传统机电产品在设计过程中一般把质量、功能、成本等因素放在首位，忽视了人机交互，使产品在舒适、美观、安全、设计效率等方面缺乏[1]。因此，为了提高人机性能，在确定了实现功能所需的模块后，如何设计手持设备，使体积更小，质量更轻，如何设计使用户更舒适，外观更美观，这些思想在后续设计中尤为重要。

1手持设备的原始结构

测试手持设备的原主体结构为盒体，可拆卸为前盖和腔体，厚度约70mm。前盖安装有显示器、按钮等，腔体内安装有5个模块，后侧安装有1个电池和电池盖。每个模块由电缆和射频电缆连接。安装时，前盖和腔体组合成一个整体，主机周围安装防滑减震装置，设备两侧设有拉伸把手。设备外观示意图如图1所示，内部布局示意图如图2所示。手持设备在使用中暴露的主要问题如下：①内部空间利用率低，设备厚度大，整机臃肿；②按键布局简单，外观规则，缺乏设计感；③整体质量接近6公斤，对用户手持操作不友好。

2优化设计

2.1厚度优化

对于第一点设备厚度过大的问题，原设备厚度达到70mm，不仅外观臃肿，而且握感差。要压缩整机厚度，首先需要改变内部结构，但内部结构的改变需要遵循一定的条件：①不能更改其功能、设备内部模块及配件数量；②有些模块是成品，不能修改，需要预留开口；③模块上的设备类型和数量是固定的，因此模块面积不能改变；④由于按键数量多，显示内容少，由于操作舒适性和用户要求，仍保持垂直版本。具体优化如下：①修改每个模块的形状，便于压缩空间和后续形状；同时，优化每个模块的堆叠模式，相互嵌套，维护方便。优化后的内部模块示意图如图3所示。②根据产品人机工程学理论[2]，按键、仪表盘等操作装置是人机交互的重要渠道，设计应符合人的认知和操作规律。根据这一理论，采用德尔斐法和判断矩阵的两两比较法，重新设计了按键的布局和形状[3]，使手持设备的操作更加舒适方便，降低了误操作的概率，方便了整机的后续造型设计，如图4所示。确认厚度优化方案后，细化各模块的形状和位置，模拟内部电缆连接，达到最终安装状态，最终效果如图5所示、图6所示。该优化方案不仅可以将整机厚度缩小到55mm左右，而且各模块之间的布置更加合理，设备操作更加舒适，维护更加方便。

2.2外观优化

内部模块优化完成后，重新设计设备外观，提高产品设计感和用户体验。主要优化内容如下：①根据用户要求，外观造型不宜过于浮夸，应以稳重简约为主。因此，整机采用大量弧形流线设计，LOGO字符采用镭雕银色效果，外观更加舒适。②按键板上的确定键采用绿色软胶，开关键采用红色软胶，其余按键采用灰色软胶，达到哑光效果，色彩搭配合理，使用更舒适；所有按键字符均采用镭雕透光技术，可提高透光效果，有利于夜间等光线不足的环境。③指示灯位于数字按钮上方中部，整体下沉，外侧加镜片，镜片背面丝网印刷黑色，透光透空字符镭雕刻，使指示灯效果更加明显。④主机四角防滑防撞条增加凹凸装饰线，增强手感；设备顶部、显示器和按钮采用多边凹槽下沉设计，保护各暴露设备。⑤把手两侧改为单侧可调尼龙带分离扣设计，便于携带，防止金属连接可能生锈。最终外观设计效果图如图77图～图10所示。

2.3质量优化

针对原设备质量较大的问题，主要从以下两个方面进行优化：①重新设计设备前盖、腔体等主要结构件时，尽量减少壁厚，去除无强度要求的材料；在有强度要求的部位，采用加强筋、局部增厚等手段保证整体刚度，如图11所示、图12所示。②结构件采用碳纤维等密度低但能保证强度的塑料材料；如果设备产量少，开模成本高，可以考虑用镁铝合金材料铣削。通过上述优化手段，可以大大降低设备质量，保证用户长时间手持操作时不易疲劳。

3总结

针对人机工程和工业设计在产品设计中的应用，以测试手持设备的优化设计过程为例，提出了一系列的设计理念，主要工作和结论如下：①结合判断矩阵分析方法和德尔斐方法，重新设计了原设备按钮的布局和形状，规划了原设备内部模块的布局，使整个设备的空间利用率更高，质量更轻。②根据工业设计理论，优化了原设备的形状、颜色、材质，增加了大量的弧形、线条等元素，结合各种颜色和新材料，使手持设备在保持功能和强度的基础上更具设计美感。③产品设计是一个复杂的过程。除了考虑功能、质量、成本等因素外，还需要加强对工业设计和人机工程的关注。只有当各种因素和谐共存时，才能给用户带来新的视觉感受和充分的情感满足。