1.3　工業(yè)產(chǎn)品設計案例——機器人產(chǎn)品開發(fā)項目介紹

產(chǎn)品開發(fā)就是從產(chǎn)品研發(fā)的立項、市場需求分析、產(chǎn)品設計、制造工藝設計，再到投入正常生產(chǎn)的一系列決策過程。新產(chǎn)品的開發(fā)不僅僅是創(chuàng)新開發(fā)，還包括老產(chǎn)品的改良升級。

本節(jié)將以一個迎賓機器人產(chǎn)品（圖1-73）的開發(fā)項目為例，詳解工業(yè)產(chǎn)品從提出概念、開發(fā)設計到制造的全流程。

1.3.1　設計調(diào)研：迎賓機器人的發(fā)展與趨勢

下面介紹對迎賓機器人的發(fā)展方向進行的設計調(diào)研，是以2010年上海世博會山東展館的迎賓機器人為例進行介紹的。

世界工業(yè)博覽會是人類先進科技成果展示的重要平臺，機器人作為人類先進科技成果的杰出代表，自誕生以來就經(jīng)歷了各種“洗禮”。縱觀歷屆世博會，機器人多用于技術展示，而在2010年上海世博會上，許多國家館甚至地方館都使用機器人代替人類擔任導游。世博會作為人類科技發(fā)展的風向標，也預示著迎賓機器人將迎來廣闊的使用前景。

2010年，上海世博會在184天里共接納了國內(nèi)外游客7308萬人，成為史上參與人數(shù)最多的一屆世博會（圖1-74所示為世博會官方網(wǎng)站頁面截圖）。山東省作為中國的經(jīng)濟大省，也是科技大省，其展館在展示齊魯傳統(tǒng)文化和現(xiàn)代文明方面，應以什么樣的方式展開？如何帶給國內(nèi)外游客全新的科技體驗？設計師們經(jīng)過多次研討，最終確定用迎賓機器人做導游去引領游客解讀“智慧開啟美好家園”的設計理念。筆者參與并在導師的指導下完成了上海世博會山東館迎賓機器人的人機界面設計、加工制作和評審等工作。本項目也正是在此背景下提出的。

迎賓機器人，又稱導引機器人或導游機器人，是服務機器人的一種，人們經(jīng)常可以在博物館、科技館、參展廳等場館內(nèi)看到其身影。迎賓機器人與工業(yè)機器人相比，具有較好的智能性和人機交互能力，因此越來越受到游客的喜愛。有專家指出，未來10年內(nèi)，迎賓機器人的產(chǎn)業(yè)化前景相當樂觀。

在日常生活中，人們常見的服務機器人有餐飲服務機器人、銀行服務機器人、互聯(lián)網(wǎng)服務機器人、汽車服務機器人、迎賓服務機器人等，如圖1-75所示。

1.3.2　人機界面設計定位

迎賓機器人人機界面與其他產(chǎn)品的人機界面是兩個不同的概念。機器人的界面設計在滿足界面設計一般性原則的同時，更需要尊重機器人界面設計的特殊性。機器人的界面設計不同于其他單一功能的產(chǎn)品界面設計，因為機器人本身包含了“人”的概念，更加強調(diào)它所具有的類人的情感屬性。由于迎賓機器人的用途與其他機器人不同，因此其界面設計也有別于其他機器人。

1.迎賓機器人界面設計定位

世博會山東館迎賓機器人是山東館的有機組成部分，是策劃團隊在原場館設計藍圖完成后加入的點睛之筆。設計師們經(jīng)過多次研討，最終確定讓機器人做導游去引領游客解讀“智慧開啟美好家園”的設計理念。

（1）功能性界面設計定位。

世博會山東館的展示內(nèi)容注重將文化的、科技的創(chuàng)新成果與現(xiàn)實的城市生活緊密結合。迎賓機器人作為山東館展示內(nèi)容之一，其功能設計要最大限度地實現(xiàn)機器人設計的趣味性、互動參與性和娛樂性，達到“好看、好玩、好懂”的展示效果。迎賓機器人應具有簡單的人體功能，能完成簡單的舞蹈動作；機器人可以前后擺動手臂、前進后退、左右側行、左右轉彎；具備語音功能；通過語音識別技術，可以對小機器人進行語音控制，通過發(fā)出語音命令，控制機器人的行為；配備顯示屏，提供信息顯示或查詢服務等功能。

（2）情感性界面設計定位。

迎賓機器人的視覺形象作為游客與機器人交互的第一媒介，主要包括機器人的形態(tài)、色彩和材質(zhì)。這個視覺形象在傳遞情感信息的同時，又可向游客提示功能表征，最先體現(xiàn)人與機器人的關系。“小魯班”機器人作為山東館展示的產(chǎn)品，是注重功能性還是注重藝術性一直是設計師們爭論的焦點。

