人机工程学之空气净化器设计说明书

发布时间：2024-10-08

人机工程学

摘要

通过对空气环境污染的调查，了解到城市空气污染严重，世界每年有近1700万人因感染各种疾病而死亡，大多数都是由空气污染引起的，空气环境污染治理已经成为我国政府构建和谐社会战略的重要组成部分。从整体来看，中国市场作为世界上可创造市场奇迹的区域之一，空气净化产业正处于高速发展的成长期，实际上近几年空气优化产业已经有突飞猛进的增长，而空气净化器正是空气优化市场的一块大蛋糕，也是消费增长速度最快的小家电之一。全文对国内外空气净化器市场作了大量的调查，从产品外观设计、人机工程学以及功能结构等不同角度分析了各品牌产品的优缺点，针对这个特殊的产业，家用空气净化器产品应如何创意，针对什么使用场所怎么设计等问题进行对现有产品分析和评价，通过构思，采用仿生设计手法对家用空气净化器外观进行设计，为产品创新构思提供创新点，从而提高产品的造型形象，增强产品的市场竞争力。

关键词：空气环境污染治理空气净化器外观设计仿生

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Abstract

By this thesis，knowing that the city air pollution is very serious through researching the air pollution of the environment. There are data manifestation: there are near one thousand and seven hundred people infected each kind of disease to die every year and the most are leaded by pollution of the air. Treatment of the air pollution has already become important section of our government to construct the harmonious social strategy. Overall speaking, the air decontamination industry is in the grown period of high-speed development, in which Chinese market is one area of those which create the market miracle in the world. In fact, the industry of the air purification has already obtained excellent development in these few years, so air purifier become a big piece of cake of the market, and is one of small household appliances which increase the velocity of consumption. being placed growth, But actually the air is excellent to turn the growth that industry have great development in these few years the air is excellent to turn a piece of and big cake of the market, also is to increase one of the quickest and small appliances of speed. The full of this text has made the massive investigations to the domestic and foreign air cleaner market, from the product outward appearance design, the man-machine engineering as well as the function structure and so on. The different angle has analyzed various brands product good and bad points, in view of this special industry. how the home use air cleaner product should the creativity. How design and so on the questions in view of any use place to carry on to the existing product analysis and the appraisal. This text uses the biological modeling design technique opposite party to carry on the design with the air purifier outward appearance by the idea, and provides the innovation spot for the product innovation idea. Hereby to enhances the product the modeling image and amplify the competitive power of product market.

Key word: Air environmental pollution government the air purifier Outward appearance design biological modelling

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第一章绪论 4

第一节设计课题的目的和意义 4

一、设计课题的目的 4 二、设计课题的意义 4

第二章空气净化器的市场概况 5

第一节国外空气净化器的市场状况 5 第二节国内空气净化器的市场状况 6 第三节空气净化器产品综合分析 6

一、空气净化器净化方式 6 二、目前市场空气净化器分析 7

第三章空气净化器产品设计及制作过程 10

第一节设计思路及基本要求 10 第二节创意来源 12 第三节产品方案设计 13

一、草图 13 二、优化方案 15 三、最终方案效果图及尺寸图 16 四、模型制作 20

第四章空气净化器产品各方面的阐述 21

第一节产品结构及材料分析 21 第二节产品人机分析 21 第三节产品色彩的应用 21 第四节产品的价格定位 21 第五节产品的使用及维护 21 结束语 22 致谢 23 参考文献 24

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第一章绪论

第一节设计课题的目的和意义

一、设计课题的目的

大学四年学习工业设计专业，毕业设计是对自己所学知识的一次检查和总结,产品设计需要考虑的东西要更实际和人性化,涉及技术、材料的选择外，更要考虑人机工程学、设计时间的安排等各个方面。为了能完成本次设计课题，也为了能把自己所学的知识学以致用，更为在以后的工作前获得更多的实践经验，在寻找毕业设计课题过程中，我调查了大量的资料。

