同时单个玩具的设计与生产已经逐渐减少，系列玩具开发是所有玩具产品的主流。因此，开发由若干个玩具组成的系列玩具，已经成为设计师的主要任务。纸制玩具亦是如此。系列化的纸制玩具有助于玩具品牌的持续和发展，可达到单个玩具所无法想象的赢利点，给后继设计工作带来极大的设计空间。

这是一款可以对玩具小车任意拆换车身的纸制换装玩具车。该产品利用CorelDRAW软件程序，使用户能够方便调整汽车模型的相应尺寸，从而使汽车的形态按用户的给定尺寸发生改变。还可以从图库中自选图片进行DIY贴图，也可以生成白模自己手工DIY设计。让用户主导产品，充分发挥自己的想象力。然后将用户DIY设计之后的电子图样经由家用打印切割机打印、切割，从而得到用户想要的产品。

汽车换装

玩具小车由三部分组成：车声、底盘、吸铁石。由吸铁石来固定连接车身和底盘，从而使得小车可以随意拆装和更换车身。

汽车的换装设计使得玩具更加富有组合性和趣味性，不会让孩子因为汽车的单一外形而产生厌烦。同时，汽车的换装也能很好的锻炼孩子的动手能力。让孩子寓学于玩，寓教于乐。

参数化车身

该系列玩具小车都拥有相同的汽车底盘，而车身用户则可以利用所开发的CorelDRAW软件程序，根据所给的模板改变相应的参数，从而形成一系列的汽车车身，如下图，改变几个关键点的参数，就产出完全不同的两辆卡车，这能让玩具汽车系列化。

DIY创意设计（空白设计）

用户可以以给定的模板生成白模，用以手工DIY创作，自己设计，充分发挥自己的想象力。比如：可以贴上名车车标、豪车外观图、自己的生活照片、自己的画或是直接自己涂鸦设计。

“空白设计”提倡的是种亲历亲为的精神。不是只有买来的，才是好玩的，通过自己的努力得来的，才会更加弥足珍贵。要的就是这种创作和制作的过程，它可以让你真正体会到“玩”的乐趣。充分开发孩子的想象力，培养孩子的自主能力和审美能力。同时也让产品和用户之间产生情感联系，体现产品的自我独有性。

展览现场

（本文作品为浙江工业大学王继传同学的毕业创作）

这次的纸制玩具设计，是在传统纸积木的基础上，将其重新用纸张展开平面图，在电脑端提供了修改纸积木尺寸设定，打印后配合纸制切割机切割后，将其拼装粘贴后可以得到纸积木。（此作品为浙江工业大学蔡佳妮同学的毕业作品）

以下提供的是四个纸积木方案：

下面，我们来看一下它的制作过程：

1. 软件端口设定参数，得到平面展开图（下图只展示了其中一个展开图例子）

平面展开图折纸说明：        – - – - – - – - – - – - – -  表示峰折线

                            -·-·-·-·-·-   表示谷折线

                            ________________表示切割线

2.打印后与纸艺切割机相连接，切割，得到切割好的纸模

今天介绍的反重力玩具是浙江工业大学林燕同学的毕业设计作品。产品利用重力感应传感器等电子元件，检测平面倾角变化并计算出平面最高点对应于小车位置的夹角，从而设计出能给玩具反向于重力的力，并使玩具向逆重力方向自动行驶的机构，给人反重力的错觉。这将突破传统玩具的限制，实现儿童与玩具的互动，培养儿童手脑协调能力，让儿童体验与传统游戏所完全不同的游乐体验，实现更大的乐趣。

玩具由反重力小车和可随意倾斜角度的游戏桌组成。游戏开始时，游戏桌处于平衡状态，将小车置于游戏桌之上，小车静止。此时掰动桌面使桌面产生倾斜，小车就会自动感应倾角变化而开向最高点。儿童通过改变桌面倾角大小和方向，使小车开向桌面上的洞口，掉入洞口则为赢。

反重力的概念是通过检测平面倾角变化并计算出平面最高点对应于小车位置的夹角，从而使小车偏转相应角度并向最高点驶去而产生反重力的错觉。在很多领域里都将这种测量平面倾角的技术运用到了不同的地方，如用于汽车上的自动爬坡控制系统（Crawl Control）、船用的主动消除摇晃装置、机器人设计中会使用到的主动顶点稳定装置等。如汽车上的自动爬坡控制系统，启动系统之后，系统可以通过测量坡度倾角而综合控制动力系统和制动系统，从而使车保持恒定低速行驶并最大限度的防止车轮打滑和抱死。驾驶员完全不必担心加速和制动，只需专注于方向控制即可，降低在复杂条件下越野行驶的控制难度，避免车辆底盘与地面发生剐蹭，提升行车稳定性和安全性。

