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（齐鲁工业大学，山东 济南 250353）
【摘要】：本文结合人机工程学数据为手持电钻设计提出新的改善方案，为设计出符合操作者需求的手持电钻提供理论依据。针对手持电钻现有问题，探讨左右手通用的工具设计的研究，，走向新的方向，并运用左右对称部件设计以及模块化设计等方法尝试解决现有问题。
【关键词】：手工电钻；人机工程学；左右手通用；
引言
人机工程学是研究人在某种工作坏境中的生理构造以及心理状态方面的各种因素，研究人和机器与坏境的相互作用。在此学科基础上，产品造型设计中的人机因素受到全面性探讨，更多的设计工作者把目光投向解决产品设计中直接由人操控的组成部分如何适用于人的工作。
1、市场上手工电钻存在的缺陷
从发展的角度来看人类使用工具进行生产，是进化的标志之一，电动手持式工具作为日常产品，有效地帮助人类完成肢体无法解决的工作。手工电钻属于电动工具中不可或缺的产品，其分类愈发详细，功能日益完善；同时，产品存在的缺陷也随之出现。
人们在作业或日常生活中长久使用设计不良的手工电钻，会造成很多身体不适、损伤与疾患。日常中，操作人员需要手握电钻并长时间保持静态施力，手工电钻在工作状态下产生振动传递给操作者的手指、手腕和手臂，设计尺寸不当会引起疲劳，造成反复性陈旧损伤病症如滑膜炎、腱鞘炎、痛性腱鞘炎和网球肘等，严重者可能引发事故。部分产品对于惯用左手者，常出现无法控制关键部位，如在开关的位置只有拇指可以进行操作。
2、手持电钻设计遵循的设计原理
手持电钻必须在有效实现预期功能的同时，与使用者身体部分成适当比例，减小手部的施力强度，使整体工作效率最大化，避免产生疲劳，并充分考虑到操作的安全性和舒适性。在手持电钻的设计中，设计师不仅要对手部结构研究，更重要的是考虑关于左右手结构的产品部件，才能对现有产品进行有效的改良。
3、现有手持电钻造型设计
3.1手柄设计现状
操作工人直接握住电钻手柄进行作业，所以电钻手柄设计的合理性是重点。作业过程中，操作人员长时间支撑电钻保持一定的角度和高度，肩、臂和手掌肌肉将处于静态负荷，易导致疲劳和能力下降。手部需要持续贴合手柄防止工具滑落，长期处于该状态，可能导致手部疲劳，手指丧失灵活性并刺激手部神经。现有产品钻头的旋转方向也不适合左手进行操作，钻头正转和倒转的灵活切换功能十分必要。
3.2解决方法
针对以上问题，通过调整手持工具与作业台面夹角或操作台面状态的调整，较为科学的理论是肘部角度尽可能保持在90°。对于过握力持久性的问题，提出的解决方法是测量使用手持电钻的力耗，假设目标人群为中青年男性，可以取男性第5个百分档的最大力耗。实验表明作业操作重复性越高，则可承受的最大力量能力的百分比例越低，因此结合科学理论推算，可对手柄进行重新设计。在重复性操作中尽量少用拇指扳机，它可避免拇指的伸缩过度，要尽量减少对手和手指的作用力。另一种情况，借助工具平衡器来支撑电钻，为了在使用工具时操作工人可以放松握力将工具调整到合理状态，可以在工具把持器和连接臂在手持工具上安装微型制动闸。手柄附着材质需谨慎选择，造型应当有凸缘以防止工具手柄从手中脱落，造成事故。同时，考虑到左撇子在使用电钻的时候不仅需要尽量贴合手柄保证作业平稳进行而且不易移动拇指，移动拇指强行去操作开关可能会造成危险的后果，因此选择左右对称的产品设计方法，以保证产品的功能为首要条件，可调整产品的结构和部件排列。
3.3结合数据计算手柄直径。
