浅析仿生设计在家用智能清洁机器人造型设计方面的应用

莫 莉 刘娇娇

（南宁职业技术学院，广西 南宁 530000）

浅析仿生设计在家用智能清洁机器人造型设计方面的应用

莫 莉 刘娇娇

（南宁职业技术学院，广西 南宁 530000）

当前家用智能清洁机器人逐渐普及，智能清洁机器的功能与技术分析，成为市场调研的主要内容。市场调查发现，智能清洁机器人的产品造型，也是消费者关注的重点。本文主要探讨仿生设计在家用智能清洁机器人造型设计方面的应用，通过在产品设计中融入仿生原理，使家用智能设备更符合用户的使用需求。

智能清洁机器人；仿生设计；造型

1 前言

随着互联网信息科技和材料技术的发展，智能机器人研究也取得了较多成果。家用智能清洁机器人主要为家庭提供清洁服务，能帮助用户减轻日常的劳动负担[1]。本文主要研究内容为家用智能清洁机器人的造型设计，包括圆形、方形等多种多样造型的设计，目的是带给用户更加良好的使用体验，刺激消费者的购买欲望。研究得出，家用智能清洁机器人的造型仿生设计，与市面上销售的清洁机器人存在着较大差别。仿生智能清洁机器人的造型更加可爱，用户在使用中的交互性体验更加良好，消费者对仿生智能清洁机器人的购买欲望更高[2]。

2 家用智能清洁机器人的仿生研究方案

仿生设计学作为新兴的设计学科，主要辅助工业制造部门完成产品设计。该科学包括仿生学、设计学两部分内容，通过将自然科学中的事物特征融入设计，来达到产品“功能”和“结构”的双重平衡[3]。从自然生物中搜寻灵感，将其中的设计理念运用到智能清洁机器人的设计中，能够推动产品造型的更新换代。家用智能清洁机器人能够对平整的地面完成清扫，它主要通过GPS导航定位系统进行扫描，并确定清扫的地面范围。它会根据家庭的地面大小和空间分布，智能规划清扫区域和行走路径，并能够主动躲避障碍物，最终清扫结果会在智能终端设备中显示。大多数家用智能清洁机器人通过无线网络进行控制，用户可以设置清扫的时长。机器人在完成清扫后，会自动返回充电桩进行充电。

而家用智能清洁机器人的仿生设计研究，主要通过对自然生物的质感、肌理、形态和功能等的仿生，来制作出完美的产品设计。家用智能清洁机器人的仿生研究，主要通过相应的实例，来讲解不同智能清洁机器人的仿生设计原理[4]。对于家用智能清洁机器人的造型设计，首先其应该满足家庭清洁的使用需求，其次再从造型的设计手法方面进行探索，从而创造出具有完美外形的仿生产品。家用智能清洁机器人的仿生设计步骤包括以下几方面：市场调研、功能分析、人群购买需求、查找设计资料、绘制设计草图和3D建模等多个步骤。家用智能清洁机器人的仿生设计步骤如图1所示[5]：

图1 家用智能清洁机器人的仿生设计步骤

3 家用智能清洁机器人的功能与市场仿生分析

家用智能清洁机器人主要为家庭提供清洁服务，因此对智能清洁机器人的仿生设计，就要从市场方面进行考虑。本文主要对市面上的智能清洁机器人展开研究，包括主流品牌、产品规格和用户使用喜好等方面内容，同时针对仿生设计要求进行产品外观的改善。家用智能清洁机器人的仿生设计，主要从自然中的生物结构、形态和功能方面获取灵感，以“实用主义”作为清洁机器人设计的最终标准。这些研究成果对对未来家用智能清洁机器人的形态设计，具有重要的借鉴意义。

3.1 家用智能清洁机器人仿生设计的市场分析

家用智能清洁机器人的设计源于美国，已经在欧美等发达国家得到了普遍的应用。美国Neatoxv-21为世界最早的智能激光制导扫地机器人，它能够通过激光扫描来完成房间的区域确认，清扫时也能主动规避障碍物，清扫效率非常高。随后iRobot公司推出Roomba980智能扫地机器人，该机器人的定位系统更加精准，还能够通过合理地规划路线来避免重复清扫。而且在Roomba980中还增加了自动充电的功能，产品外观设计也有了大幅度的提升。而国内智能清洁机器人的发展，相比于欧美还存在不小的差距，但仍旧取得了阶段性的成果。例如：福玛特、科沃斯、浦桑尼克和小米等品牌的智能清洁机器人，已经能够通过激光探测传感器来获取房间信息。根据相应的信息测算，来对智能清洁机器人的行动路线进行规划。而且部分智能清洁机器人也可以完成角落打扫、自动充电的任务，受到消费者的普遍欢迎。

3.2 智能清洁机器人仿生设计的功能与人群需求

智能清洁机器人的仿生设计要迎合主流需要，要从消费者的使用感受着手，展开仿生的设计研究。当前智能清洁机器人的使用群体，主要为单身群体或上班族，这些群体不仅追求机器人功能方面的实用性，也追求智能机器人外观的美观性。而产品与人的互动交流，不单单体现在产品的外观设计方面，更要保证产品与人互动交流过程中的亲密感。这就要从产品的外在造型、内在功能两方面进行努力，来实现消费者的心理期望。譬如：大多数女性消费者希望智能清洁机器人像宠物一样可爱，青年群体希望机器人有远程遥控功能，可以自主完成家庭的清扫任务。而对于那些老年群体来说，智能清洁机器人的简便操作是他们最需要的，较轻的学习负担能够带来良好的用户体验。同时智能清洁机器人的体积和噪音，也是用户在消费时关注的主要问题。当前大多数智能清洁机器人的噪音较大，而且部分智能清洁机器人体积过小，清扫的时间长效率低下。部分用户则希望智能清洁机器人更加智能化，能够增加更多人性化的服务功能。

