机器人造型设计的美学法则

现代机器人包含两次设计

第一次是结构设计

实现的是机器人的结构功能

第二次是外观设计

需要考虑外形与结构之间的物理造型平衡

机器人的开发一般都是以团队的形式进行，结构功能工程师和产品造型工程师进行交流合作共同完成一件产品。可在开发过程中，单纯对造型的美感进行机器人造型设计并不能做到产品最终商业寿命的最大化。仅仅只对外观进行美学法则设计会让人很快厌倦产品。

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机器人造型设计的主要方法

机器人外观造型必须要结合机器人的功能，如何使机械结构件的美观和实用接合设计很重要。

#01 机器人的机械结构件体现美感

机器人骨骼结构在设计造型的时候，需要遵循基本的外观要求。

六轴关节机器人的机械结构

所有机械结构件外露在机器人外型上，用结构件本身体现美感。

机械狗结构模型

目前在机器人外观设计方面，很少有独立为美观为设计的造型，大多都是由一些功能因素在进行辅助。

#02 机器人的色彩表现

在机器人的色彩表现方面，除了展示机器人，一般都是将一些色彩表现力较强的构件和特制造型构件应用到其他部分。

BeachBot-小型自主机器人，可创建大规模沙画

通过研究表明，十分鲜艳的产品外观，很容易让人产生厌烦的感觉。

运行中的BeachBot

但是，也有一些时候是例外的，如果场合对视觉有着特殊的要求，那么就需要使用比较鲜明的色彩，比如在一些机器人展览会上，机器结构既要在满足基本功能需求的基础上，还要将美观外在感觉力充分的体现出来。

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机械结构设计中的美学法则

在对机器人机械结构开发过程中一些结构工程师发现，最终验证稳定的机械结构本身就具有许多美学法则。

#01 轴对称结构

在结构造型，当舵机在中心位置时，机械臂结构要符合轴对称原则。

未对称的机械臂

图中的机械臂就是在抬臂轮足的造型设计时没有对足部进行中心对称设计，舵机锁在了单侧方向，造成了运行时机器人偏心，单向倾斜并且轮足本身不稳定。因此进行了结构重组如左图，对马达进行了重新锁定，两侧的所有结构件以马达为中心进行轴对称设计。

对称的机械臂

两侧的轮足抬起部分的四个连杆机构两两对称，即做出了造型美感同时起到了稳定机械结构的问题。

#02 “少即是多”

建筑大师密斯凡德罗提出的“少即是多”也同样可以运用在机器人结构设计中。

很多工程师运用大量结构件来实现功能。比如四连杆结构，在一号连杆位置引用了两组结构件来实现链接，于是丝毫连杆就需要三组结构实现。以此类推最终使得结构非常繁杂。

四连杆结构

如果以“少即是多”这一美学法则考虑结构问题就可以省去许多繁杂无用的结构。

#03 黄金分割比例

在机器人结构设计中，因为是二次元件开发因此有时固件点不容易确定定位。连接点间用黄金分割比例进行计算，既增加了美感也解决了计算问题可简化工作。

黄金分割比例

若在进行丝杆连接的时候将丝杆定位在横长版的1：0.618位置，这样横长版在运动时更加稳定，但是单纯从机械设计角度解决定位点问题往往需要多次验证。

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机器人结构设计大部分为原件型开发

主要验证机械结构功能和稳定性

并不考虑产品的外观及美感

因此使得机器人仅靠外壳表现美感

但是“如果外观只是要表现风格，那么通常只有较短的生命周期”，用造型体现产品本身的美感并且实现相应的功能是当代延长产品寿命的直接办法。

因此在造型设计时多考虑美学法则

既可以解决美学问题

也可以实现功能结构的稳定

参考文献：

[1]孙宇驰,金雅丽,姜可.美学法则在机器人机械结构造型中的运用[J].设计,2014(02):43-44.

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     文| Jer.

     图| 网络