淺析仿生設(shè)計在家用智能清潔機器人造型設(shè)計方面的應(yīng)用

莫 莉 劉嬌嬌

（南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530000）

淺析仿生設(shè)計在家用智能清潔機器人造型設(shè)計方面的應(yīng)用

莫 莉 劉嬌嬌

（南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530000）

當(dāng)前家用智能清潔機器人逐漸普及，智能清潔機器的功能與技術(shù)分析，成為市場調(diào)研的主要內(nèi)容。市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，智能清潔機器人的產(chǎn)品造型，也是消費者關(guān)注的重點。本文主要探討仿生設(shè)計在家用智能清潔機器人造型設(shè)計方面的應(yīng)用，通過在產(chǎn)品設(shè)計中融入仿生原理，使家用智能設(shè)備更符合用戶的使用需求。

智能清潔機器人；仿生設(shè)計；造型

1 前言

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息科技和材料技術(shù)的發(fā)展，智能機器人研究也取得了較多成果。家用智能清潔機器人主要為家庭提供清潔服務(wù)，能幫助用戶減輕日常的勞動負(fù)擔(dān)[1]。本文主要研究內(nèi)容為家用智能清潔機器人的造型設(shè)計，包括圓形、方形等多種多樣造型的設(shè)計，目的是帶給用戶更加良好的使用體驗，刺激消費者的購買欲望。研究得出，家用智能清潔機器人的造型仿生設(shè)計，與市面上銷售的清潔機器人存在著較大差別。仿生智能清潔機器人的造型更加可愛，用戶在使用中的交互性體驗更加良好，消費者對仿生智能清潔機器人的購買欲望更高[2]。

2 家用智能清潔機器人的仿生研究方案

仿生設(shè)計學(xué)作為新興的設(shè)計學(xué)科，主要輔助工業(yè)制造部門完成產(chǎn)品設(shè)計。該科學(xué)包括仿生學(xué)、設(shè)計學(xué)兩部分內(nèi)容，通過將自然科學(xué)中的事物特征融入設(shè)計，來達(dá)到產(chǎn)品“功能”和“結(jié)構(gòu)”的雙重平衡[3]。從自然生物中搜尋靈感，將其中的設(shè)計理念運用到智能清潔機器人的設(shè)計中，能夠推動產(chǎn)品造型的更新?lián)Q代。家用智能清潔機器人能夠?qū)ζ秸牡孛嫱瓿汕鍜?，它主要通過GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行掃描，并確定清掃的地面范圍。它會根據(jù)家庭的地面大小和空間分布，智能規(guī)劃清掃區(qū)域和行走路徑，并能夠主動躲避障礙物，最終清掃結(jié)果會在智能終端設(shè)備中顯示。大多數(shù)家用智能清潔機器人通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，用戶可以設(shè)置清掃的時長。機器人在完成清掃后，會自動返回充電樁進(jìn)行充電。

而家用智能清潔機器人的仿生設(shè)計研究，主要通過對自然生物的質(zhì)感、肌理、形態(tài)和功能等的仿生，來制作出完美的產(chǎn)品設(shè)計。家用智能清潔機器人的仿生研究，主要通過相應(yīng)的實例，來講解不同智能清潔機器人的仿生設(shè)計原理[4]。對于家用智能清潔機器人的造型設(shè)計，首先其應(yīng)該滿足家庭清潔的使用需求，其次再從造型的設(shè)計手法方面進(jìn)行探索，從而創(chuàng)造出具有完美外形的仿生產(chǎn)品。家用智能清潔機器人的仿生設(shè)計步驟包括以下幾方面：市場調(diào)研、功能分析、人群購買需求、查找設(shè)計資料、繪制設(shè)計草圖和3D建模等多個步驟。家用智能清潔機器人的仿生設(shè)計步驟如圖1所示[5]：

圖1 家用智能清潔機器人的仿生設(shè)計步驟

3 家用智能清潔機器人的功能與市場仿生分析

家用智能清潔機器人主要為家庭提供清潔服務(wù)，因此對智能清潔機器人的仿生設(shè)計，就要從市場方面進(jìn)行考慮。本文主要對市面上的智能清潔機器人展開研究，包括主流品牌、產(chǎn)品規(guī)格和用戶使用喜好等方面內(nèi)容，同時針對仿生設(shè)計要求進(jìn)行產(chǎn)品外觀的改善。家用智能清潔機器人的仿生設(shè)計，主要從自然中的生物結(jié)構(gòu)、形態(tài)和功能方面獲取靈感，以“實用主義”作為清潔機器人設(shè)計的最終標(biāo)準(zhǔn)。這些研究成果對對未來家用智能清潔機器人的形態(tài)設(shè)計，具有重要的借鑒意義。

