基于产品语义学的无人拖拉机造型设计的研究

刘棒棒，裴学胜

（1.河南科技大学艺术与设计学院，河南 洛阳 471003；2.洛阳智能农业装备研究院有限公司，河南 洛阳 471934）

0 引言

2018 年，习近平总书记指出“大力推进农业机械化、智能化，给农业现代化插上科技的翅膀”[1]，这给农机行业的未来发展以及转型升级指明了方向。近些年，智能化、无人化技术不断地应用在拖拉机上，由洛阳智能农业装备研究院有限公司研发的“氢燃料电动拖拉机”、“73.5 kW 轮边电机电动拖拉机”已经完成了初步的田间试验。相信智能化、无人化的拖拉机将是未来发展的一个重要方向。无人驾驶拖拉机取消了传统拖拉机驾驶室，采用遥控控制或者自动路径规划，其造型设计除了满足传统拖拉机设计要求外，也传达了未来感，科技感等全新的语义。本文将产品语义学的相关理论知识引入到无人驾驶拖拉机的造型设计上，研究其造型语义。

1 产品语义学概述及应用

1.1 产品语义学概述

产品语义学是研究产品语言的意义的学问。其理论架构始于1950 年德国乌尔姆造型大学的“符号运用研究”，更远可追溯至芝加哥新包豪斯学校的查理斯·莫理斯（Charles.Morris）的记号论。产品语义学的概念于1983 年由美国的克里彭多夫（K.Krippendorf）、德国的布特教授（R.Butter）明确提出，并在1984 年美国克兰布鲁克艺术学院（Cranbrook Academy of Art）由美国工业设计师协会（IDSA）所举办的“产品语义学研讨会”中予以定义：产品语义学乃是研究人造物的形态在使用情境中的象征特性，以及如何应用在工业设计上的学问[2]。

1.2 产品语义学在产品设计上的应用

产品语义学的本质是通过产品外在视觉形态的设计揭示或暗示产品的内部结构，使产品功能明确，使人机界面单纯、易于理解，从而解除使用者对于产品操作上的理解困惑，以更加明确的视觉形象和更具有象征意义的形态设计传达给使用者更多的文化内涵，从而达到人-机-环境的协调统一[3]。目前产品语义学在产品设计中有以下5 种阶段：①符合人的感官认知，看到一个形态就想到它应有的功能和动作含义；②产品语义应该提供方向含义，物体之间互相的位置和关系布局；③产品语义要提供状态的含义；④具有比较判断的功能；⑤必须给用户表示操作的指示。

2 拖拉机造型发展历史

自拖拉机被发明出来已经过去一百多年，早期拖拉机造型非常简单，大多是“包覆式”方形外观，受制于结构、技术等因素的影响，拖拉机的造型并未得到全面发展，人们更加注重的是拖拉机的使用功能。如图1 所示，其造型传达的语义也以明确的功能为主。

图1 早期拖拉机造型

20 世纪随着流线型风格的不断发展，美国著名工业设计师雷蒙德·罗维率先将流线型风格运用到拖拉机设计上，设计了一款“法玛尔”的拖拉机[4]，这款拖拉机主要以曲线及曲面设计为主，打破了先前拖拉机直面、方形呆板的造型风格。同一时期，意大利造型设计师也将当时盛行的汽车曲线、曲面设计风格运用到拖拉机造型设计上，促进了流线型风格在拖拉机造型上的发展。二战后，美国设计师又在流线型基础上，引入大圆弧的造型特征。如图2所示，这一时期的拖拉机的造型语义传达的是富有人情味、亲切、速度和时代感。

图2 流线型风格在拖拉机造型上的应用

20 世纪后期，随着绘图技术及计算机辅助设计技术的发展，以及各种设计风格的流行，拖拉机的造型设计有了很大的变化，直面造型、斜面造型、曲面造型以及混搭风格相继在拖拉机上得到推广和应用。如图3 所示，多样化的造型设计表达时代包容性和创新性。

图3 现代拖拉机多样化造型设计

无人驾驶拖拉机是近几年才发展起来的，比较有代表性的是凯斯Magnum，它取消了传统拖拉机的驾驶室，整车采用极富未来感的流线型线条，如图4 所示。黑、红2 种颜色的轮毂和富有科技感的LED 状态信号指示灯，使得整车设计非常前卫、大胆。这款拖拉机的设计完全颠覆了传统拖拉机的形式。在高科技产品快速发展时代，消费者更加关注产品的科技含量以及情感化消费。凯斯Magnum 无人拖拉机传达出来的科技、未来语义符合这个时代的特性以及消费者不断提高的审美需求。

图4 凯斯Magnum 无人驾驶概念拖拉机

3 基于产品语义学的无人拖拉机造型设计分析

无人拖拉机取消了传统拖拉机的驾驶室，其造型设计的方法也要与时俱进，本文从无人拖拉机的形态语义、色彩语义和人机语义进行分析，从无人驾驶拖拉机形态提取的线、面造型方法，到研究拖拉机企业色运用，丰富品牌的价值，最后建立无人驾驶拖拉机人机交互语义。

