激光制导自动导引运输车造型设计研究

黄远博　周红宇　闵莉　兰骞

摘要 随着无人驾驶的技术不断进步，AGV（自动导引运输车）小车的应用领域也在不断扩展，然而目前市场已有的AGV小车的造型还处于一种雏形设计阶段，本文试图从已经发展较为成熟的物流设备市场寻找AGV小车的设计元素，以实际AGV小车研发项目为指导基础，在结构、色彩、外形等方面探索AGV小车造型的设计方向。

关键词 工业设计 AGV 物流设备 视觉形象

中图分类号：TB47 文献标识码：A DOI：10.16400/i.cnki.kjdkx.2017.06.023

0前言

随着现在无人驾驶的技术不断进步，AGV小车正朝着性能优越，廉价，自由度高，超大型化以及微型化发展。它的应用领域也不断扩展，从制造业到仓储业，并且运用到了邮局、图书馆、港口码头、机场、医药、烟草、危险特种行业等领域。

1激光导航AGV简介

AGV是（Automated Guided Vehicle）的缩写，意为“自动导引运输车”，是指装备电磁或光学等自动导引装置，能够沿着规定的导引路径行驶，具有一定安全保护以及移载功能的运输车。

1.1激光制导原理

激光导航方式AGV上安装有可旋转的激光扫描器，在运行路径沿途的墙壁或支柱上安装有高反光性的定位标志，AGV依靠激光扫描器发射激光束，然后接受由四周定位标志反射回的激光束，车载计算机计算出车辆当前的位置以及运动的方向，通过和内置的数字地图进行对比来校正方位，从而实现自动搬运。

1.2激光制导AGV特點

根据激光制导的原理，AGV小车在设定的引导区以内可以自由地行走并精确定位，行走的路线没有硬性引导约束，小车路线能够根据实际情况随时改动，充分发挥AGV小车的柔性特点，提高生产率。

2激光导航AGV关键技术

2.1动力系统

AGV的动力装置一般为蓄电池及其充放电控制装置，电池为24V或48V的工业电池，有铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、镍锌蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池等可供选用，需要考虑的因素除了功率、容量（Ah数）、功率重量比、体积等外，最关键的因素是需要考虑充电时间的长短和维护的容易性。快速充电为大电流充电，一般采用专业的充电装备，AGV本身必须有充电限制装置和安全保护装置。充电装置在AGV上的布置方式有多种，一般有地面电靴式、壁挂式等，并需要结合AGV的运行状况，综合考虑其在运行状态下，可能产生的短路等因素，从而考虑配置AGV的安全保护装置。

2.2控制系统

AGV小车的控制系统分为地面控制系统和车载控制系统，地面控制系统主要负责任务分配、车辆调度、电池充电、交通管理等功能，车载控制系统负责在收到系统指令之后做出AGV小车的引导路线选择，装卸操作等。

3AGV小车造型现状

目前国内市场的AGV小车还处于设计的初级阶段，仅仅是以满足功能的实现为主要目的，造型以方体为主，显得笨重，模块分割明显，指示灯、操作面板的按钮都机械的安装在方体小车的表面，充满了理性的功能主义色彩，却因为造型呆板、色彩单一，缺乏设计美学中美的感受，使得AGV小车在外观给人的视觉带来一种不愉悦感，操作面板的用户体验也应进一步优化（表1）。

3.1造型设计

AGV小车的内部结构大致分为三个板块：前段的驱动电机A，中间的蓄电池B以及后端的控制电路C，三个板块顺次相连，最宽与最高的板块直接影响了AGV小车的外观大小，因此合理整合优化内部结构，对产品的最终外观呈现影响巨大。这需要工业设计师与结构工程师之间密切沟通，寻找最优化的内部结构，确定之后再按照相应的尺寸进行外观设计，避免内部空间浪费。牵一发而动全身，每次内部结构的修改对于外观的整体设计而言都会有不小的影响，整体的视觉效果都会有相应的变化。

AGV小车的外观受到内部结构的影响基本处于一个长方体的框架之下，在外观设计中权衡内部空间利用与外部造型美感显得至关重要。以设计趋于成熟的物流设备举例，L公司的堆高车的原型也是一个箱体（图1），它的机箱没有锐利的棱角，和简单的曲面关系构成简洁敦实的工业化造型，柔和的曲线中和了工业产品本身的冷峻和笨重，而为产品增添了更多的动态成分。Y公司的物流设备设计在造型上较多地参考了汽车设计的相关元素。大多数造型简洁，没有复杂的曲面。一些额外的线条和分色形成了丰富的构成关系，使产品显得更加动感时尚，减弱了工业产品古板危险的心理感受。K公司的物流设备设计在造型上多为平面与大圆角的结合，个别重型机械运用了棱角，少量小型产品运用了较为复杂的曲面构成。简洁的造型和冷色调的运用使得产品与环境的关系非常融洽。从三个国际品牌物流设备的造型分析中可以看到，适当地运用曲线、圆角、切角可以使车身侧面的笔直线条少一分锋利的冷峻感，多一分柔美与动感。

3.2色彩分析

从整体色彩上看，现在AGV小车普遍以黄色、白色、绿色、蓝色为主，这些色彩本身并没有问题，然而问题在于目前市场上的AGV小车均为通体单色缺少变化，有些色彩的搭配使用也十分生硬，显得小车看上去十分单调简陋，若想让单一的平面丰富化，色彩构成在这时就显得尤为重要，比如进行适当的色彩搭配与块面分割。

现有国际品牌的配色都有一个特点，那就是显眼的亮色与黑色进行搭配，靠近底部运用黑色突显产品稳重，侧面壳体进行了适当的亮色使用，均匀得体。并且这些亮色的材质分割融入了曲线的使用，赋予冰冷的小车动态感受，让车身的视觉效果更加丰富。

在大多数设备公司都采用鲜艳亮丽的色彩的时候，K公司使用时尚的暖灰色与黑色结合，在黑白灰之间寻找色彩的平衡是具有现代主义风格的设计，给用户带来安全可靠的视觉感受。当然作为一种运行在工业场所的小车，一些警示性的色彩的使用也是必不可少的，K公司的部分产品的某些部件会加入适量的黄色作为警示或点缀。

4方案设计

图2是最原始的内部结构图，由于要给后轮提供框架空间，控制器被抬起一定高度，整体小车结构紧凑，但高度过高。

在此结构框架之下的一期方案（图3）是以确定大形方向为主的初期方案，缺少细节的加入（表2）。

在进行结构优化之后（图4）是以方案c为基础深化后的方案，前盖可以翻开以方便内部检修，侧面利用层次结构与灰色喷漆的结合形成丰富的构成关系，根据格式塔心理学原理，利用图形、文字、层次凸凹的组合产生整体的呼应感，整体黑白灰的配色配上蓝色的灯光显得科技感十足。根据设计心理学的原理，侧面曲线中段微鼓两头收缩，给人视觉上的均衡感，不规则的门把手形状减轻物流设备冰冷的感觉，让人感到更生动亲近。

5结语

随着AGV的技术不断进步，它的应用领域也不断扩展，未来的AGV小车会加入更多的曲线设计，改变现在外形太过方正，缺少变化的现状，在色彩上不再是简单的通体单色，利用线条和分色形成了丰富的构成关系，操作面板也会进行全新整合设计，相信在不久的将来AGV小车会经过工业设计师系统化的设计，结构更加优化，造型更加丰富，工艺更加精致，逐渐走向成熟。