可拆装式家用智能清洁机器人产品设计

刘鑫　周瑞强

关键词：可拆装式;清洁机器人;产品设计

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2021）12-0155-02

1国内外研究现状分析

1.1国内研究现状

国内市场上的家用智能清洁机器人大同小异。首先，造型上呈现简约风格，形状有圆形、方形和三角形等，其中圆形是市场上较为普遍的款式。其次，功能上，随着人工智能时代的到来，科技水平的提高，家用智能清洁机器人的功能日渐完善。家用智能清洁机器人这一产品已有20多年历史，发展到今天已经趋于完善、成熟[1]。

家用智能清洁机器人最初是由传统的真空吸尘器演变而来，依靠尘刷向内清扫，然后利用真空吸尘口将灰尘吸入集尘盒，并且可以利用超声波技术察觉障碍物并迅速避开[2]。目前的家用智能清洁机器人还可以进行湿拖地功能，即实现扫拖一体更全面的工作方式，自主充电功能可使产品不会在工作中中断，APP手机远程控制功能还可以让产品按照自己设定的模式去工作。但是现有家用智能清洁机器人只能在地面环境上进行清洁工作，而无法进行屋内沙发、床具、桌面等家具表面的保洁工作。

服务型智能机器人是我国智能化产业领域中的重点研究项目之一，早期扫地机器人的研究主要在各大高校与研究院所。随着市场的发展，国内一些公司也相继研发扫地机器人，功能越来越强大。我国家用智能清洁机器人的代表是科沃斯，市场上较热销的是科沃斯生产的地宝系列产品等。小米扫地机器人也采用创新概念设计，电池续航时间较长，可以远程控制扫地机器人。同时其装配了测距传感器，可以精准地获取环境信息，高效率的清扫[3]。此外，还有石头科技、美的、海尔等国内家用智能清洁机器人知名品牌（如图1）。尽管目前国内在这方面的研究开发已经取得一定的成果，但是清洁机器人在国内并未得到广泛的普及和应用，仍有很多技术问题需要解决或者提高。

1.2国外研究现状

家用智能清洁机器人起源于北欧的瑞典，伊莱克斯2002年推出一款名为“三叶虫”的自动扫地机器人，这也是世界上第一款家用智能清洁机器人。但是伊莱克斯三叶虫家用智能清洁机器人与传统真空吸尘器相比，还在初期探索阶段有一些缺陷[4]。如今，德国斐纳TOMEFON在家用智能清洁机器人领域属于行业顶尖品牌，作为一款规划式机器人，斐纳TOMEFON-TF-G85款型的智能清洁机器人工作方式比较特别，主要可分为四大阶段：高精度定位、影像构图、运算生成工作路线、清洁。这种严格的规划方式不仅体现出高度的智能化，而且工作十分全面高效，既是前代产品的升级，也是创新技术的体现。美国iRobot家用智能清洁机器人，离家外出后可用手机上特定APP远程操控设定规划，使用灵活，将清洁机器人和日常生活更好地结合在了一起，非常人性化[5]（如图2）。此外还有日本松下MC-WRC67、荷兰的飞利浦Philips、韩国的三星SAMSUNG和美国的戴森Dyson等也是国外家用智能清洁机器人的知名品牌。

2可拆装式家用智能清洁机器人产品设计思路

2.1智能化设计

如今，智能化設计已经应用到各个领域，已经成为不可或缺的技术，智能化的产品带给人们智能化的生活，它让人们享受了极大的便利。对于家用智能清洁机器人来说，智能化设计让产品产生不同种功能，让人们使用起来更加方便，工作起来更加全面高效。同时，在不断完善优化的过程中，家用智能清洁机器人的造型上也发生了或多或少的变化，其目的是为了满足不同时代人们的审美需求。家用智能清洁产品已经逐渐将人们的双手解放出来，更趋向于智能化、自动化。

随着智能化时代的到来，家用清洁机器人的智能化设计是今后发展的必然趋势。现存的家用智能清洁机器人的问题主要来自功能、操作两个方面，智能扫描规划清扫路线功能、APP遥控操作功能、语音控制功能，以及智能识别防撞、防跌落功能等智能化相关理论都应在家用智能清洁机器人设计中有所体现。