設計師運用二維坐標的形式對前期國內(nèi)外機器人資料進行系統(tǒng)分析，根據(jù)屬性的不同，用坐標軸進行分類，通過比較找出國內(nèi)外機器人形態(tài)設計的差距，以此作為山東館機器人形態(tài)設計的依據(jù)。

（3）環(huán)境性界面設計定位。

如圖1-76所示，山東館按照“過去、現(xiàn)在、未來”的時間線索，將內(nèi)部空間設計為序廳“城市智慧”、主展廳“城市家園”和尾廳“城市暢想”3個板塊。由“魯班鎖營造的東方智慧開啟美好家園”開始，以“孔子厚德仁愛的文化胸懷鑄造城市靈魂”提升，以“花如意的和諧理念暢想美好生活”收尾。山東館機器人作為山東館接待游客的第一個小導游，在序廳“城市智慧”區(qū)擔任迎賓接待、舞蹈表演等工作，向游客講解山東館的標志性符號—魯班鎖，隨后帶領游客參觀山東館的文化象征—孔子像。

1.3.3　產(chǎn)品方案的確定與深化

山東館迎賓機器人的界面設計流程如圖1-77所示。

1.方案一：中國傳統(tǒng)風格

在前期明確了機器人形態(tài)設計定位的基礎上，設計師迅速捕捉頭腦中的靈感符號和思維路徑，并把它轉化為可視形態(tài)記錄下來。方案草圖階段結束后，設計師綜合考慮各個草圖的可行性，對產(chǎn)品各個部分的比例尺度、功能特點、結構、材料工藝等進行更細致精準的表達，通過三維建模對機器人設計草圖進行更具體的深入展現(xiàn)，如圖1-78所示。

在設計思想上，強調(diào)了人與機器和諧相處的“人機合一”的理念；在設計手法上，把山東元素融入機器人形態(tài)中，如機器人外形創(chuàng)意來源于我國傳統(tǒng)人物—“善財童子”和山東濰坊楊家埠年畫中“金童子”的基本造型，承載著國人的祈福、吉祥的祝福和愿望；在設計應用上，突出使用上的個性化，如耳廓內(nèi)裝置音響，使音響設備的放置體現(xiàn)個性化，如圖1-79所示。

2.方案二：現(xiàn)代簡約風格

在本方案設計過程中，設計師運用頭腦風暴，通過手繪草圖和計算機草圖快速記錄下腦中浮現(xiàn)的設計靈感，為正式設計方案的設計儲備素材。

如圖1-80所示，機器人采用孩童造型，頭發(fā)為山東的“山”字，底部為荷花抽象凹陷紋樣，體現(xiàn)山東獨特的地域文化元素。

如圖1-81所示，頭發(fā)為山東“山”字造型，寓意山東泰山拔地而起的恢宏氣勢。機器人流線型的衣服與圓盤搭配，寓意黃河奔騰入海的氣勢。領結的設計寓意山東為禮儀之邦，充分體現(xiàn)出山東“山—水—禮儀之邦”的獨特文化氛圍。

如圖1-81所示，頭部和軀體處疊加圓形圖案，與“海岱交融”的山東館造型相呼應，寓意文化的融會與和諧。

通過以上草圖的表現(xiàn)，將頭腦中的靈感符號和思維路徑迅速轉化為可視圖形，完成對機器人界面設計創(chuàng)意的設想。在機器人前期設計定位的基礎上，對各種草圖中設計方向進行重新組合，完成機器人的設計方案，效果如圖1-83所示。

3.優(yōu)化方案

發(fā)現(xiàn)要解決的問題，是迎賓機器人界面設計工作的起點。設計師通過機器人公司已有案例（圖1-84），發(fā)現(xiàn)其不足，通過分析問題的癥結所在，確定解決方案并用新的方法、材料、結構來克服改進。

在滿足內(nèi)部部件安裝要求、整體功能要求的前提下，進行機器人界面的再設計。根據(jù)迎賓機器人的內(nèi)部骨架（圖1-85），設計師確定出了各個主要部件的安裝位置、機器人的整體高度、最大直徑等設計數(shù)據(jù)。

根據(jù)內(nèi)部部件安裝及整體功能要求，確定機器人整機高度。山東館迎賓機器人的高度參考我國學齡期兒童的身高確定為135cm。根據(jù)這些基本特征，按照骨架的走勢及內(nèi)部部件的位置和體積繪制草圖，如圖1-86所示。