世界卫生组织的统计表明，世界每年有近1700万人因感染各种疾病而死亡，其中最严重的是呼吸道感染，已知的呼吸道疾病包括感冒、肺炎等，而绝大多数是通过空气流通传播的，长期生活在污染的环境中，人体的神经系统、呼吸系统、免疫系统会造成危害，导致免疫力下降和相关疾病产生。

进入21世纪，环保已成为发展的主题，国家可持续发展战略出台，使环境污染治理问题走进人们日常生活，人们越来越关心自己所在的生活环境，拥有一个清新、洁净、自然舒适的生活、工作环境已成民生所需。而随着近几年中国经济的持续增长，人民生活水平的不断提高，自我保健意识不断增强，对生活环境力求舒适、个性化的同时也要求具有养生、保健功能。温家宝总理在全国人大十届三次会议上说：“我们的奋斗目标是让人民群众喝上干净的水，呼吸新鲜的空气，有更好的工作和生活的环境”。从中可以看出，空气环境污染治理已经成为我国政府构建和谐社会战略的重要组成部分，从整体来看，中国市场作为世界上可创造市场奇迹的区域之一，空气净化产业正处于高速发展的成长期，实际上近几年来空气优化产业已经有突飞猛进的增长，而空气净化器正是空气优化市场的一块最大蛋糕，也是消费增长速度较快的小家电之一。空气净化器（又称为室内空气净化器）是一种新型家用电器，它具有调节温度、自动检测烟雾、滤去尘埃、消除异味及有害气体、双重灭菌、释放负离子等功能。广泛应用于空调房间如办公室、宾馆、民用住宅、医院病房以及其他需要净化空气的实验室、计算机房等场所，它对于改善室内的空气质量大为有益。设计一款更为人机的空气净化器，为人们创造良好的生活家居环境，保护人们的健康，减少疾病的发生率，这就是我选择设计家用空气净化器外观设计作为毕业设计课题的目的。

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二、设计课题的意义

人们收入和生活水平的不断提高的同时，人们对居住的环境、生活和工作空间条件的重视都在不断提高和加强，人们对室内空气的质量越来越关注，具有杀菌除尘功能的空气净化产品逐渐成为大众消费的潮流，但人们的审美观念已经发生很大的变化，一件产品在实现功能外还必须具有审美价值，这样的产品才能满足市场的需要，满足人们的精神需要，造型美观时尚的产品往往赢得人们喜爱。在保持产品固有功能的情况下对外观造型进行创新设计，能使该产品更具亲和力，市场前景也将更开阔。

第二章空气净化器产品的市场概况

第一节国外空气净化器的市场状况

就国外市场而言，美国奥斯叮空气净化器有40多年发展历史，该公司最先发明家用高效空气净化器，创新技术，同时满足"净化效率"高、"净化寿命"长、"处理风量"大这三项关键的技术要求；在无数消费者和商用过滤网检测中，被评选为世界最佳过滤网，在业界名列第一，奥斯叮成为北美地区最畅销的空气净化器品牌，曾是美国政府机构指定为911受灾者专用健康安全产品。

日本奥得奥公司作为全球最大空气净化器的生产基地之一，以强大的技术研发实力为依托，所开发的空气净化器系列融合了多种国际先进净化技术（太空舱等离子技术、光触媒技术、中草药杀菌技术、氧离子群技术、天然植物精华油香薰技术、HEPA过滤技术、ULPA过滤技术等），在净化效果上更是明显强大，将主动净化与被动净化完美结合应用，将空气净化技术发挥得淋漓尽致，引领着空气净化器行业的发展潮流。产品行销美国、日本、英国、德国、法国、中东、东南亚等36个国家和地区。

而松下空气净化器，则在滤网中添加了抑制过敏病原体、绿茶精华、生物除菌三大有效成分。集尘滤网中含有高性能树脂聚合物，能有效包围被过滤网捕集到的过敏病原体，使之不能活化，集尘滤网中的酵素能对被滤网捕集到的细菌的细胞壁产生破坏作用，因而达到除菌的效果，网眼超密，多孔设计的滤网，能迅速高效的达到除臭的效果。