3.1 家用智能清潔機器人仿生設(shè)計的市場分析

家用智能清潔機器人的設(shè)計源于美國，已經(jīng)在歐美等發(fā)達(dá)國家得到了普遍的應(yīng)用。美國Neatoxv-21為世界最早的智能激光制導(dǎo)掃地機器人，它能夠通過激光掃描來完成房間的區(qū)域確認(rèn)，清掃時也能主動規(guī)避障礙物，清掃效率非常高。隨后iRobot公司推出Roomba980智能掃地機器人，該機器人的定位系統(tǒng)更加精準(zhǔn)，還能夠通過合理地規(guī)劃路線來避免重復(fù)清掃。而且在Roomba980中還增加了自動充電的功能，產(chǎn)品外觀設(shè)計也有了大幅度的提升。而國內(nèi)智能清潔機器人的發(fā)展，相比于歐美還存在不小的差距，但仍舊取得了階段性的成果。例如：福瑪特、科沃斯、浦桑尼克和小米等品牌的智能清潔機器人，已經(jīng)能夠通過激光探測傳感器來獲取房間信息。根據(jù)相應(yīng)的信息測算，來對智能清潔機器人的行動路線進(jìn)行規(guī)劃。而且部分智能清潔機器人也可以完成角落打掃、自動充電的任務(wù)，受到消費者的普遍歡迎。

3.2 智能清潔機器人仿生設(shè)計的功能與人群需求

智能清潔機器人的仿生設(shè)計要迎合主流需要，要從消費者的使用感受著手，展開仿生的設(shè)計研究。當(dāng)前智能清潔機器人的使用群體，主要為單身群體或上班族，這些群體不僅追求機器人功能方面的實用性，也追求智能機器人外觀的美觀性。而產(chǎn)品與人的互動交流，不單單體現(xiàn)在產(chǎn)品的外觀設(shè)計方面，更要保證產(chǎn)品與人互動交流過程中的親密感。這就要從產(chǎn)品的外在造型、內(nèi)在功能兩方面進(jìn)行努力，來實現(xiàn)消費者的心理期望。譬如：大多數(shù)女性消費者希望智能清潔機器人像寵物一樣可愛，青年群體希望機器人有遠(yuǎn)程遙控功能，可以自主完成家庭的清掃任務(wù)。而對于那些老年群體來說，智能清潔機器人的簡便操作是他們最需要的，較輕的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)能夠帶來良好的用戶體驗。同時智能清潔機器人的體積和噪音，也是用戶在消費時關(guān)注的主要問題。當(dāng)前大多數(shù)智能清潔機器人的噪音較大，而且部分智能清潔機器人體積過小，清掃的時間長效率低下。部分用戶則希望智能清潔機器人更加智能化，能夠增加更多人性化的服務(wù)功能。

4 仿生設(shè)計在家用智能清潔機器人造型設(shè)計方面的應(yīng)用

4.1 家用智能清潔機器人仿生設(shè)計的造型構(gòu)想

根據(jù)仿生設(shè)計的制作流程，家用智能清潔機器人的設(shè)計研究，要從外形創(chuàng)意和實用性能兩方面進(jìn)行考慮。首先家用智能清潔機器人的產(chǎn)品外觀應(yīng)具有時尚感，應(yīng)符合現(xiàn)代用戶的審美需求。同時在外形設(shè)計方面應(yīng)具有親和力，要從自然中選擇親和的仿生對象。本次設(shè)計采取海星為創(chuàng)作原型，形態(tài)可愛，在機器人的頂端設(shè)計了一圈呼吸燈，模仿星星閃爍的狀態(tài)。設(shè)計賦予產(chǎn)品親和力、神秘感和時尚感。然后根據(jù)相應(yīng)的產(chǎn)品外形，利用3DMAX軟件展開建模渲染，最終的模型圖如圖2所示。

圖2 家用智能清潔機器人仿生設(shè)計模型圖

4.2 家用智能清潔機器人的外殼材料

家庭智能清潔機器人在使用過程中，容易因為沖撞定位來造成物體表面的破壞。大多數(shù)家庭智能清潔機器人的外殼都包裹有軟膠，最大程度降低撞擊造成的破損問題。但這并不能從根本上，解決路線規(guī)劃造成的碰撞問題。而使用超聲波技術(shù)代替紅外遙控射線，又會增加成本。因此家用智能清潔機器人的外殼材料，可以使用一種軟性的防撞材料，來解決碰撞時的物體損傷。大多數(shù)軟性防撞材料有著較強的可塑形性，在家用智能清潔機器人整個機身進(jìn)行包裹，并在底部預(yù)留紅外遙控射線孔洞，就能夠有效解決該問題。而且軟性防撞材料的使用成本非常低，對于不規(guī)則物體的碰撞，能夠進(jìn)行良好的規(guī)避和滑出。而智能清潔機器人的本身材質(zhì)，則需要選擇阻燃性能高的硬性材料。家用智能清潔機器人選用ABS/PC注塑作為外殼材料，ABS和PC的結(jié)合具有良好的機械強度、韌性和阻燃性。ABS的加入能夠降低PC缺口的敏感性，改善PC應(yīng)力的開裂狀況，在保證質(zhì)量的情況下降低生產(chǎn)成本。在制作完成后進(jìn)行涂料的噴灑工作，海星造型智能清潔機器人噴涂為牛奶珠光白啞光面，LED呼吸燈采用均勻?qū)Ч猓f向輪部件的材質(zhì)為塑膠、軟膠的結(jié)合物。