在各式各样的工具中依据各自操作中的施力需求不同，因此最佳手柄跨度也不相同。《手工具设计中的人体工程学原理》中建议：不同结构形式的手柄，其最佳手柄跨度不同，工具必须与其使用者身体成适当比例。
结合相关数据，可以得出人体左手与右手在紧握工具时的方式有一定的差异，进一步旋转施力时由于发力的方向差异继而产生顺时针和逆时针的差异。细节方面，移动拇指触碰控制键时，左右手的的拇指运动轨迹差异甚大，两个弧形发散方向是相反的，手持电钻的按键位置设计大都顺应惯用的右手拇指的操作路线安排，所以设计师有必要结合左右手的全部数据，以此设计适应左右手的手柄部件。对于电钻手柄直径，大部分使用者提出直径数据较小比较理想。在设计中电钻手柄直径将优先考虑数值范围内较小的手柄直径，同时考虑选材的耐久度，当然不能无限度的见小尺寸，手柄直径太小会导致手掌受力过大，引发肌肉酸痛等症状影响工作进度。
依照数據库可知手枪式手柄，一般5-6cm为最佳，直筒式手柄为4.06-6.10cm，拎攀式手柄的最佳跨度为3.56cm。手部跨度决定了手柄直径的要求，根据国际劳动办公室给出的指导意见，手持式喷枪手柄直径为2.54-4.06cm。常见的手工电钻手柄优先选取宽度为4-6cm。根据数据分析，手柄长度在10-13cm之间为宜，如需佩戴手套则长度最少要增加1cm，依照人机工程学的理论手柄与瞄准轴之间的角度应当为100°，合理的尺寸选取会保障操作工人的安全且有助于作业的顺利进行。
3.4手柄形状设计。
使用电钻进行正常作业时主要受力部位是手腕。相比之下三角形断面的手柄是最佳选择，因为类似矩形或三角形方便直线运作和手部形态变化，过于圆润或尖锐的造型更易引起事故。加大手柄接触面积能很有效减轻手部压强但是要考虑与此相关的重量，设计合理的凹槽由虎口来受力，会减小手腕受力延长功效。电钻尾部的设计也十分重要，在一定高度的工作平台使用电钻时，尾部的突出会直接接触虎口部位，这时虎口能够承受工作中的大部分力量，直接减轻手指压力，缓解手掌紧握工具时产生的不适。手柄接触面设计适当的凸起造型，可以加大摩擦，防止工具滑落。
4、设计中涉及人体左右手因素、
最后，设计时需注意操作状态转换的中间过程是否简化，保证功能稳定的同时方便左手使用的电钻，从细节处体现出人际尺寸的合理性。可以参考以下原则以便于左右手均衡操作如结构的合理性；优质的适用性；提示的准确性等。
如今很多设计运用模塊化的方式为消费者提供更全面的用户体验，手持电钻也可以为左痞子人群设计可拆卸的零部件，通过DIY式的组装改变手柄、按钮的安置，方便这类人群使用。设计师结合人机尺寸数据应考虑自然形态的提取和组合而不是一味的沿用现有形态，给予工具手柄最合理的造型方便左右手的使用，不仅节约生产成本且极为便利。不断的创新提高功效才能体现工具最基本的价值，模块化工具的形态开发也是手持式工具研究的新方向。
结语
人机工程学是一门多学科交叉的边缘学科，也是产品设计专业不可忽视的重要学科。以上对手持电钻的理论探讨基于平均值数据采集，对于左手使用者的数据需继续统计和归纳。随着工艺的发展，新材料的出现，消费者需求的扩张，手持式工具的设计方向也会出现新方向引导设计师不断探索，这将是一段长期的研究和探讨。
参考文献：
[1]刘春荣，人机工程学应用[ M].上海：人民美术出版社，2004
[2]严扬，王国胜.产品设计中的人机工程学[M]. 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1997.
