1.3　工业产品设计案例——机器人产品开发项目介绍

产品开发就是从产品研发的立项、市场需求分析、产品设计、制造工艺设计，再到投入正常生产的一系列决策过程。新产品的开发不仅仅是创新开发，还包括老产品的改良升级。

本节将以一个迎宾机器人产品（图1-73）的开发项目为例，详解工业产品从提出概念、开发设计到制造的全流程。

1.3.1　设计调研：迎宾机器人的发展与趋势

下面介绍对迎宾机器人的发展方向进行的设计调研，是以2010年上海世博会山东展馆的迎宾机器人为例进行介绍的。

世界工业博览会是人类先进科技成果展示的重要平台，机器人作为人类先进科技成果的杰出代表，自诞生以来就经历了各种“洗礼”。纵观历届世博会，机器人多用于技术展示，而在2010年上海世博会上，许多国家馆甚至地方馆都使用机器人代替人类担任导游。世博会作为人类科技发展的风向标，也预示着迎宾机器人将迎来广阔的使用前景。

2010年，上海世博会在184天里共接纳了国内外游客7308万人，成为史上参与人数最多的一届世博会（图1-74所示为世博会官方网站页面截图）。山东省作为中国的经济大省，也是科技大省，其展馆在展示齐鲁传统文化和现代文明方面，应以什么样的方式展开？如何带给国内外游客全新的科技体验？设计师们经过多次研讨，最终确定用迎宾机器人做导游去引领游客解读“智慧开启美好家园”的设计理念。笔者参与并在导师的指导下完成了上海世博会山东馆迎宾机器人的人机界面设计、加工制作和评审等工作。本项目也正是在此背景下提出的。

迎宾机器人，又称导引机器人或导游机器人，是服务机器人的一种，人们经常可以在博物馆、科技馆、参展厅等场馆内看到其身影。迎宾机器人与工业机器人相比，具有较好的智能性和人机交互能力，因此越来越受到游客的喜爱。有专家指出，未来10年内，迎宾机器人的产业化前景相当乐观。

在日常生活中，人们常见的服务机器人有餐饮服务机器人、银行服务机器人、互联网服务机器人、汽车服务机器人、迎宾服务机器人等，如图1-75所示。

1.3.2　人机界面设计定位

迎宾机器人人机界面与其他产品的人机界面是两个不同的概念。机器人的界面设计在满足界面设计一般性原则的同时，更需要尊重机器人界面设计的特殊性。机器人的界面设计不同于其他单一功能的产品界面设计，因为机器人本身包含了“人”的概念，更加强调它所具有的类人的情感属性。由于迎宾机器人的用途与其他机器人不同，因此其界面设计也有别于其他机器人。

1.迎宾机器人界面设计定位

世博会山东馆迎宾机器人是山东馆的有机组成部分，是策划团队在原场馆设计蓝图完成后加入的点睛之笔。设计师们经过多次研讨，最终确定让机器人做导游去引领游客解读“智慧开启美好家园”的设计理念。

（1）功能性界面设计定位。

世博会山东馆的展示内容注重将文化的、科技的创新成果与现实的城市生活紧密结合。迎宾机器人作为山东馆展示内容之一，其功能设计要最大限度地实现机器人设计的趣味性、互动参与性和娱乐性，达到“好看、好玩、好懂”的展示效果。迎宾机器人应具有简单的人体功能，能完成简单的舞蹈动作；机器人可以前后摆动手臂、前进后退、左右侧行、左右转弯；具备语音功能；通过语音识别技术，可以对小机器人进行语音控制，通过发出语音命令，控制机器人的行为；配备显示屏，提供信息显示或查询服务等功能。

（2）情感性界面设计定位。

迎宾机器人的视觉形象作为游客与机器人交互的第一媒介，主要包括机器人的形态、色彩和材质。这个视觉形象在传递情感信息的同时，又可向游客提示功能表征，最先体现人与机器人的关系。“小鲁班”机器人作为山东馆展示的产品，是注重功能性还是注重艺术性一直是设计师们争论的焦点。