韩国AIRVITA负离子空气清净器，是由韩国著名科研公司-AIRVITA研制、生产，它浓缩当今世界的顶尖科技精华，为人类改善空气质量的愿望提供了一个长远的解决方案。 AIRVITA负离子空气清净器利用电极的工作原理制造出带负电荷的电子，它小巧、简便、可水洗、低耗电、无副作用、半永久性、负离子产生数量大，具有同类产品不可替代的优势。该产品绿色环保设计、人性化外观、

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时尚、气派、高挡、典雅，热销日韩两国，机器释放的负离子使人感觉到森林般的空气清新，精力充沛、大脑清晰，提高工作效率。

经调查国外市场发现，空气净化器的发展历史悠久，发展前景大，产品均为高科技现代产品，绿色环保设计，净化空气效率高，受到各国消费者的欢迎。

第二节国内空气净化器的市场状况

就国内市场而言，目前，空气环境污染治理已经成为我国政府构建和谐社会战略的重要组成部分。随着我国经济的快速增长，人民生活水平的不断提高及健康意识的普遍增强，尤其是各类流行性传染疾病的频繁出现，人们对室内空气的质量越来越关注，具有杀菌除尘功能的空气净化产品逐渐成为大众消费的潮流，中国市场作为世界上可创造市场奇迹的区域之一，空气净化产业正处于高速发展的成长期，实际上近两年空气优化产业已经有突飞猛进的增长，而空气净化器正是空气优化市场的一块最大蛋糕，也是消费增长速度较快的小家电之一，目前室内空气净化产品市场已经具有一定规模，市场进入成长期。北京亚都科技股份有限公司是国内空气品质（IAQ）领域起步最早、规模最大、自主知识产权最多的国家大型企业，拥有的湿度测控技术、去除室内污染技术、去除室内病毒病菌技术、医疗级洁净手术室净化技术等原创科技专利和知识产权在国内均处于领先地位，此外，国内市场上比较出名的品牌还有：艾嘉空气净化器、万利达空气净化器、乐声空气净化器，空气清新剂、超声波空气加湿器、光触媒空气净化器、负氧离子空气净化器、臭氧技术空气净化器层出不穷的产品已经使室内环境净化治理成为中国的一大新兴产业，据调查中国大中城市居民已达3亿多人，我们假定每5人为一个家庭单位并消费1台空气净化器，则有6000万台潜在市场。

第三节空气净化器产品综合分析

一、空气净化器净化方式

由于室内空气污染直接危害健康和生命，人们已经认识到室内空气污染问题的严重性，人们非常迫切地希望改善自己的生存环境，提高生活质量，也迫切地希望专家能提供一种行之有效的解决方案，解决室内环境问题已促成了一个行业，而且是前景无限的行业，空气净化方式有以下几种方式：

传统空气净化法（物理吸附法）：只能暂时吸附一定的污染物，温度、风速升高到一定程度的时候，所吸附的污染物就有可能游离出来，再次进入呼吸空间造成二次污染，所以要经常更换过滤材料，避免吸附饱和。

臭氧净化法：臭氧浓度达到0.1PPM以上，可起到杀菌、除异味作用。但达到0.15PPM后，臭氧本身就会发出浓烈的恶臭，并且其使用环境不能超过30℃，否则可能致癌。消费者要慎重使用。

静电除尘法：利用电极的异性相吸，同性相斥的原理吸附空气中的尘埃，但

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存在吸附不彻底、不全面的问题，而且对污染物毫无办法，此外，还必须定期清洁电极板。

负氧离子净化法：负氧离子是一种带负电荷的空气离子, 可改善肺功能，让人感觉清爽，它能迅速、高效地消除空气中的病毒，同时去除空气中的难闻气味，如烟味、臭味、霉味等，但其寿命很短，并且不洁空气会进一步使其浓度降低。光触媒净化法：光触媒是二氧化钛为主的催化剂，能分解和除去空气中的甲醛、苯、氨等污染物，并杀死空气中的细菌、病毒、真菌及植物花粉等。“光触媒”有杀菌、除臭、净化空气、亲水防污、防紫外线等功能，光触媒应用十分广泛，几乎应用于国民经济的各个部门。在许多发达国家，光触媒得到了广泛应用，并获得了很好效果。在我市，随着市民对环保意识的不断加强，光触媒产品的市场前景已经越来越被看好。用于室内空气污染治理的光触媒产品主要有三种，一种是主动式光触媒空气净化器；一种是光触媒喷涂剂；还有一种是光触媒材料的使用。在空气净化器的选择上只需要根据房间的面积来选择不同型号的机器，而喷涂剂和光触媒材料则需要根据房间的具体情况谨慎采取行动。

