商用消毒服务机器人造型设计研究

2024-01-26闫吉辉赵为民党安芳

今日自动化 2023年10期

王岩，闫吉辉，赵为民，党安芳，王俊

（山东鲁检科技有限公司，山东青岛 266002）

1 商用消毒服务机器人的作用

1.1 提高卫生安全

在公共卫生事件时期，消毒服务机器人是不可或缺的工具，有助于减少病毒或细菌在环境中的传播。通过使用紫外线（UV-C）、臭氧气体、喷雾消毒剂或其他消毒技术，消毒服务机器人可迅速而有效地杀灭病原体，确保环境的卫生水平得到维持。这对于机场、火车站、医院、养老院、学校、办公室和其他公共场所来说至关重要，因为需提供一个安全、卫生的环境，以减少疾病传播的风险。机器人还可定期执行消毒任务，无需休息，确保环境的卫生水平始终保持在最佳状态。

1.2 节省人力资源

在传统情况下，消毒工作通常需大量的人力和时间。人工消毒工作不仅费时费力，还存在一定的风险，因为人员需接触有害的化学物质或病原体。消毒服务机器人的出现可大幅减轻人工消毒的负担。这些机器人可在没有人员直接参与的情况下执行任务，减少了感染的风险，并且可在非工作时间或低峰时段进行操作，不会干扰正常的运营。

此外，这些机器人通常具有智能感知和导航功能，可避开障碍物，精确地执行消毒任务，提高了效率和一致性。

1.3 提升工作效率

与人工消毒相比，消毒服务机器人能够以更快的速度和更高的准确性完成消毒任务。由于机器人通常具备先进的感应技术和智能导航功能，能够自动识别环境中的障碍物，并进行适当的规避，避免碰撞和意外[1]。此外，机器人还可通过预设路径或程序来规划和执行任务，从而提高作业效率。这对于需频繁进行消毒的场所来说尤为重要，如医院的手术室、酒店的客房、机场的安全检查区等。通过机器人的快速而准确的操作，可节省时间和人力成本，实现高效的消毒工作。

1.4 降低人员风险

在传统的消毒工作中，人员需接触有害的化学物质或处于高风险环境中，可能导致健康或安全问题。而机器人则能够在无需人员亲自进行操作的情况下完成消毒任务，减少了人员的暴露风险。特别是在处理具有高风险传染性的病原体时，机器人的使用可极大地减少人员接触病原体的机会，保护消毒工作人员的健康和安全。此外，对于一些危险环境，如辐射区域或化学品泄漏的场景，机器人可代替人员进行消毒工作，确保不会将人类暴露于危险之中。

2 商用消毒服务机器人的外观设计

2.1 具有专业外观和标识

商用消毒服务机器人的外观设计应突出其专业性和功能性。这可通过采用工业化外观元素来实现，如坚固的外壳、金属或工程塑料构造，以确保机器人在日常使用中能够抵抗磨损和损坏。此外，机器人的外观可与特定行业相关的标识和颜色相匹配，以突出其在医疗、餐饮、酒店等领域的应用。例如，在医疗环境中，机器人可采用白色或绿色，同时搭配医院的标志和医疗交叉标志，以增加专业性和可辨识性。此外，机器人的外观应包括用户友好的界面，如触摸屏、指示灯和按钮，以方便操作和互动。专业的外观设计应考虑到用户体验，使用户能够轻松地与机器人进行交互，了解其状态和任务进度。这有助于提高机器人的可接受性，并确保用户能够有效地利用其功能。

2.2 考虑环境适应性

商用消毒服务机器人通常需在各种商业环境中执行任务，因此，外观设计要素中的环境适应性至关重要。机器人应具有灵活性，以适应不同类型的地面、房间布局和环境条件。为实现这一目标，机器人可采用轮子或履带等底盘设计，以应对不同地面的变化。此外，机器人的尺寸和形状应经过精心考虑，以确保其能够轻松通过门框、走廊和其他狭窄空间，以完成消毒任务。另一个重要的要素是机器人的感知技术和导航系统，其应具备高度的智能性，能够识别障碍物、人员和其他动态因素，以避免碰撞和提高安全性。同时，机器人的外观设计应考虑到安全标准，如应急停止按钮和声光警告系统，以应对突发情况。最后，机器人的外观设计还应考虑到易维护性和清洁性，以便维修和保养。易于打开外壳、更换零部件和清洁表面是关键的设计要素，可确保机器人在长期使用中保持卫生和高效。

