5～12歲不同年齡段兒童使用時，需具有一定的可調節(jié)性，滿足不同年齡段兒童的人機工程學尺寸標準，適合不同年齡段兒童乘坐。

兒童普遍具有較強的好奇心、想象力和模仿能力，男童和女童在喜好和審美上存在一定的差異。兒童具有一定的從眾心理，在不斷學習和接受新事物的階段，由于心理上不夠成熟而好動，行動易受外部環(huán)境影響。

2.2 兒童行李箱的人機設計尺寸分析

由于0～3歲兒童身體成長較快，這一階段兒童身體尺寸各百分位數值測量比較困難，因此將0～12歲兒童分為0～3歲和4～12歲兩個區(qū)間。通過查閱《設計中的男女尺度》書中關于0～3歲兒童第50百分位身體尺寸數據，并對其進行整理總結見表1;摘錄《GB/T 26158-2010中國未成年人人體尺寸》中有關4～12歲兒童行李箱設計的兒童身體尺寸，對立姿狀態(tài)下身高、肘高，以及坐姿狀態(tài)下臀寬、臀-腘距、肘高等不同部分身體尺寸數據并進行歸納整理如表2。對數據進行分析發(fā)現(xiàn)，同一標準身高下，男女各部分身體尺寸相近，因此，最終數據取統(tǒng)一標準下平均值[6]。

在人機工程學中，產品設計的尺寸標準包括Ⅰ型（雙限值）、Ⅱ型（單限值）以及Ⅲ型（平均值），產品設計有關人體尺寸數據的應用標準是產品的最小功能尺寸=對應百分位人體尺寸+功能修正量+心里修正量，兒童行李箱尺寸設計在滿足兒童自身使用需求的同時，應當滿足成人幫助攜帶的條件，以產品最小功能尺寸為設計基準。查閱相關文獻得知，1.5～3歲兒童平均身高約為889 mm，4～6歲兒童的平均身高約為1111 mm，7～12歲兒童的平均身高約為1313 mm。成年人穿衣修正量的肘高+6 mm，臀膝距+20 mm，臀寬+13 mm，臀-腘距（坐深）+22 mm;成年人的穿鞋修正量男性+25 mm、女性+20 mm;兒童的修正尺寸可取成年人的二分之一，坐姿時臀寬+6 mm，臀寬+6 mm，臀-腘距（坐深）+11 mm，臀-膝距+10 mm，肘高+3 mm，穿鞋+10 mm。

根據上文對兒童身高與身體各部位尺寸的數據分析，以及人機工程學中產品人體尺寸設計原則，從兒童行李箱的安全性和舒適性出發(fā)，對其相關設計尺寸進行分析。

（1）箱體高度即兒童立姿時身高的2/5，在824.5～1427mm 之間，算入穿衣修正量后為834.5～1437 mm。該尺寸屬于Ⅰ型尺寸，箱體高度可調節(jié)的尺寸范圍為834.5～1437 mm，因此可將1.5～3歲、4～6歲、7～12歲三個段分別設置相應的高度分別為899 mm、1121 mm、1323 mm。

（2）箱體寬度參考兒童坐姿時臀寬，當以一個玩具車的形式使用時，則應在170～323 mm之間，算入穿衣修正量后為176～329 mm。該尺寸屬于Ⅱ型尺寸，應選取較大的兒童尺寸數據，同時應當為兒童保留可以的活動空間，確保使用的舒適度，約為50 mm，因此根據三種類型大小的箱體寬度分別可取≥250 mm、≥270 mm、≥330 mm。

（3）箱體厚度可同時參考兒童臀腘距和小腿加足高，根據其功能的多樣性，該尺寸屬于Ⅰ型尺寸，厚度為一個坐高的選取標準，大腿部壓力小，座位最前端到腳踏處的高度不得大于腳底部到大腿彎處的距離，適宜的坐高應為小腿加足高加10 mm鞋跟厚，減去10～20 mm的活動空間，即坐高（箱體厚度）=小腿加足高+鞋跟厚-適當空間，因此尺寸要在143～406 mm之間。我們也可以根據上述年齡段的分布分成三個不同厚度分布，分別為143～200 mm、226～276 mm、300～406 mm。

（4）臀-膝距，在210～549 mm之間，加上穿衣修正量為220～559 mm。當行李箱作為玩具車時，可根據最前端至兒童坐的位置應當根據臀-膝距加上穿衣修正量加上10～20 mm的活動空間來確定約為235～575 mm，對于兒童年齡以及其他原因使身高存在差異，也可根據需求將其分為三個段，分別為235～310 mm、335～385 mm、435～575 mm。