4.3 家用智能清潔機器人的外觀色彩與表面紋理

在家庭智能清潔機器人的外殼中，使用牛奶珠光白啞光噴涂工藝，能夠帶給用戶清新典雅的感覺。用戶通過視覺觀看家庭智能清潔機器人的外觀，通過觸摸智能清潔機器人的觸感，能夠強烈感受到這種活潑與明亮。而且在家庭智能清潔機器人的保護(hù)罩方面，還可以使用不同的配色方案，來滿足不同用戶的差異化需求。極光藍(lán)、炫紅、玫瑰金、草木綠和香檳金等多種流行配色，能夠滿足不同消費群體的審美需求。而且在家庭智能清潔機器人的外觀設(shè)計方面，要將其表面的棱角和凸起部分進(jìn)行打磨，來完成產(chǎn)品的美觀性與舒適度要求。相比于傳統(tǒng)的家庭智能清潔機器人，海星造型更加討喜，清掃的范圍也更廣，更容易獲得消費者的青睞。

4.4 家用智能清潔機器人的清掃齒輪

在家用智能清潔機器人的清掃齒輪設(shè)計方面，需要考慮到仿生原理、實際使用兩方面的問題。大多數(shù)家庭智能清潔機器人的除塵口徑小，只能滿足小顆粒與雜物的清除需要。而且智能清潔機器人的清掃齒輪過多，在遇到大顆粒的時候，容易造成清潔機器人的堵塞狀況。因此在機器人的清掃齒輪設(shè)計方面，不僅需要模仿自然中的毛刷進(jìn)行仿生，而且需要加大智能清潔機器人的除塵口徑，同時將清掃齒輪制作的稍微稀疏些，才能滿足日常的清潔使用需求。所以對于家用智能清潔機器人的造型仿生設(shè)計，要考慮多方面的用戶需要，才能完成產(chǎn)品與人的良好交流互動。

5 結(jié)語

家用智能清潔機器人造型的仿生設(shè)計，需要從自然生物的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和功能等方面進(jìn)行分析，找出與之契合的產(chǎn)品元素。同時在智能清潔機器人的造型設(shè)計方面，也要兼顧到產(chǎn)品功能性和智能性的問題，最終目的在于完成良好的用戶交互體驗，獲得良好的產(chǎn)品口碑。

[1]邵翌鑫．智能仿生玻璃清潔機器人造型設(shè)計及功能配置[J]．北華大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2016(2)：278-280．

[2]劉美華，文應(yīng)基，蒲宏輝．六足仿生蟑螂機器人設(shè)計[J]．微型機與應(yīng)用，2015(6)：50-52．

[3]秦慧斌，鄭智貞，劉玉龍，等．基于齒輪傳動的結(jié)構(gòu)仿生螃蟹機器人設(shè)計[J]．機械傳動，2015(7)：79-82．

[4]宮赤坤，吳啟利，谷根．仿生四足機器人的設(shè)計與實現(xiàn)[J]．機械傳動，2012(6)：40-43．

[5]薛慧心．智能家庭掃地機器人設(shè)計原理研究與分析[J]．信息技術(shù)，2014(11)：196-198．

Application of Bionics Design in Home Intelligent Cleaning Robot Modeling Design

Mo LiLiu Jiaojiao
（Nanning College for Vocational Technology,Nanning 530000,Guangxi)

At present,home intelligent cleaning robot is gradually popularized.The function and technical analysis of intelligent cleaning machine becomes the main content of market research.Market survey finds that product design is also the focus of consumer.This paper mainly discusses on the application of bionics design in the home intelligent cleaning robot.By integrating the bionics principle in product design,it can be more suitable for the user's needs.

intelligent cleaning robot;bionics design;shape

TP242

A

1008-6609(2017)10-0032-03

莫莉（1984-），女，廣西博白人，講師，研究方向為工業(yè)設(shè)計。

2016年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項目，項目編號：KY2016LX499；項目名稱：仿生設(shè)計在家用智能清潔機器人造型設(shè)計中的應(yīng)用研究，項目研究成果。