2.3 用户友好性和互动性

商用消毒服务机器人的外观设计还应注重用户友好性和互动性，这对于提高用户接受度和客户满意度至关重要。机器人的外观应与人类用户建立连接，通过友好的外观和交互元素传达出一种亲和力。这可通过在机器人的外观中加入人性化的元素来实现，如具有“面部表情”的屏幕，以便机器人能够显示情感和状态，或添加声音和语音识别系统，以便用户能够与机器人进行语音互动。另外，机器人的外观应考虑到易于操作性。按钮、屏幕和指示灯应设计得易于理解和使用，以便用户能够轻松地与机器人互动，监控任务进度，或在需要时干预操作[2]。友好的外观设计可消除用户对技术复杂性的担忧，使机器人在商业环境中更易被接受。

2.4 可定制性和品牌表达

商用消毒服务机器人的外观设计还应允许定制，以满足不同客户和企业的需求，这可通过外壳的可更换性或个性化定制选项来实现。机器人的外观应允许客户在其表面添加自己的品牌标志、标识或颜色，以突出其企业身份和价值观。这有助于提高品牌认知度和市场竞争力，同时满足客户对独特性的需求。

2.5 可移动性和灵活性

商用消毒服务机器人的外观设计还应考虑到其可移动性和灵活性。机器人需能够在不同的场所和环境中自由移动，以完成消毒任务，因此，机器人的外观设计应具备轻便、紧凑的特点，便于携带和操控。轻量化的材料和紧凑的尺寸能够使机器人更易适应狭窄的走廊、楼梯和其他限制性空间。此外，机器人的外观还应具备易于搬运和储存的特点，以便在不同场所间进行快速迁移。灵活性是另一个重要的外观设计要素。机器人的外观应具备多样化的功能区域或组件，以适应不同消毒任务的需求。例如，机器人可能需配备不同类型的喷雾装置、UV-C 发射器或臭氧消毒系统，以适应不同类型的表面和环境条件。此外，机器人的外观应具备可调节高度、旋转能力或可拆卸部件的特点，以便在不同的空间中灵活操作和执行任务。此外，机器人的外观设计也应允许企业将其定制为特定行业和应用的需求。例如，医疗机构可能需机器人配备特殊的储物柜来存放医疗工具，而餐饮业可能需机器人具有食品级外壳和容器。因此，外观设计要素应具有足够的灵活性，以满足各种商业需求。

2.6 高可视性和安全性

商用消毒服务机器人的外观设计还应具备高可视性和安全性。机器人在工作期间应能够吸引用户的注意力，以便用户与其保持安全距离和避免干扰，因此，机器人的外观设计应充分利用明亮的颜色、标志和灯光等元素，以在繁忙的场所中突出其存在。这有助于提高机器人的可检测性，减少人员与机器人之间的碰撞风险，并确保机器人的安全性和有效性。机器人的外观设计还应具备防护和安全性能[3]。在公共场所中工作时，机器人可能会面临各种潜在的障碍和安全风险，因此，机器人的外观设计应考虑到防护外壳、传感器和防撞结构等安全性要素，以保护机器人免受损坏和干扰。此外，外观设计还可加入安全警示标识和声光警报系统，提醒周围人员注意机器人的存在和运行状态。

2.7 耐酸碱性和高可用性

商用消毒服务机器人的外观设计还应具备耐酸碱性，以确保其高可用性。商用消毒机器人喷出的消毒剂一般具有腐蚀性，如消毒常用的二氧化氯可腐蚀不锈钢等金属，因此，选择一种能够抵抗化学腐蚀的材料非常重要。同时也可考虑使用特殊的防腐蚀涂料处理机器人外壳，如喷涂防腐蚀涂层等。另外，避免开放式的接口和提供适当的密封材料，以减少机器人零部件与腐蚀物质的接触。酸碱环境通常也是高湿度环境，因此，确保机器人外壳具有良好的防潮性能是非常重要的，可通过使用防水材料、设计防水接口等来实现。