3.1 无人拖拉机形态语义分析

形态语义是指产品在设计过程中，在具有本身属性功能的同时，产品的整体外观设计在不需要经过过多的联想和思考就能理解产品本身与产品产生共鸣[5]。无人驾驶拖拉机作为前瞻性探索，其形态传达的语义为打破常规、引领未来。在形态设计上要更加前卫，具有科技感和未来感。拖拉机作为牵引的农用机械，给人在视觉感受上一定要传达一种力量感和稳重感[6]。外观造型是给用户的第一感受，这样的造型语义也让用户觉得更加安全、可靠。由洛阳智能农业装备研究院有限公司和江苏大学联合研发的50 马力轮边电动拖拉机是一种无人驾驶拖拉机造型布局。无人驾驶拖拉机造型设计主要包含前脸设计、前脸进气栅格设计、车身设计、整车车灯设计和涂装设计，在进行造型设计时要遵循线、面造型设计的基本法则，对其结构线、功能线和装饰线进行划分，如图5 所示。功能线指在拖拉机设计中具有实际意义的独立线条，比如进气栅格均匀排列的线条，其线型、位置、排列方式在满足散热功能的前提下应该富有节奏感和韵律感[7]。结构线是指拖拉机块面划分的分割线。装饰线虽然在拖拉机造型上没有实际作用，但是精心设计的装饰线可以丰富造型细节，使产品更加高档，起到画龙点睛的作用。整车采用流线型设计风格，线条力量感十足，鲨鱼式故障报警灯充满科技感。车身以黑色搭配亮银色设计，动感、简洁，保持与洛阳智能农业装备研究院有限公司企业品牌的统一。

图5 无人驾驶拖拉机造型设计要素

3.1.1 无人拖拉机形态线的语义分析

无人驾驶拖拉机造型上有丰富的设计线条，其主要线条是：轮廓线、分割线、分模线、装饰线和沉槽线。不同的设计线条代表不同的语义。比如直线给人以严肃、利落、沉稳、刚毅的感觉。曲线给人以圆润、亲切、轻快和柔美之感。折线给人以节奏、强硬、灵活之感。无人拖拉机在造型线条上要打破传统的语义，要传达给人力量、动感、体量。形态语义最基本的设计手法表现为仿生设计，仿生产品最重要的特点是产品与人之间的情感互动。形态仿生设计是为了在认知的基础上简化或发散自然生物具有的主要形态特征。通过设计，使外在的形式和象征寓意用艺术处理方式表现出来[8]。在提取线条语义的时候可以运用仿生学的相关理论知识，“牛”作为最早的农作动力源，将其形态语义运用到拖拉机造型上，从最直观的外观造型上增加产品与用户的亲和感。如图6 所示，首先提取“牛”的脊背、面部等特征曲线，然后将提取的意向线条转换成整车造型曲线，最后运用到整车造型设计上。整个设计有机地将传统生物与现代科技结合，让用户不需要经过过多的联想和思考就能理解产品本身并与之产生情感共鸣。

图6 无人驾驶拖拉机造型设计过程

3.1.2 无人拖拉机形态面的语义分析

无人拖拉机面的造型设计上主要有直面、曲面和斜面。直面给人平稳、安全和呆板之感。曲面给人优美、灵巧以及亲近之感。斜面给人力量、坚毅和层次之感。无人拖拉机作为前瞻性的探索，通过不同形式曲面造型的结合运用，其语义要传达未来感、科技感及创新性。整车块面的划分也要明确表达拖拉机的功能分区语义。

3.2 无人拖拉机色彩语义分析

产品的色彩语义源于色彩对人的生理、心理刺激以及人对色彩产生的视觉感受，不同的色彩拥有不同的心理暗示[9]。色彩是产品外观最先被人们感知的部分。图7 为不同品牌拖拉机代表色彩，不同的色彩代表不同企业的品牌含义：红色代表热情、热烈；绿色代表生机、活力；蓝色代表沉稳、科技。无人拖拉机在进行色彩设计时，整机色彩搭配除了要符合田间作业要求外，也要考虑新颖性和创新性，从最直观的色彩层面表现科技感。装饰色的选取要起到丰富细节的作用。无人拖拉机的色彩搭配也要考虑企业的文化色，将企业色有机的融合到拖拉机上，能够加强企业品牌的推广。

图7 不同品牌拖拉机代表色彩

3.3 无人拖拉机人机语义分析

产品语义学的本质是通过产品外在视觉形态的设计揭示或暗示产品的功能，使人机交互更加单纯，易于理解[10]。无人拖拉机取消了传统拖拉机的驾驶室，采用远程遥控或者自动路径规划，因此需要使用一种全新的人机交互方式。无人拖拉机的操作主要集中在遥控器上，操作上要有明确的指示或者引导信息，符合操作者的认知习惯。无人拖拉机作为大功率牵引机械，操作不当会造成危险，除了远程遥控器上设置急停按键之外，在车身上要设计明确且易于接触的急停按键，便于在紧急情况下操作。状态指示灯及故障报警灯要具有更好的辨识度，以便时刻了解整车运行状态，避免危险的发生。具体布局如图8 所示，启动、熄火和喇叭作为最常用的按键，设计在遥控器右侧和左侧边缘处，可以轻易触碰到；控制车前进、后退、左转和右转的摇杆设计在遥控器左侧靠近边缘，符合大众的操作习惯。急停按键设计在上方中心最显眼的位置，当故障发生的时候可以第一时间注意到并进行紧急处理。整体操作界面充分考虑人机工程学，用户可以更加直观、准确地进行操作。

图8 无人拖拉机遥控器操控布局

4 结语

本文以产品语义学的相关理论知识为基础，深入分析国内外拖拉机造型发展历史，不同时期拖拉机造型语义。通过对无人拖拉机的形态语义、色彩语义和人机语义深入分析，为无人拖拉机造型设计提供一种新的思路。