2.3 兒童行李箱的情感交互分析

研究產品設計的情感交互，首先需要關注的是在不同使用場景下，色彩能夠給予兒童大腦皮層的不同刺激，恰當的色彩使用能夠促進兒童大腦的發(fā)展和早期智力的增長，間接對兒童性格產生影響，有益于兒童美學意識的培養(yǎng)。此外，兒童產品情感交互設計研究產品外觀的具象表達。兒童行李箱的外觀設計元素選取當下流行且有積極引導意義的卡通形象，如《汪汪隊立大功》《海底小縱隊》等兒童喜聞樂見的影片，并利用視錯覺對形象進行簡化、變異等再設計，設計出多元化的思維形象，正確引導兒童心理健康成長。由于性別產生的喜好和審美的差異，可以在外包裝設計中對色彩的運用和卡通形象的選取做出符合性別化差異的設計。

3 兒童行李箱的設計方案

3.1 設計思路

人機與交互在產品設計中是相輔相成的，優(yōu)質產品的產生不可缺少其中任何一方面。通過情感交互和人機工程學的分析，以兒童行李箱為例對該類產品進行改良，對其原有高度、寬度、厚度尺寸進行調整，對拉桿旋轉角度、座位位置等新增尺寸進行設計，同時，在原有收納功能的基礎上增加玩具車功能，做到更好的親子交互。

綜上所述，本文提供一套兒童行李箱設計方案如圖2所示。

3.2 人機尺寸設計

該兒童行李箱針對1.5～3歲、4～6歲、7～12歲三個年齡段的兒童將兒童行李箱制成大中小三個型號，不同型號的行李箱的尺寸大小、拉桿長度、腳蹬位置、座位位置均不同。如圖3以4～6歲兒童適用行李箱為例，其提供的尺寸設計方案為箱體高度為1121 mm，箱體寬度需≥270 mm，箱體厚度在226～276 mm之間，座位最前沿約距離箱體前沿335～385 mm。

外出時為攜帶兒童和行李通常將兒童放置在行李箱上，此種方式對年齡較小的兒童來說具有一定的危險性，且此種方式不適合年齡較大的兒童。將兒童行李箱與玩具車相結合，以此種方式攜帶兒童時，可將拉桿拉長將腳蹬露出并折疊，此時玩具車的驅動方式為電助力，最高時速為5km/h，一種比較低的速度和驅動時速保證了兒童的安全，同時結合電驅動玩具車功能，增加旅行過程中的趣味，同時很好地鍛煉了兒童的動手能力，極大地減輕家長的負擔。

3.3 情感交互設計

第一，功能設計。為了做到更好的情感交互，兒童行李箱為兒童和家長提供良好使用體驗的同時，也能促進兒童的健康成長。在行李箱的基礎上增加兒童玩具車的功能，在出行攜帶行李的同時，提供良好的親子交互體驗感。將行李箱平放，通過拉伸、折疊拉桿來實現(xiàn)玩具車與行李箱結合功能，采用當下大多數玩具車的電驅動功能，較低的高度和低速保證兒童（下轉第頁）（上接第頁）的安全。

第二，色彩和材料設計。充分考慮孩子的發(fā)展和情感訴求以及不同年齡段兒童所喜好的顏色，融合當下熱播卡通影片形象，針對2～3歲兒童選取高明度的色彩，如鮮紅、金色、嫩黃、淡紫色、黑白搭配等;針對4～6歲兒童則選用淡黃、橙色、淺綠等暖色為主的顏色;7～12歲兒童具有一定的色彩辨析能力，也有一定的審美能力，可選用一些低明度、比較柔和的色彩。三個年齡段的行李箱主色調均可以此進行搭配選取，同時應當注意顏色種類應當搭配組合，使兒童不會很快對此感到厭倦，保持好奇心與和探索求知欲。

要結合當下提倡的低碳環(huán)保、綠色包裝理念，本著對兒童無害的原則，滿足產品自身訴求，保證兒童行李箱綠色可持續(xù)，又能保證使用者的安全。兒童行李箱材料中的熱穩(wěn)定劑、增塑劑以及其中的細菌極容易對兒童的健康產生危害，因此我們在選用材料時，需要考慮材質的耐油性、阻隔性等問題。

4 結語

兒童行李箱造型和功能的人機交互研究有益于構建合理的人機和情感交互系統(tǒng)，有益于兒童生理和心理的健康成長，為家長和兒童提供了良好的出行體驗。本文通過對兒童的生理和心理特性進行分析，根據人體人機工程學尺寸，對行李箱的部分尺寸提出可參考尺寸范圍。對兒童心理和實際需求進行分析，改善兒童行李箱的功能，進一步改變親子互動效果。本文的不足之處在于，在設計過程中缺乏實際的測量和產品的測試。

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作者簡介：房津津（2000—），女，山東青島人，本科在讀，研究方向：人機工程學與人機交互。