3 商用消毒服务机器人的人机交互界面设计

3.1 直观的用户界面

人机交互页面的设计应以直观性为原则，确保用户能够轻松理解和操作机器人。这可通过简洁、清晰的界面布局和易于理解的图标和标签来实现。用户应能够快速找到所需的功能和选项，而无需进行繁琐的学习过程。直观的用户界面可通过以下方式来设计：①界面应具备简单的导航结构，用户能够快速切换不同的功能页面或菜单。使用明确的按钮或标签来表示不同的操作选项，以便用户可快速找到他们需要的功能。②按钮、滑块、输入框等控件应具备足够大的点击区域，以确保用户可轻松点击或触摸。③控件的响应速度应迅速，以减少用户等待时间。④用户操作后，机器人应提供清晰的反馈，以告知用户操作是否成功。这可通过弹出消息、状态指示灯或声音提示来实现，以帮助用户了解机器人的状态和任务进展。

3.2 个性化和自定义选项

人机交互页面的设计应考虑到用户的个性化需求和操作习惯。不同用户可能有不同的需求，因此，界面应具备一定的自定义选项，以满足用户的特定需求。界面应允许用户自定义一些参数和设置，如消毒时间、消毒剂类型、路径规划等，这有助于满足不同场所和任务的需求。如果机器人将用于多语言环境，界面应提供多语言选项，以确保用户能够以自己熟悉的语言与机器人互动。界面可提供用户账户功能，允许用户保存自己的偏好和设置，以便在下次使用时快速恢复。对于初次使用的用户，界面可提供学习模式或教程，以帮助他们了解机器人的功能和操作步骤。个性化和自定义选项有助于提高用户满意度和用户体验，使用户能够更好地适应机器人的操作和控制。

3.3 实时监控和反馈

商用消毒服务机器人的人机交互页面设计还应包括实时监控和反馈功能，以帮助用户全面了解机器人的状态和任务进展。这对于用户和操作员来说非常重要，因为他们需随时跟踪机器人的工作情况，以确保任务的完成和卫生安全。界面可显示机器人在环境中的实时位置，以及其已完成的区域。这有助于用户了解机器人的运行轨迹和任务进度，确保没有遗漏的区域。用户应能够查看机器人的任务日志和历史记录，包括完成的任务、使用的消毒方法和时间等信息，这有助于监控任务的质量和效率。如果机器人配备了相机和传感器，界面可显示实时的图像和数据，以使用户更好地了解机器人的周围环境和障碍物。界面应能够发送警报和通知，以通知用户和操作员有关机器人状态的任何重要信息，如故障、障碍物检测、完成任务等。

3.4 远程控制和协作

商用消毒服务机器人的人机交互页面设计还应考虑到远程控制和协作功能，以满足不同使用情境的需求。这对于多任务和多机器人协同工作非常重要。相关的设计要素如下：界面应允许操作员从远程位置控制机器人，以便在需要时进行干预或修改任务，这可通过云连接和遥控功能来实现；如果存在多台机器人，界面应允许用户同时监控和控制多台机器人，以确保协同工作的卫生效果；界面可包括任务分配和调度功能，允许操作员将不同任务分配给不同的机器人，以最大程度地提高效率；界面应具备实时通信功能，以便用户和操作员之间进行交流和协作，解决问题和传达任务要求。

3.5 可视化数据分析和报告

商用消毒服务机器人的人机交互页面设计还应包含可视化数据分析和报告功能，以帮助用户了解机器人的表现和卫生状况，这对于评估消毒任务的质量和效果非常重要。界面可通过图表、图形和指标等方式可视化显示机器人的工作数据，如消毒次数、耗时、消毒率等。这有助于用户对机器人的表现有直观的认识，并进行数据分析和比较。同时界面应具备生成消毒任务报告的功能，用户可从界面中生成详细的报告，包括任务描述、执行情况、消毒效果等，这方便用户进行管理、监督和验收。此外，应保存机器人执行的消毒任务的历史记录，以便用户可查阅以往的数据和报告。这有助于追溯和分析机器人的工作记录，发现潜在问题和改进机器人的性能，并可提供数据分享和导出功能，以便用户可分享机器人的工作数据和报告给相关方。这有助于建立透明和信任的工作关系，同时提高机器人在业界的口碑和认可度。