目前市场上利用光触媒喷涂剂治理室内空气污染主要有几种途径，包括室内各个角落的光触媒处理；室内墙壁光触媒涂层；房间玻璃上的光触媒涂层等。但无论经过了怎样的光触媒处理，都必须在紫外光的照射下才能够达到净化空气的目的。目前市场上反映比较好的产品有ION-FRESH负离子光触媒等。

经过特殊处理的光触媒材料，如卫生陶瓷制品，还存在着工业上的难度，产品外观容易产生瑕疵，而且其主要在卫浴房间使用的命运也减少了光照的机会。地面瓷砖由于表面经常累积灰尘以及和外界频繁发生摩擦，净化效果也不显著。居室中的光照量直接决定了其是否适合，以及适合哪种光触媒空气净化方案。诸如房间中的窗户很小，而且是里外双层，玻璃是防紫外线的，房间背阴，或者有密封阳台阻隔室内采光等问题的，都不适合作光触媒处理。只有室内采光时间长，而且光照强度相对较大的长期密闭房间才比较适合。所以我们首先要对自己的住所有个明确的了解。

两种房间不适合做光触媒处理，一种是在采光方面不符合要求的，一种是经常开窗通风的房间也没有必要。

二、目前市场空气净化器分析

空气净化器的样式很多，最大众化的款式是长方体或者圆柱形。在形式上主要有壁挂式、吊挂式、吸顶式、落地式、台式等，壁挂式空气净化器适用于民用住宅和中小型事务所，造型注重室内的装饰性，色彩多数以冷色、中间色为主，朴实而美观；吊挂式空气净化器外型设计采用薄型、盒式结构、可吊挂、壁挂两用，适用于普通的商店、办公室等场所；吸顶式空气净化器外壳多数采用2毫米厚的装饰板制成；落地式空气净化器大多数采用前开门结构，具有双重安全装置，

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安装、维修方便，适用于医院、病房、会议室等场所。其功能和性能为：光电传感遥控、自动烟雾检测、三挡风速成、多向气流、智能定时及低噪声等。在色彩上多数采用银白、香槟金、珍珠白、浅蓝、深蓝、咖啡、墨绿、橘黄等色彩系列；空气净化器的价格差异很大，一般具有成熟规格的空气净化器价格都在1000～3000元，便宜的100元左右就可以买到。以下为现有产品分析。

图1

图2

图1为美国奥斯叮过敏哮喘专用健康卫士迷你型空气净化器。产品优点：功率较大，净化面积大，质量好；产品缺点：方形造型，显得比较机械，呆板，价格￥3800元，相对一般家庭来说，价格过高，造型上没有特别的地方。

图2为北京亚都科技股份有限公司生产的空气净化器。产品优点：体积小，功率较大，净化面积大，质量好，价格便宜，只需￥434.00。产品缺点：方形造型，显得比较机械，呆板，造型上没有突破点。

图3为深圳瑞兴科技发展公司生产的家用空气净化器，产品优点：体积小，方便携带，可放任意置在桌面上，价格便宜，只需￥250.00。产品缺点：外观上没有其他特别的地方，给人的感觉一般。

