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1機(jī)器人造型設(shè)計的主要方法

機(jī)器人外觀造型必須要結(jié)合機(jī)器人的功能：在機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，特別是突出功能性的機(jī)器人，結(jié)合功能是十分重要的一個方面，如何是機(jī)械結(jié)構(gòu)件的美觀和實(shí)用接合設(shè)計很重要的一環(huán)。

1.1機(jī)器人結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件體現(xiàn)美感

機(jī)器人骨骼結(jié)構(gòu)在設(shè)計造型的時候,需要遵循基本的外觀要求，如果要將一個特殊的結(jié)構(gòu)加入進(jìn)去（有特意美觀造型需求），就需要及時的改變外觀。一般情況下，如果外觀是將功能表達(dá)出來,那么就有著比較長的生命周期；如果外觀只是要表現(xiàn)風(fēng)格，那么通常只有較短的生命周期。所有機(jī)械結(jié)構(gòu)件外露在機(jī)器人外型上，用結(jié)構(gòu)件本身體現(xiàn)美感。如果沒有對機(jī)器人的外形進(jìn)行特殊的要求，那么只需要將最單純的外觀應(yīng)用到功能設(shè)計上即可。機(jī)器人造型設(shè)計要充分的解決功能。目前，在機(jī)器人外觀設(shè)計方面，很少有獨(dú)立為美觀為設(shè)計的造型，大多都是由一些功能因素在進(jìn)行輔助。造型設(shè)計師首先需要考慮的問題就是有效的處理零件之間的聯(lián)系，即實(shí)現(xiàn)機(jī)械功能。在機(jī)器人第一次結(jié)構(gòu)設(shè)計時，往往僅對結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)并不考慮美觀造型。

1.2機(jī)器人的色彩表現(xiàn)

在機(jī)器人的色彩表現(xiàn),除了展示機(jī)器人，一般都是將一些色彩表現(xiàn)力較強(qiáng)的構(gòu)件和特制造型構(gòu)件應(yīng)用到其他部分。通過研究表明，十分鮮艷的產(chǎn)品外觀，很容易讓人產(chǎn)生厭煩的感覺；但是，也有一些時候是例外的，如果場合對視覺有著特殊的要求，那么就需要使用比較鮮明的色彩，比如在一些機(jī)器人展覽會上，機(jī)器結(jié)構(gòu)既要在滿足基本功能需求的基礎(chǔ)上，還要將美觀外在感覺力充分的體現(xiàn)出來。

2將美學(xué)法則引入機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的開發(fā)方式

在對機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)開發(fā)過程中一些結(jié)構(gòu)工程師發(fā)現(xiàn)，最終驗(yàn)證穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)本身就具有許多美學(xué)法則。

2.1軸對稱結(jié)構(gòu)解決輪足穩(wěn)定問題

在結(jié)構(gòu)造型，當(dāng)舵機(jī)在中心位置時，機(jī)械臂結(jié)構(gòu)要符合軸對稱原則。如右圖就是在抬臂輪足的造型設(shè)計時沒有對足部進(jìn)行中心對稱設(shè)計，舵機(jī)鎖在了單側(cè)方向，造成了運(yùn)行時機(jī)器人偏心，單向傾斜并且輪足本身不穩(wěn)定。因此進(jìn)行了結(jié)構(gòu)重組如左圖，對馬達(dá)進(jìn)行了重新鎖定，兩側(cè)的所有結(jié)構(gòu)件以馬達(dá)為中心進(jìn)行軸對稱設(shè)計。兩側(cè)的輪足抬起部分的四個連桿機(jī)構(gòu)兩兩對稱，即做出了造型美感同時起到了穩(wěn)定機(jī)械結(jié)構(gòu)的問題。

2.2“少即是多”簡約美感解決結(jié)構(gòu)繁雜問題

由建筑大師密斯•凡•德•羅提出的：“少即是多（Lessismore）?！钡纸^不是簡單得像白紙一張，讓你覺得空洞無物，根本就沒有設(shè)計。也同樣可以運(yùn)用在機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計中。很多工程師運(yùn)用大量結(jié)構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)功能。比如四連桿結(jié)構(gòu)，在一號連桿位置引用了兩組結(jié)構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)鏈接，于是絲毫連桿就需要三組結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。以此類推最終使得結(jié)構(gòu)非常繁雜。如果以少即時多這一美學(xué)法則考慮結(jié)構(gòu)問題就可以省去許多繁雜無用的結(jié)構(gòu)。

2.3黃金分割比例解決結(jié)構(gòu)問題

在機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計中，因?yàn)槭嵌卧_發(fā)因此有時固件點(diǎn)不容易確定定位。連接點(diǎn)間用黃金分割比例進(jìn)行計算，既增加了美感也解決了計算問題可簡化工作。如上圖在進(jìn)行絲桿連接的時候?qū)⒔z桿定位在橫長版的1∶0.618位置。這樣就可以使橫長版在運(yùn)動時更加穩(wěn)定，但是單純從機(jī)械設(shè)計角度解決定位點(diǎn)問題往往需要多次驗(yàn)證。

3總結(jié)

機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計大部分為一次原件型開發(fā),主要是驗(yàn)證機(jī)械結(jié)構(gòu)功能和穩(wěn)定性，而并不考慮產(chǎn)品的外觀及美感，因此使得機(jī)器人僅靠外殼表現(xiàn)美感。但是就像前文提到過“如果外觀只是要表現(xiàn)風(fēng)格,那么通常只有較短的生命周期”。用造型體現(xiàn)產(chǎn)品本身的美感造型還有實(shí)現(xiàn)的功能是當(dāng)代延長產(chǎn)品壽命的直接辦法。因此在產(chǎn)品的一次開發(fā)的時候就可以考慮到這些問題。因此在造型設(shè)計時多考慮美學(xué)法則既可以解決美學(xué)問題也可以實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

作者：孫宇馳金雅麗姜可單位：北京信息科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院工業(yè)設(shè)計系