创意大赛论文-可随压力变化而改变形状的鼠标

第二十五届“冯如杯”学生创意大赛可随压力变化而改变形状的鼠标2015年12月摘要可随压力变化而改变形状的鼠标是一种以水凝胶为外壳材料的新型鼠标，在不改变鼠标内部结构的基础之上，将鼠标的外形作相应的调整，使其适应材料外形的变化，在此基础之上运用可变性材料（水凝胶）作为新型鼠标的外层结构材料，使其在使用时可以根据受力的不同而相应的改变鼠标的外形，使人在操作鼠标的时候，通过受力使鼠标外形作出相应的改变从而减轻手腕部分和手指弯曲时的受力，可以有效缓解上班族和游戏玩家等一些需要长时间操作电脑的人的疲劳程度，可以很大程度上提高工作的效率。这种新型的鼠标的核心就是这种新型的易变形有机材料——水凝胶，这种材料具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度，是一种理想的易随力的改变而改变形状的变形材料。运用这种材料作为鼠标的外部结构材料，可以对人操作鼠标时手掌的用力产生一种缓冲作用，使人的手掌在操作鼠标时可以完全被这种可变形的材料覆盖，手掌在操作鼠标时产生的空隙可以被水凝胶填充，使手掌、手指和手腕时时刻刻处于垫实状态，这样就可以有效缓解手指长时间弯曲的酸痛感，减轻手腕的受力。这样就可以延长人使用电脑的时间，提高工作效率。关键词：水凝胶Hydrogel、可压缩compressible、缓冲作用cushion、减轻疲劳Relievefatigue目录（一）可随压力变化而改变形状的鼠标的实用性及其创意来源 1（二）已有的解决方案及其优缺点 1一、新型鼠标的大致结构 1二、新型鼠标的实用性和可行性分析 2(一)材料分析 2（二）使用详情 2（三）制造生产分析 2（四）技术难点 2三、新型鼠标的应用前景 3结论 3参考文献 4绪论（一）可随压力变化而变形鼠标的实用性及其创意来源随着科技的发展，电脑已成为大众频繁使用的工具之一，尤其是上班族和游戏玩家。电脑的普及给大家带来了许多的便利，但是与此同时，也给人们带来了许多的困扰。长时间使用鼠标给人们带来的手腕的酸痛感和手指的僵硬、不灵活就是其中之一。由于目前市场上的鼠标都是固定形态的，在操作鼠标时手腕部分会抬起一定高度手腕会有一定程度的弯曲，并且由于鼠标形态固定，所以手腕的弯曲总是固定的，这样长时间操作鼠标会使手掌麻木、食指在拖动鼠标时容易抽筋，腕关节肿胀、手部动作不灵活甚有麻木、刺痛感觉。要解决这一问题，就必须使人在操作鼠标时，手腕尽量减少弯曲，或者让手腕的弯曲程度总是变化的，让手腕活动起来，让手指弯曲的部分有物体支撑。所以，设计一款可随人手掌的压力变化而改变形状的鼠标很有必要。（二）已有的解决方案及其优缺点目前，大多数人认为可行的一种方法是使用带腕托的鼠标垫，采用这种方法可以借用腕托的作用使手腕处于垫实、水平状态，在一定程度上可以减轻手腕的受力，起到缓解疲劳的作用。但是这种方法治标不治本，而且使用带腕托的鼠标垫虽然让手腕水平，但是手腕的受力有所增加，并且只能保证手腕在特定位置放置时，手腕保持水平，一旦手腕移动或者弯曲，这个腕托的作用就会大大减弱；除此之外，腕托无法解决手掌长时间固定形态以及手指悬空的问题，这一方法还是存在较大的缺陷的。一、新型鼠标的大致结构可随手掌压力变化而改变形状的鼠标的内部与传统鼠标大致相同，只是在外形以及材料上做了相应的调整。首先，在原有鼠标的基础之上降低鼠标内部结构件的高度，使鼠标的设定平面的高度达到1cm，将左右键和中键部分的高度高出设定平面1cm左右，形成一个前高后低的鼠标底板（鼠标的左右键以及中键处于较高的平台，较低的平台用于拖放手掌）；增加鼠标的宽度，使其可以完全覆盖手掌；其次，将鼠标左右键之间的距离增加到2cm（人的手掌处于不受力状态时，食指与中指之间的距离大约为2cm）。这样，人在操控鼠标时，手掌基本处于放松状态；最后，再在鼠标表面覆盖一层软质聚氨酯泡沫塑料。因为在普通的受力情况下，软质聚氨酯泡沫塑料会下陷1.2cm左右。所以，在底板较高的部分，覆盖1.5cm软质聚氨酯泡沫塑料，较低部分的底板覆盖的材料和较高部分的高度相同即可。这样，在使用鼠标时，鼠标的整体高度大约为2.3cm，大约是人手掌的厚度，这个高度是最有利于减轻手腕部分受力的高度。最后，在鼠标外层粘附一层具有较强吸汗性的外膜。二、新型鼠标的实用性和可行性分析(一)材料分析自然界的一些生物组织在受到外界刺激时，会迅速作出反应，如海参与外界接触时柔软的躯体瞬间变得僵硬或部分体壁变为粘性物质；生物体肌肉收缩和松弛时，肌球蛋白间的纤维产生很大的收缩或溶胀。在许多类似的自然现象的启示下，人们日益重视对高分子凝胶的研究和利用。