实现小车反重力行驶需要通过读取传感器数据、角度运算、硬件控制等几个步骤来实现的。其中运用到的硬件主要有：UNO R3 开发板、L298N 电机驱动板、N20 直流电机、SG90 9G舵机、MPU6050 六轴加速度传感器模块。

通过MPU6050 六轴加速度传感器模块在静止状态下反馈回来的X、Y、Z三轴的重力加速度的值，利用重力加速度与其在三轴加速度传感器的X、Y、Z 三轴的分量关系，计算出各轴与重力加速度的夹角，从而得出系统倾角。重力加速度在三轴的分量与倾角关系如图所示，由此可推导出倾角解算公式为：

其中，Ax、Ay、A_z指重力加速度在x,y,z 三轴的分量。

同时，如下图所示，当平面倾斜时，Ax、Ay、A_z是传感器传出的重力加速度在X,Y,Z 三轴的分量，则Axyz即是传感器在倾斜平面上收到的下滑力。小车要实现反重力就需沿着Axyz方向向上行驶。

此时，设小车主动轮的起始方向为X轴方向的话，则小车主动轮需转过θ角使小车沿Axyz的方向前进。由此可推导出小车转向时所需转过的角度为：θ=arctan⁡(Ay/Ax) 得出θ角后，就只需通过编写程序使直流电机和舵机按照要求行驶即可。

而在车身设计上采用三轮驱动的形式。由前端一个可操纵的自由轮和后端两个相连的牵引轮组成。前端的自由轮可操控的自由轮用于控制小车的转向，后端的牵引轮用于控制小车的前进后退。这样就可以同时精确控制转向方向和行驶了。

不同于一般的Arduino作品尺寸较大的通病，为了使产品的尺寸尽量的小巧一些，以更合适儿童游玩，所以通过对小车的内部结构进行再设计，使零件与零件之间尽量的紧凑，以减少多余空间。 将电机和Arduino板、电机驱动板分别放置于有机玻璃板材了两端，更加节省空间。

车轮与车身连接图

如果设计使人们更安全、更舒适、更能激发购买欲望，更有效率，或者只要单纯的让人更快乐——那么设计师就成功了！—亨利德雷夫斯

人机工学即人机工程学的简称。人机工程学现在已发展为一门多学科交叉的工业设计学科，研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调，研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域，研究的目的则是通过各学科知识的应用，来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造，使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。

越来越多的企业将“以人为本”、“人体工学的设计”作为产品的特点来进行广告宣传，特别是计算机和家具等与人体直接接触的产品更为突出。实际上，让机器及工作和生活环境的设计适合人的生理心理特点，使得人能够在舒适和便捷的条件下工作和生活，人机工程学就是为了解决这样的问题而产生的一门工程化的科学。

啊哇喇叭这次为大家献上的“人机工程数据库”来源于人机工程学的奠基者和创始人—亨利·德雷夫斯。数据库中包括头部数据、门通行数据、手部数据、手部作业、基本坐姿、坐姿域、坐姿作业空间、轮椅数据、基本站姿、老年站姿等基本数据和光照色彩数据。

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德雷夫斯（Henry Dreyfess，1903-1972）

亨利·德雷夫斯（Henry Dreyfuss，1903-1972）的职业背景是舞台设计，1929年改变专业，建立了自己的工业设计事务所。德雷夫斯的一生都与贝尔电话公司有密切的关系，是影响现代电话形式的最重要设计师。格雷夫斯1930年开始为贝尔设计电话机，1937年提出听筒与话筒合一的设计。在与贝尔的长期合作中，他设计出一百多种电话机。德雷夫斯的电话机因此走入了美国和世界的千家万户，成为现代家庭的基本设施。

德雷夫斯的一个强烈信念是设计必须符合人体的基本要求，他认为适应于人的机器才是最有效率的机器。他多年潜心研究有关人体的数据以及人体的比例及功能，这些研究工作总结在他于1961年出版的《人体度量》一书中，从而帮助设计界奠定了人机学这门学科。他的研究成果体现于他为约翰·迪尔公司1955年以来开发的一系列农用机械之中，这些设计围绕建立舒适的、以人机学计算为基础的驾驶工作条件这一中心，创造了一种亲切而高效的形象。