【摘要】：本文结合人机工程学数据为手持电钻设计提出新的改善方案，为设计出符合操作者需求的手持电钻提供理论依据。针对手持电钻现有问题，探讨左右手通用的工具设计的研究，，走向新的方向，并运用左右对称部件设计以及模块化设计等方法尝试解决现有问题。
【关键词】：手工电钻；人机工程学；左右手通用；
引言
人机工程学是研究人在某种工作坏境中的生理构造以及心理状态方面的各种因素，研究人和机器与坏境的相互作用。在此学科基础上，产品造型设计中的人机因素受到全面性探讨，更多的设计工作者把目光投向解决产品设计中直接由人操控的组成部分如何适用于人的工作。
1、市场上手工电钻存在的缺陷
从发展的角度来看人类使用工具进行生产，是进化的标志之一，电动手持式工具作为日常产品，有效地帮助人类完成肢体无法解决的工作。手工电钻属于电动工具中不可或缺的产品，其分类愈发详细，功能日益完善；同时，产品存在的缺陷也随之出现。
人们在作业或日常生活中长久使用设计不良的手工电钻，会造成很多身体不适、损伤与疾患。日常中，操作人员需要手握电钻并长时间保持静态施力，手工电钻在工作状态下产生振动传递给操作者的手指、手腕和手臂，设计尺寸不当会引起疲劳，造成反复性陈旧损伤病症如滑膜炎、腱鞘炎、痛性腱鞘炎和网球肘等，严重者可能引发事故。部分产品对于惯用左手者，常出现无法控制关键部位，如在开关的位置只有拇指可以进行操作。
2、手持电钻设计遵循的设计原理
手持电钻必须在有效实现预期功能的同时，与使用者身体部分成适当比例，减小手部的施力强度，使整体工作效率最大化，避免产生疲劳，并充分考虑到操作的安全性和舒适性。在手持电钻的设计中，设计师不仅要对手部结构研究，更重要的是考虑关于左右手结构的产品部件，才能对现有产品进行有效的改良。
3、现有手持电钻造型设计
3.1手柄设计现状
操作工人直接握住电钻手柄进行作业，所以电钻手柄设计的合理性是重点。作业过程中，操作人员长时间支撑电钻保持一定的角度和高度，肩、臂和手掌肌肉将处于静态负荷，易导致疲劳和能力下降。手部需要持续贴合手柄防止工具滑落，长期处于该状态，可能导致手部疲劳，手指丧失灵活性并刺激手部神经。现有产品钻头的旋转方向也不适合左手进行操作，钻头正转和倒转的灵活切换功能十分必要。
3.2解决方法
针对以上问题，通过调整手持工具与作业台面夹角或操作台面状态的调整，较为科学的理论是肘部角度尽可能保持在90°。对于过握力持久性的问题，提出的解决方法是测量使用手持电钻的力耗，假设目标人群为中青年男性，可以取男性第5个百分档的最大力耗。实验表明作业操作重复性越高，则可承受的最大力量能力的百分比例越低，因此结合科学理论推算，可对手柄进行重新设计。在重复性操作中尽量少用拇指扳机，它可避免拇指的伸缩过度，要尽量减少对手和手指的作用力。另一种情况，借助工具平衡器来支撑电钻，为了在使用工具时操作工人可以放松握力将工具调整到合理状态，可以在工具把持器和连接臂在手持工具上安装微型制动闸。手柄附着材质需谨慎选择，造型应当有凸缘以防止工具手柄从手中脱落，造成事故。同时，考虑到左撇子在使用电钻的时候不仅需要尽量贴合手柄保证作业平稳进行而且不易移动拇指，移动拇指强行去操作开关可能会造成危险的后果，因此选择左右对称的产品设计方法，以保证产品的功能为首要条件，可调整产品的结构和部件排列。
3.3结合数据计算手柄直径。