我们的新型鼠标就是采用的这种物质。这种新型的鼠标的表面采用的水凝胶是以水为分散介质的凝胶，具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物，是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。该材料具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度，是一种理想的易随力的改变而改变形状的变形材料。采用这种材料作为鼠标的外部主要材料，再在鼠标的最外层粘附一层具有较强吸汗性的外膜，这样的鼠标便具有了良好的易变形性和易操控性。（二）使用详情 在使用这种新型鼠标的时候，鼠标的外形可以根据人手掌的压力变化而做出相应的调整，使手掌时时刻刻紧贴于鼠标之上；鼠标的可变形材料会将手掌完全包裹起来，每个手指之间的缝隙处会凸出一部分水凝胶，这样就有利于鼠标的移动，而且在手指移动或者弯曲的时候，这种材料会及时的改变形状，始终使手指处于垫实状态；这种鼠标也具有带腕托的鼠标垫的作用。新型鼠标的水凝胶会一直延伸到手腕部分，这样就可以很好的起到腕托的作用，甚至比腕托的作用更加明显——腕托不能根据手腕的弯曲作出调整，这样的话手腕总会受力，但是这种新型鼠标的易变形材料可以有效地解决这个问题。（三）制造生产分析这种鼠标的材料是水凝胶，作为一种高吸水高保水材料，水凝胶被广泛用于多种领域，如：干旱地区的抗旱，在化妆品中的面膜、退热贴、镇痛贴、农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。这种材料制作工艺简单，价格相对便宜。一种保水凝胶的制法，即先将氢氧化钠溶于水中，并加入丙烯酸进行预处理；再依次加入玉米淀粉、丙烯酰胺和碳酸钙，搅拌加温反应后，加入引发剂进行接枝聚合反应；然后将反应后的液体倒入模具中，恒温干燥即可。其产品组分(重量百分比)包括：玉米淀粉4.5－4.7，丙烯酸21.4－22.5，丙烯酰胺9－9.5，过硫酸铵3.2－4.5，碳酸钙4.5－4.7，氢氧化钠9.5－9.9，水余量。有工艺简单，产品无毒、可生物降解和应用广阔等优点。（四）技术难点该鼠标的最大难点一要是如何降低鼠标的高度，这样难免就要改动原有鼠标的内部零件；二是硬质材料与软质材料的衔接部分三、新型鼠标的应用前景这种新型鼠标的造价非常便宜，对于那些职业的游戏玩家来说，具备了优良的可变形性和较强的吸汗性，这种鼠标无疑是一个更好的选择；因此鼠标的使用寿命也会比普通的鼠标寿命长。所以综合来说，这种鼠标的性价比还是很高的。新型鼠标采用的是高分子水凝胶，这是一种以水为分散介质的凝胶，比起目前的普通鼠标更加环保。作为一个受力易变形的鼠标，其外观特点也将会成为一大亮点。这种可以根据受力而改变形状的鼠标打破了常规的鼠标模式，并且在原有基础之上改善了人在操作鼠标时的受力情况，大大减轻了使用电脑工作的疲劳程度，所以说，这种新型鼠标的应用前景应该会很好。结论本产品设计新颖，外形可以根据需求做相应的改变；应用了先进的有机材料，具有较高的可靠性；此外，本产品可以在很大程度上缓解长时间操作鼠标带来的手腕以及手指的酸痛感，具有较强的实用性。本产品设计独到，符合了大多数使用者的需求，具有较强的可推广性。参考文献[1]阻燃聚醚多元醇的合成及其用于制备软质聚氨酯泡沫塑料的研究。[D]青岛：青岛科技大学，2012[2]软泡相分离理论分析与探讨，聚氨酯工业，1997,12(3):1-4[3]潘炜;软质聚氨酯泡沫塑料生产配方的化学热力学研究[J];聚氨酯工业;1995年01期[4]潘炜;聚氨酯软泡叔胺催化剂用量及化学动力学研究[J];聚氨酯工业;1997年01期[5]付步芳,王利;聚氨酯泡沫塑料基吸波材料及其应用[J];材料开发与应用;2000年06期[6]李焕生;聚氨酯微孔抛光衬垫材料[J];高分子材料科学与工程;1991年03期[7]朱海静,杨伟,李忠明,杨鸣波,王建华,罗陈雷,芦艾,田春蓉;玻纤增强硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展[J];工程塑料应用;2003年07期[8]赵瑾;环境友好聚氨酯泡沫材料研究[D];西北工业大学;2005年[9]徐涛;玻纤增强聚氨酯泡沫塑料的界面表征研究[D];四川大学;2003年[10]张京;聚氨酯泡沫塑料及其在电子工业中的应用[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计基于单片机技术的WDR-01