4 仿生设计在家用智能清洁机器人造型设计方面的应用

4.1 家用智能清洁机器人仿生设计的造型构想

根据仿生设计的制作流程，家用智能清洁机器人的设计研究，要从外形创意和实用性能两方面进行考虑。首先家用智能清洁机器人的产品外观应具有时尚感，应符合现代用户的审美需求。同时在外形设计方面应具有亲和力，要从自然中选择亲和的仿生对象。本次设计采取海星为创作原型，形态可爱，在机器人的顶端设计了一圈呼吸灯，模仿星星闪烁的状态。设计赋予产品亲和力、神秘感和时尚感。然后根据相应的产品外形，利用3DMAX软件展开建模渲染，最终的模型图如图2所示。

图2 家用智能清洁机器人仿生设计模型图

4.2 家用智能清洁机器人的外壳材料

家庭智能清洁机器人在使用过程中，容易因为冲撞定位来造成物体表面的破坏。大多数家庭智能清洁机器人的外壳都包裹有软胶，最大程度降低撞击造成的破损问题。但这并不能从根本上，解决路线规划造成的碰撞问题。而使用超声波技术代替红外遥控射线，又会增加成本。因此家用智能清洁机器人的外壳材料，可以使用一种软性的防撞材料，来解决碰撞时的物体损伤。大多数软性防撞材料有着较强的可塑形性，在家用智能清洁机器人整个机身进行包裹，并在底部预留红外遥控射线孔洞，就能够有效解决该问题。而且软性防撞材料的使用成本非常低，对于不规则物体的碰撞，能够进行良好的规避和滑出。而智能清洁机器人的本身材质，则需要选择阻燃性能高的硬性材料。家用智能清洁机器人选用ABS/PC注塑作为外壳材料，ABS和PC的结合具有良好的机械强度、韧性和阻燃性。ABS的加入能够降低PC缺口的敏感性，改善PC应力的开裂状况，在保证质量的情况下降低生产成本。在制作完成后进行涂料的喷洒工作，海星造型智能清洁机器人喷涂为牛奶珠光白哑光面，LED呼吸灯采用均匀导光，万向轮部件的材质为塑胶、软胶的结合物。

4.3 家用智能清洁机器人的外观色彩与表面纹理

在家庭智能清洁机器人的外壳中，使用牛奶珠光白哑光喷涂工艺，能够带给用户清新典雅的感觉。用户通过视觉观看家庭智能清洁机器人的外观，通过触摸智能清洁机器人的触感，能够强烈感受到这种活泼与明亮。而且在家庭智能清洁机器人的保护罩方面，还可以使用不同的配色方案，来满足不同用户的差异化需求。极光蓝、炫红、玫瑰金、草木绿和香槟金等多种流行配色，能够满足不同消费群体的审美需求。而且在家庭智能清洁机器人的外观设计方面，要将其表面的棱角和凸起部分进行打磨，来完成产品的美观性与舒适度要求。相比于传统的家庭智能清洁机器人，海星造型更加讨喜，清扫的范围也更广，更容易获得消费者的青睐。

4.4 家用智能清洁机器人的清扫齿轮

在家用智能清洁机器人的清扫齿轮设计方面，需要考虑到仿生原理、实际使用两方面的问题。大多数家庭智能清洁机器人的除尘口径小，只能满足小颗粒与杂物的清除需要。而且智能清洁机器人的清扫齿轮过多，在遇到大颗粒的时候，容易造成清洁机器人的堵塞状况。因此在机器人的清扫齿轮设计方面，不仅需要模仿自然中的毛刷进行仿生，而且需要加大智能清洁机器人的除尘口径，同时将清扫齿轮制作的稍微稀疏些，才能满足日常的清洁使用需求。所以对于家用智能清洁机器人的造型仿生设计，要考虑多方面的用户需要，才能完成产品与人的良好交流互动。

5 结语

家用智能清洁机器人造型的仿生设计，需要从自然生物的结构、形态和功能等方面进行分析，找出与之契合的产品元素。同时在智能清洁机器人的造型设计方面，也要兼顾到产品功能性和智能性的问题，最终目的在于完成良好的用户交互体验，获得良好的产品口碑。

[1]邵翌鑫．智能仿生玻璃清洁机器人造型设计及功能配置[J]．北华大学学报：自然科学版，2016(2)：278-280．

[2]刘美华，文应基，蒲宏辉．六足仿生蟑螂机器人设计[J]．微型机与应用，2015(6)：50-52．

[3]秦慧斌，郑智贞，刘玉龙，等．基于齿轮传动的结构仿生螃蟹机器人设计[J]．机械传动，2015(7)：79-82．

[4]宫赤坤，吴启利，谷根．仿生四足机器人的设计与实现[J]．机械传动，2012(6)：40-43．

[5]薛慧心．智能家庭扫地机器人设计原理研究与分析[J]．信息技术，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，广西博白人，讲师，研究方向为工业设计。

2016年度广西高校中青年教师基础能力提升项目，项目编号：KY2016LX499；项目名称：仿生设计在家用智能清洁机器人造型设计中的应用研究，项目研究成果。