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图3

图4

图5

图 4为台式空气净化器，产品优点：仿生设计，外观精致，小巧玲珑，有一定的装饰性，朴实而美观，功能键清晰明了，方便识别操作。产品缺点：进出风口太小，净化功率小。

图5为日本奥得奥家用空气净化器 ,产品优点：占用体积小，流线造型，简洁大方，色彩搭配合理，按

键操作简单，滤网容易打开维修或更换零件；产品缺点：此款产品没有提手，拿产品的时候需要两个手才能拿起。

图6为北京亚都空气净化器，产品优点：仿生设计，外观时尚可爱，给人以趣味，体积小，方便携带。缺点：颜色采用冷色，虽然有现代感，但

亲和力不够大。

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图6

图7为万利达空气净化器，产品优点：体积小，方便携带，仿生趣味设计，外观时尚可爱，价格￥348.00，360度旋转，以达到净化周围的便宜，

图7

图8

经过对市场上现有产品优缺点的分析，发现采用流线风格设计，占用体积小，时尚可爱，价格便宜和容易装拆、方便手拿的家用空气净化器较受消费者的青睐。

空气。产品缺点：滤网不容易装拆。

图8为松下F-P06SCZ空气净化器，产品优点：简洁大方，网眼超密，多孔设计的滤网，能迅速高效的达到除臭的效果。产品缺点：体积大，占用空间大，产品价格较高，￥3,312.00，消费对象市场占有量不大。

第三章空气净化器产品设计及制作过程

第一节设计思路及基本要求

经过市场调查分析，我的设计有了明确的定位和思路：根据空气净化器市场的特点，我着重把握以下几方面原则：

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一、功能性要求空气净化器的功能有着丰富的内涵，包括:

物理功能——产品的性能、构造、精度和可靠性等。生理功能——产品使用的方便性、安全性、宜人性等。

生理功能——产品的造型、色彩、肌理和装饰等各要素给予人愉悦感

等。

社会功能——产品象征或显示个人的价值、兴趣、爱好或社会地位等。空气净化器产品操作要简便，只设置两个按键，内部配置两个超灵敏的感应器，对应室内空间的各种方面的变化，进行全方位的自动监测，当用户按下开关键时，机器可设置成自动运转达状态，从而保障您的室内空气的净化度。微尘感应器：能根据室内空气中浮游微尘的密度自动判断是否自动运转；异味感应器：能根据室内空气中异味的浓度自动判断是否自动运行，并根据空气污染的不同程度自动调节运行的速度。当室内空气达到标准状况时，机器自动关机，这样可以在人们睡觉是或离开家的时候不至于浪费电力。所以，设计一款功能人性化的空气净化器是很有必要的。在产品结构方面，采用设计卡槽式结构来连接各部件，结构紧凑，无需任何工具，即可方便地打开滤网盖清洗或更换零件，但当用户不小心在没有关闭机器而打开机器的前盖时，机器将自动停止运转以保证用户的安全。

二、审美性要求空气净化器必须通过其美观的外在形式使人得到美的享

受。现实中绝大多数都满足大众需要的物品，因而产品的审美不是设计师个人的主观审美，只有具备大众普遍性的审美情调才能实现其审美性。工业产品的审美往往是通过新颖性和简洁性来体现，而不是依靠过多的装饰才成为美的东西，它必须是满足功能基础上的美好的形体本身。考虑到空气净化器的特点及人们喜好，做到简约大方，朴实而不花哨；不仅美观实用，做到稳重大方，不失典雅，形态产品，不但能使人们获得轻松、幽默、愉悦的感觉，从而缓解了因现代枯燥、无味的学习与工作带来的压力，还能在某种程度上满足人们在文化与精神方面的高级需求。当今是科技迅速发展的信息时代，人们对产品设计的要求不同于过去，人们的生活品位也不断提高，不止注重功能的优异领先，而是追求清新、淳朴，注重返朴归真和探讨个性的设计，提倡仿生设计，让设计回归自然，人们常说，没有最好，只有更好，科技日新月异，时尚流行的事物永远走在潮流的最前端。惟有最本质的、最实在的才是经久不衰的。

三、经济性要求除了满足个别需要的单件制品，现代产品几乎都是供多

数人使用的批量产品。所以设计时必须从消费者的利益出发，在保证质量的前提下，研究材料的正确选择和构造的简单化，简化不必要的劳动，以及延长产品使用寿命，使之便于运输、维修和回收等，尽量降低生产企业的生产费用和消费者

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的使用费用，做到物美价廉，这样才能既为用户带来实惠，最终也为企业创造效益。