设计师运用二维坐标的形式对前期国内外机器人资料进行系统分析，根据属性的不同，用坐标轴进行分类，通过比较找出国内外机器人形态设计的差距，以此作为山东馆机器人形态设计的依据。

（3）环境性界面设计定位。

如图1-76所示，山东馆按照“过去、现在、未来”的时间线索，将内部空间设计为序厅“城市智慧”、主展厅“城市家园”和尾厅“城市畅想”3个板块。由“鲁班锁营造的东方智慧开启美好家园”开始，以“孔子厚德仁爱的文化胸怀铸造城市灵魂”提升，以“花如意的和谐理念畅想美好生活”收尾。山东馆机器人作为山东馆接待游客的第一个小导游，在序厅“城市智慧”区担任迎宾接待、舞蹈表演等工作，向游客讲解山东馆的标志性符号—鲁班锁，随后带领游客参观山东馆的文化象征—孔子像。

1.3.3　产品方案的确定与深化

山东馆迎宾机器人的界面设计流程如图1-77所示。

1.方案一：中国传统风格

在前期明确了机器人形态设计定位的基础上，设计师迅速捕捉头脑中的灵感符号和思维路径，并把它转化为可视形态记录下来。方案草图阶段结束后，设计师综合考虑各个草图的可行性，对产品各个部分的比例尺度、功能特点、结构、材料工艺等进行更细致精准的表达，通过三维建模对机器人设计草图进行更具体的深入展现，如图1-78所示。

在设计思想上，强调了人与机器和谐相处的“人机合一”的理念；在设计手法上，把山东元素融入机器人形态中，如机器人外形创意来源于我国传统人物—“善财童子”和山东潍坊杨家埠年画中“金童子”的基本造型，承载着国人的祈福、吉祥的祝福和愿望；在设计应用上，突出使用上的个性化，如耳廓内装置音响，使音响设备的放置体现个性化，如图1-79所示。

2.方案二：现代简约风格

在本方案设计过程中，设计师运用头脑风暴，通过手绘草图和计算机草图快速记录下脑中浮现的设计灵感，为正式设计方案的设计储备素材。

如图1-80所示，机器人采用孩童造型，头发为山东的“山”字，底部为荷花抽象凹陷纹样，体现山东独特的地域文化元素。

如图1-81所示，头发为山东“山”字造型，寓意山东泰山拔地而起的恢宏气势。机器人流线型的衣服与圆盘搭配，寓意黄河奔腾入海的气势。领结的设计寓意山东为礼仪之邦，充分体现出山东“山—水—礼仪之邦”的独特文化氛围。

如图1-81所示，头部和躯体处叠加圆形图案，与“海岱交融”的山东馆造型相呼应，寓意文化的融会与和谐。

通过以上草图的表现，将头脑中的灵感符号和思维路径迅速转化为可视图形，完成对机器人界面设计创意的设想。在机器人前期设计定位的基础上，对各种草图中设计方向进行重新组合，完成机器人的设计方案，效果如图1-83所示。

3.优化方案

发现要解决的问题，是迎宾机器人界面设计工作的起点。设计师通过机器人公司已有案例（图1-84），发现其不足，通过分析问题的症结所在，确定解决方案并用新的方法、材料、结构来克服改进。

在满足内部部件安装要求、整体功能要求的前提下，进行机器人界面的再设计。根据迎宾机器人的内部骨架（图1-85），设计师确定出了各个主要部件的安装位置、机器人的整体高度、最大直径等设计数据。

根据内部部件安装及整体功能要求，确定机器人整机高度。山东馆迎宾机器人的高度参考我国学龄期儿童的身高确定为135cm。根据这些基本特征，按照骨架的走势及内部部件的位置和体积绘制草图，如图1-86所示。