激光制導(dǎo)自動導(dǎo)引運輸車造型設(shè)計研究

黃遠博　周紅宇　閔莉　蘭騫

摘要 隨著無人駕駛的技術(shù)不斷進步，AGV（自動導(dǎo)引運輸車）小車的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴展，然而目前市場已有的AGV小車的造型還處于一種雛形設(shè)計階段，本文試圖從已經(jīng)發(fā)展較為成熟的物流設(shè)備市場尋找AGV小車的設(shè)計元素，以實際AGV小車研發(fā)項目為指導(dǎo)基礎(chǔ)，在結(jié)構(gòu)、色彩、外形等方面探索AGV小車造型的設(shè)計方向。

關(guān)鍵詞 工業(yè)設(shè)計 AGV 物流設(shè)備 視覺形象

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A DOI：10.16400/i.cnki.kjdkx.2017.06.023

0前言

隨著現(xiàn)在無人駕駛的技術(shù)不斷進步，AGV小車正朝著性能優(yōu)越，廉價，自由度高，超大型化以及微型化發(fā)展。它的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴展，從制造業(yè)到倉儲業(yè)，并且運用到了郵局、圖書館、港口碼頭、機場、醫(yī)藥、煙草、危險特種行業(yè)等領(lǐng)域。

1激光導(dǎo)航AGV簡介

AGV是（Automated Guided Vehicle）的縮寫，意為“自動導(dǎo)引運輸車”，是指裝備電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿著規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有一定安全保護以及移載功能的運輸車。

1.1激光制導(dǎo)原理

激光導(dǎo)航方式AGV上安裝有可旋轉(zhuǎn)的激光掃描器，在運行路徑沿途的墻壁或支柱上安裝有高反光性的定位標志，AGV依靠激光掃描器發(fā)射激光束，然后接受由四周定位標志反射回的激光束，車載計算機計算出車輛當(dāng)前的位置以及運動的方向，通過和內(nèi)置的數(shù)字地圖進行對比來校正方位，從而實現(xiàn)自動搬運。

1.2激光制導(dǎo)AGV特點

根據(jù)激光制導(dǎo)的原理，AGV小車在設(shè)定的引導(dǎo)區(qū)以內(nèi)可以自由地行走并精確定位，行走的路線沒有硬性引導(dǎo)約束，小車路線能夠根據(jù)實際情況隨時改動，充分發(fā)揮AGV小車的柔性特點，提高生產(chǎn)率。

2激光導(dǎo)航AGV關(guān)鍵技術(shù)

2.1動力系統(tǒng)

AGV的動力裝置一般為蓄電池及其充放電控制裝置，電池為24V或48V的工業(yè)電池，有鉛酸蓄電池、鎘鎳蓄電池、鎳鋅蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子蓄電池等可供選用，需要考慮的因素除了功率、容量（Ah數(shù)）、功率重量比、體積等外，最關(guān)鍵的因素是需要考慮充電時間的長短和維護的容易性。快速充電為大電流充電，一般采用專業(yè)的充電裝備，AGV本身必須有充電限制裝置和安全保護裝置。充電裝置在AGV上的布置方式有多種，一般有地面電靴式、壁掛式等，并需要結(jié)合AGV的運行狀況，綜合考慮其在運行狀態(tài)下，可能產(chǎn)生的短路等因素，從而考慮配置AGV的安全保護裝置。

2.2控制系統(tǒng)

AGV小車的控制系統(tǒng)分為地面控制系統(tǒng)和車載控制系統(tǒng)，地面控制系統(tǒng)主要負責(zé)任務(wù)分配、車輛調(diào)度、電池充電、交通管理等功能，車載控制系統(tǒng)負責(zé)在收到系統(tǒng)指令之后做出AGV小車的引導(dǎo)路線選擇，裝卸操作等。

3AGV小車造型現(xiàn)狀

目前國內(nèi)市場的AGV小車還處于設(shè)計的初級階段，僅僅是以滿足功能的實現(xiàn)為主要目的，造型以方體為主，顯得笨重，模塊分割明顯，指示燈、操作面板的按鈕都機械的安裝在方體小車的表面，充滿了理性的功能主義色彩，卻因為造型呆板、色彩單一，缺乏設(shè)計美學(xué)中美的感受，使得AGV小車在外觀給人的視覺帶來一種不愉悅感，操作面板的用戶體驗也應(yīng)進一步優(yōu)化（表1）。

3.1造型設(shè)計

AGV小車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致分為三個板塊：前段的驅(qū)動電機A，中間的蓄電池B以及后端的控制電路C，三個板塊順次相連，最寬與最高的板塊直接影響了AGV小車的外觀大小，因此合理整合優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對產(chǎn)品的最終外觀呈現(xiàn)影響巨大。這需要工業(yè)設(shè)計師與結(jié)構(gòu)工程師之間密切溝通，尋找最優(yōu)化的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確定之后再按照相應(yīng)的尺寸進行外觀設(shè)計，避免內(nèi)部空間浪費。牽一發(fā)而動全身，每次內(nèi)部結(jié)構(gòu)的修改對于外觀的整體設(shè)計而言都會有不小的影響，整體的視覺效果都會有相應(yīng)的變化。

