智慧农业机器人的外观造型设计

 智慧农业机器人的外观造型设计

李诗柔  冼昊  黄锫泽

（广东轻工职业技术学院，广东广州，510300）

摘要：通过探讨智慧农业机器人外观造型设计过程中的关键因素以提升其功能性和审美价值。介绍了智慧农业机器人设计的重要性，明确了研究目标。详细阐述了智慧农业机器人的外观造型设计方法，包括设计目标、设计原则和创意概念等。并对设计过程中的外观风格选择、材料和加工工艺选择、颜色选择和细节处理等内容进行了详细论述。最后，总结了设计过程中的经验，并对未来智慧农业机器人的外观设计趋势进行了展望。

关键字：智慧农业机器人；外观造型设计；人机工程学；美学原则

一 引言

现代农业正朝着智能化、自动化的方向发展，智慧农业机器人作为实现这一目标的关键技术装备，其设计和应用受到越来越多的关注。智慧农业机器人不仅需要具备高效的作业能力以应对复杂的农业作业环境，同时其外观设计也日益成为影响用户接受度和市场竞争力的重要因素。然而，目前农业机器人的外观设计往往忽视了与农业环境的和谐性、用户的互动体验以及产品的品牌形象，导致设计与实际应用需求之间存在脱节。

本文旨在探索和建立一套科学、系统的智慧农业机器人外观设计理论和方法，通过对用户需求的深入分析，结合人机工程学、美学原则和环境适应性，设计出既满足功能需求又具有良好用户体验的农业机器人。

二 外观造型设计方法

2.1 设计目标

智慧农业机器人的外观造型设计中，设计目标与原则是指导整个设计过程的基础。设计目标旨在实现机器人的功能性与审美性的完美融合，同时确保设计的实用性、创新性和可持续性。具体来说，设计目标包括以下几个方面：1）功能上，机器人的外观造型应满足特定的农业作业需求。2）美学上，设计应具有视觉冲击力，体现智慧农业的现代感和科技感。3）用户友好性上，机器人应易于用户理解和操作，提供直观的交互体验。3）环境融合方面，机器人的设计应考虑与农业环境的和谐共存，减少对自然环境的影响。4）可持续性方面，材料和制造工艺的选择应注重环保和可回收性。

2.2 设计原则

在农业机器人外观造型设计过程中还应该遵循以下原则：首先确保机器人的尺寸、形状和界面设计符合人体工程学，减少用户的劳动强度。其次，应简洁为先，追求简洁而不失功能的设计，避免过度装饰，突出机器人的实用性。此外，机器人外观造型和结构的设计还应该采用模块化设计，便于机器人后期的维护、升级和个性化定制。最后，在设计中还应充分考虑到用户操作的安全性。

2.3 创意概念

生成农业机器人创意概念的核心在于激发创新思维，打破传统机器人形态的束缚，探索智慧农业机器人的新颖形态和功能整合。一方面可以直接从自然界中汲取灵感，将仿生设计融入机器人的外观造型，以提高机器人在农业环境中的适应性和亲和力。另一方面，可以采用头脑风暴和设计思维方法，鼓励跨学科团队成员提出大胆的想法和解决方案。这些想法和解决方案经过筛选、评估后形成的产品模型不仅要求在视觉上具有辨识度，而且在功能上要能够满足特定条件下精准种植、自动收割、智能监测等作业需求。机器人创意概念不仅要能体现设计上的美感，更反映出设计人员对现代农业发展趋势的深刻理解和前瞻性思考。

三 设计过程及内容

3.1 风格选择

外观设计风格是产品给用户的第一印象，机器人外观造型设计的目标是创造一种既现代又与自然和谐相融的机器人形象。在风格选择上采用简洁而流畅的线条，以反映科技的先进性和农业的自然属性。设计灵感可借鉴自然界中的植物曲线和动物轮廓，将这些元素被巧妙地融入机器人的设计中，使其看起来更加友好和亲切。同时，在满足功能的前提下还要注重机器人的比例和尺度，确保它在作业过程中能恰到好处地融入周围环境。

3.2 材料与加工工艺选择

在选择材料时，考虑机器人长期在户外环境工作的特点，机器人必须能够经受住各种日晒雨淋、风刮雪冻等天气条件，因此机器人材料可以选择耐用性高、耐候性强的轻质合金和高性能塑料。这些材料不仅能够提供所需的机械强度，还能够保持轻量化，从而提高机器人的能效和机动性。

加工工艺的选择同样关键。为了实现设计的复杂形态和细节，采用先数控加工和三维打印等先进的制造技术，这些技术能够精确地制造出设计中的复杂几何形状，同时保持高效率和成本效益。此外机器人应采用模块化设计理念，使得机器人的各个部件可以轻松更换和升级，这不仅提高了机器人的维护性，也方便了未来的技术迭代。

3.3 色彩选择

在设计过程中选择机器人外观色彩时，一方面可以优先采用自然色和中性色调，这些色彩能够与自然环境融为一体，提高机器人在田间工作时的视觉舒适度。另一方面，由于农业机器人通常体型较大，运作过程中对人体容易造成伤害，在机器人颜色选择时可以加入红色、橙黄色等警示色。当然，为了适应不同季节或农作物的颜色，或者根据用户的个人喜好进行个性化定制，在设计时为机器人设计多种不同颜色的面板进行更换。

3.4 细节处理

事实上，在机器人外观造型设计过程中，还会遇到许多细节问题需要处理：比如为了提高机器人的耐用性使用防腐蚀涂层；为了增加维护的便捷性选择耐脏的主色调并使用自清洁涂层；为了减少用户在操作过程中可能发生的安全事故，为机器人设计防撞角和安全警示标识等。

四 结论

本文深入探讨了智慧农业机器人的外观造型设计，从设计目标、设计原则到到创意概念的生成，再到农业机器人外观风格选择、材料和加工工艺选择、色彩选择和细节处理等，全面展示了设计过程的每一个环节。未来智慧农业机器人的推广应用是必然的方向，其外观设计趋势也是向着更加人性化、生态友好、功能融合、智能化操作界面和模块化设计方向发展，以适应现代农业的高效、环保和可持续发展需求。

五 参考文献

[1]许哲铃. 农业机器人关键技术研究现状及发展趋势 [J]. 南方农机, 2024, 55 (08): 41-43.

[2] 常瑜,唐琳. 农业机器人造型研究与设计 [J]. 包装工程, 2018, 39 (18): 111-117.

[3]李君华,黄正文,毛湘. 景区植保互动机器人设计研究 [J]. 工业设计, 2023, (10): 32-35.

[4]杜嘉兴. 割草机器人设计研究[D]. 北京林业大学, 2022.