2.2可拆装式结构设计

为了改变家用智能清洁机器人的工作方式，提高工作效率，在家用智能清洁机器人设计过程中必须要考虑产品结构设计。移动结构、吸尘结构、清扫结构、擦地结构等重要部分都需要进行合理设计，这样才能使家用智能清洁机器人在工作过程中克服更多阻碍，适应不同的环境，更快、更全面的工作。

可拆装式家用智能清洁机器人设计，不仅能像现在的清洁机器人一样自动清洁屋内地板卫生，而且也能像手持无线吸尘器一样清洁屋内家具表面的卫生。产品可自动清洁，也可手动清洁，减小工作的局限性，扩大清洁范围，让清洁工作更加全面。

3可拆装式家用智能清洁机器人产品设计实践

3.1设计思路

3.1.1结构设计

此次设计的创新点主要体现在吸尘模块与主机之间的连接结构，利用合适的结构表现产品的可拆装形式，然而并不会影响各模块的工作。

移动结构：一个万向轮、两个驱动轮在驱动电机的工作下使智能清洁机器人自由移动，这样可防止产品在移动过程中碰撞跌落，保护产品不受损坏，从而保证产品能高效的工作。

清扫结构：两个尘刷在电机的带动下进行工作，在移动过程中将地面上的灰尘等脏东西扫入吸尘口。

吸尘结构：制造强大的吸力，将灰尘吸入灰尘存储箱中。这个部位与手持吸尘器类似，也正好作为此次设计的方向，深入思考。

湿拖结构：为了满足不同用户的需求，目前市场上家用智能清洁机器人都已具备湿拖部分，一次性完成扫地、拖地双重清洁，以保证清洁工作的质量。

3.1.2外观设计

色彩上准备选择陶瓷白搭配少许黑色点缀，电源开关符号选择橙红色，用简单的颜色表现出高级、简约、现代感极强的感觉。

造型上线条清晰明了，有明显的分割线，突出产品的模块化、层次感。此外，将圆形融入产品进行设计，营造曲线美，给人一种舒适的感觉。

3.1.3组合设计

可拆装式家用智能清洁机器人由无线手持吸尘器和扫地机器人组合而成。无线手持吸尘器可以适用不同环境的清洁工作，满足用户需求。市场上的无线手持吸尘器主要的功能是吸附多面体结构物品上的灰尘，后面又发展出杀菌等功能，优点是功能丰富、局限性小、清扫能力出色、较易操作等，缺点是使用比较耗费体力等。此次设计的手持吸尘器的特点是既可以无线手持使用，不使用时又可以和扫地机器人合为一体，节省空间，实现一体收纳的组合设计功能。

市场上扫地机器人主要实现扫地、吸尘、湿拖等功能。扫地机器人的优点是功能较丰富、智能方便、省时省力等，缺点是工作场所局限性较大，只能在较为平整的地面上工作等。扫地机器人呈圆形，除满足扫地机器人的功能结构外，留足手持吸尘器的收纳空间，手持机器人在不使用时可以与扫地机器人组合成一体，节省收纳空间，实现扫地机器人和手持吸尘器的组合设计。

3.2设计呈现

此次设计创新点是取无线手持吸尘器能够自由工作的优势，以及清洁机器人能够自动工作的优势，将二者优势相结合，吸尘部位可脱离机身手持工作，机身主要负责产品的智能部分。产品方案成圆盘状，直径约30cm，高约12cm，如图3所示。由手持吸尘器和拖地机器人两部分组成，如图4所示。产品的爆炸图如图5所示。

4结语

在日常居家生活中，繁杂的家务占据了人们生活中的一部分时间，但随着现代科技的发展，各种智能产品能为人们分担解忧。家用智能清洁机器人走进了大众消费家庭，越来越受到大众的认同与喜欢。通过当前国内外家用智能清洁机器人市场的调研，了解到当前人们对家用智能清洁机器人功能的需求，以及当前家用智能清洁机器人的优缺点。文章将产品结构设计、智能化设计、极简主义设计的相关理论运用到可拆装式家用智能清洁机器人的创新设计之中，使其功能更加完善与人性化，满足现代人们的生活需求，也符合信息化时代下产品更加智能化这一时代背景。