AGV小車的外觀受到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響基本處于一個長方體的框架之下，在外觀設(shè)計中權(quán)衡內(nèi)部空間利用與外部造型美感顯得至關(guān)重要。以設(shè)計趨于成熟的物流設(shè)備舉例，L公司的堆高車的原型也是一個箱體（圖1），它的機箱沒有銳利的棱角，和簡單的曲面關(guān)系構(gòu)成簡潔敦實的工業(yè)化造型，柔和的曲線中和了工業(yè)產(chǎn)品本身的冷峻和笨重，而為產(chǎn)品增添了更多的動態(tài)成分。Y公司的物流設(shè)備設(shè)計在造型上較多地參考了汽車設(shè)計的相關(guān)元素。大多數(shù)造型簡潔，沒有復(fù)雜的曲面。一些額外的線條和分色形成了豐富的構(gòu)成關(guān)系，使產(chǎn)品顯得更加動感時尚，減弱了工業(yè)產(chǎn)品古板危險的心理感受。K公司的物流設(shè)備設(shè)計在造型上多為平面與大圓角的結(jié)合，個別重型機械運用了棱角，少量小型產(chǎn)品運用了較為復(fù)雜的曲面構(gòu)成。簡潔的造型和冷色調(diào)的運用使得產(chǎn)品與環(huán)境的關(guān)系非常融洽。從三個國際品牌物流設(shè)備的造型分析中可以看到，適當(dāng)?shù)剡\用曲線、圓角、切角可以使車身側(cè)面的筆直線條少一分鋒利的冷峻感，多一分柔美與動感。

3.2色彩分析

從整體色彩上看，現(xiàn)在AGV小車普遍以黃色、白色、綠色、藍色為主，這些色彩本身并沒有問題，然而問題在于目前市場上的AGV小車均為通體單色缺少變化，有些色彩的搭配使用也十分生硬，顯得小車看上去十分單調(diào)簡陋，若想讓單一的平面豐富化，色彩構(gòu)成在這時就顯得尤為重要，比如進行適當(dāng)?shù)纳蚀钆渑c塊面分割。

現(xiàn)有國際品牌的配色都有一個特點，那就是顯眼的亮色與黑色進行搭配，靠近底部運用黑色突顯產(chǎn)品穩(wěn)重，側(cè)面殼體進行了適當(dāng)?shù)牧辽褂茫鶆虻皿w。并且這些亮色的材質(zhì)分割融入了曲線的使用，賦予冰冷的小車動態(tài)感受，讓車身的視覺效果更加豐富。

在大多數(shù)設(shè)備公司都采用鮮艷亮麗的色彩的時候，K公司使用時尚的暖灰色與黑色結(jié)合，在黑白灰之間尋找色彩的平衡是具有現(xiàn)代主義風(fēng)格的設(shè)計，給用戶帶來安全可靠的視覺感受。當(dāng)然作為一種運行在工業(yè)場所的小車，一些警示性的色彩的使用也是必不可少的，K公司的部分產(chǎn)品的某些部件會加入適量的黃色作為警示或點綴。

4方案設(shè)計

圖2是最原始的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，由于要給后輪提供框架空間，控制器被抬起一定高度，整體小車結(jié)構(gòu)緊湊，但高度過高。

在此結(jié)構(gòu)框架之下的一期方案（圖3）是以確定大形方向為主的初期方案，缺少細節(jié)的加入（表2）。

在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后（圖4）是以方案c為基礎(chǔ)深化后的方案，前蓋可以翻開以方便內(nèi)部檢修，側(cè)面利用層次結(jié)構(gòu)與灰色噴漆的結(jié)合形成豐富的構(gòu)成關(guān)系，根據(jù)格式塔心理學(xué)原理，利用圖形、文字、層次凸凹的組合產(chǎn)生整體的呼應(yīng)感，整體黑白灰的配色配上藍色的燈光顯得科技感十足。根據(jù)設(shè)計心理學(xué)的原理，側(cè)面曲線中段微鼓兩頭收縮，給人視覺上的均衡感，不規(guī)則的門把手形狀減輕物流設(shè)備冰冷的感覺，讓人感到更生動親近。

5結(jié)語

隨著AGV的技術(shù)不斷進步，它的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴展，未來的AGV小車會加入更多的曲線設(shè)計，改變現(xiàn)在外形太過方正，缺少變化的現(xiàn)狀，在色彩上不再是簡單的通體單色，利用線條和分色形成了豐富的構(gòu)成關(guān)系，操作面板也會進行全新整合設(shè)計，相信在不久的將來AGV小車會經(jīng)過工業(yè)設(shè)計師系統(tǒng)化的設(shè)計，結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，造型更加豐富，工藝更加精致，逐漸走向成熟。