四、创造性要求设计的内涵就是创造。尤其是在现代高科技、快节奏的

市场经济社会，创新和产品的改良都必须突出独创性。因而设计必须是创造出更新更便利的功能，或是唤起新鲜造型感觉的新设计。空气负离子被喻为空气维生素或生长素。对高血压、气喘、流感、失眠、关节炎、烧伤等治疗有利；对预防佝偻病、坏血病的发展有利，还能改善肺的换气功能，促进新陈代谢，提高免疫力。还能使大脑皮层的抑制作用加强，调整大脑皮层功能；使支气管平滑肌松弛，解除其痉挛；使红细胞沉降率变慢，凝血时间延长；使肾、肝、脑等组织的氧化作用加强，是人类提神醒脑的空气。目前中国市场上很多负离子机和空气净化机只能释放负离子。其实，真正健康的空气中只有负离子是不够的。当空气污染物浓度较高时候，负离子会和质量相近的可吸入颗粒物、细菌发生反应成为重负离子，从而被人直接吸入肺部，对人体带来伤害。所以必须是负正离子达到一定的比例，比例关系是1.2：1。设计一款不但体积小，内置浮游离子发生器装置，能够释放出森林一般的负离子，并且释放出适量的正离子，使正负离子比例达到健康空气维生素标准。而且耗电少，无臭氧发生的空气净化器，它能迅速、高效地钉来阀气中物体表面、角落内的细菌病毒，同时去除空气中的难闻气味，如烟味、臭味、霉味等。表1为普通空气净化器与负离子空气净化器的区别。

表1

五、适应性要求设计的产品总是供特定的使用者在特定的使用环境使用

的，因而设计不能不考虑与人的关系、与时间的关系、与地点的关系，还要考虑与社会的关系。设计的产品必须适应这些由人、物、时间、地点、和社会多项因

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素构成的使用环境要求，否则产品就不能在激烈竞争的市场上生存下去。

第二节创意来源

空气净化器的基本功能，就是要构造一种既符合人的居住环境，给人以健康清新的空气，为人们的生活带来便利的同时，还带来更多的视觉上的美感和视觉上的舒适！

在远古时代，人类就开始学会从动物、植物身上吸收其各自不同的长处来创造自己的文明。不管人类社会发展到那一个时期，作为始终是人类生存和发展的所依托的主体环境下的自然中生物，生活中仿生学无时无刻不在影响着人类生存的生活质素，人类日常生活用品的形态差不多都是源于自然的形态仿生，我们知道，飞机的造型源于模仿飞鸟，这不仅仅是因为飞鸟的形态优美，而是其形态上的合理，由于它展开时身体扁平，体积小、重量轻，因而产生的风阻力小，使飞机飞行速度快且飞得高！同样，潜水艇是模仿游鱼，蛙泳是模仿青蛙，形态仿生便是利用具象的自然形态，结合相应的艺术处理手法与设计理念，使之成为一个既有观赏性，又具使用功能的设计作品。利用形态仿生原理而设计，其实既是对大自然中各种动物生态形象的赞美与关注，也是设计师对生灵形态旺盛生命力引起的情感联想,使设计既能体现现代时尚之美，又不乏自然形态结构的原生态之美。

本创意来源是采用螃蟹的形态进行设计，使其更贴近大自然，也能体现现代时尚的美感，把空气净化器造型设计的定位在城市普通家庭使用上，外观造型卡通可爱、精致，小巧玲珑，携带也方便。

第三节产品方案设计

通过以上对各方面进行的了解以及分析，我们可以大体地把握在设计中所要注意的东西以及该怎么去做，从而得出设计思路的大体方向。

一、草图

方案一：（如图9）采用流线型外观设计，简洁大方，正面模仿螃蟹的形态，生动有趣，产品体积小，但没有提手，不方便手拿。

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图9

方案二：（如图10）流线型风格，采用仿生手法设计，外型仿贝壳，给人趣味，时尚

图10

图11

可爱，产品占用空间体积小，但不方便手拿。

方案三：（如图11）流线型风格，仿生设计，外型仿螃蟹，趣味、可爱。