在各式各样的工具中依据各自操作中的施力需求不同，因此最佳手柄跨度也不相同。《手工具设计中的人体工程学原理》中建议：不同结构形式的手柄，其最佳手柄跨度不同，工具必须与其使用者身体成适当比例。
结合相关数据，可以得出人体左手与右手在紧握工具时的方式有一定的差异，进一步旋转施力时由于发力的方向差异继而产生顺时针和逆时针的差异。细节方面，移动拇指触碰控制键时，左右手的的拇指运动轨迹差异甚大，两个弧形发散方向是相反的，手持电钻的按键位置设计大都顺应惯用的右手拇指的操作路线安排，所以设计师有必要结合左右手的全部数据，以此设计适应左右手的手柄部件。对于电钻手柄直径，大部分使用者提出直径数据较小比较理想。在设计中电钻手柄直径将优先考虑数值范围内较小的手柄直径，同时考虑选材的耐久度，当然不能无限度的见小尺寸，手柄直径太小会导致手掌受力过大，引发肌肉酸痛等症状影响工作进度。
依照数據库可知手枪式手柄，一般5-6cm为最佳，直筒式手柄为4.06-6.10cm，拎攀式手柄的最佳跨度为3.56cm。手部跨度决定了手柄直径的要求，根据国际劳动办公室给出的指导意见，手持式喷枪手柄直径为2.54-4.06cm。常见的手工电钻手柄优先选取宽度为4-6cm。根据数据分析，手柄长度在10-13cm之间为宜，如需佩戴手套则长度最少要增加1cm，依照人机工程学的理论手柄与瞄准轴之间的角度应当为100°，合理的尺寸选取会保障操作工人的安全且有助于作业的顺利进行。
3.4手柄形状设计。
使用电钻进行正常作业时主要受力部位是手腕。相比之下三角形断面的手柄是最佳选择，因为类似矩形或三角形方便直线运作和手部形态变化，过于圆润或尖锐的造型更易引起事故。加大手柄接触面积能很有效减轻手部压强但是要考虑与此相关的重量，设计合理的凹槽由虎口来受力，会减小手腕受力延长功效。电钻尾部的设计也十分重要，在一定高度的工作平台使用电钻时，尾部的突出会直接接触虎口部位，这时虎口能够承受工作中的大部分力量，直接减轻手指压力，缓解手掌紧握工具时产生的不适。手柄接触面设计适当的凸起造型，可以加大摩擦，防止工具滑落。
4、设计中涉及人体左右手因素、
最后，设计时需注意操作状态转换的中间过程是否简化，保证功能稳定的同时方便左手使用的电钻，从细节处体现出人际尺寸的合理性。可以参考以下原则以便于左右手均衡操作如结构的合理性；优质的适用性；提示的准确性等。
如今很多设计运用模塊化的方式为消费者提供更全面的用户体验，手持电钻也可以为左痞子人群设计可拆卸的零部件，通过DIY式的组装改变手柄、按钮的安置，方便这类人群使用。设计师结合人机尺寸数据应考虑自然形态的提取和组合而不是一味的沿用现有形态，给予工具手柄最合理的造型方便左右手的使用，不仅节约生产成本且极为便利。不断的创新提高功效才能体现工具最基本的价值，模块化工具的形态开发也是手持式工具研究的新方向。
结语
人机工程学是一门多学科交叉的边缘学科，也是产品设计专业不可忽视的重要学科。以上对手持电钻的理论探讨基于平均值数据采集，对于左手使用者的数据需继续统计和归纳。随着工艺的发展，新材料的出现，消费者需求的扩张，手持式工具的设计方向也会出现新方向引导设计师不断探索，这将是一段长期的研究和探讨。
参考文献：
[1]刘春荣，人机工程学应用[ M].上海：人民美术出版社，2004
[2]严扬，王国胜.产品设计中的人机工程学[M]. 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1997.