臧曉航, 程旭鋒

(北京林業(yè)大學(xué),北京 100083)

樹(shù)干涂白措施一般由政府綠化部門(mén)通過(guò)在樹(shù)干底部噴施或刷涂大樹(shù)涂白劑的方式進(jìn)行涂白作業(yè),涂白每年進(jìn)行兩次,分別在落葉后和早春進(jìn)行,涂白工作通常需要盡快完成。2017年3月的數(shù)據(jù)顯示,北京市需涂白樹(shù)干155.2萬(wàn)株,集中且繁重的任務(wù)給園林綠化部門(mén)帶來(lái)壓力,在人工工資只增不減的情況下,常以招募志愿者的方式輔助進(jìn)行,園林綠化領(lǐng)域的投入仍然逐年增加。涂白具有任務(wù)量大和重復(fù)性高的特點(diǎn),使用機(jī)器成為更佳策略,快速形成樹(shù)干保護(hù)膜,且可以與殺蟲(chóng)、殺菌劑混用[1],優(yōu)于人工涂刷效果[2-3]。

1 研究現(xiàn)狀

目前部分國(guó)內(nèi)的專利與學(xué)術(shù)論文,設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于使用半自動(dòng)機(jī)器噴涂,人工輔助移動(dòng)、操作機(jī)器,但該類(lèi)產(chǎn)品存在整機(jī)重量較大、樹(shù)干適應(yīng)能力弱、美觀性欠佳的問(wèn)題。本文計(jì)劃完成一套公路行道樹(shù)木自動(dòng)刷白車(chē)改良設(shè)計(jì)實(shí)例,結(jié)合自動(dòng)駕駛汽車(chē)底盤(pán)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化刷白,解放人力。實(shí)現(xiàn)智慧化刷白,利用現(xiàn)有的樹(shù)木識(shí)別技術(shù)辨認(rèn)行道樹(shù),借助GPS為行道樹(shù)建立電子檔案[4]。創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有自適應(yīng)性的樹(shù)干噴涂頭,針對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)樹(shù)干徑、彎曲的樹(shù)木仍有實(shí)用效果。推動(dòng)產(chǎn)品與環(huán)境融合,深入設(shè)計(jì)樹(shù)木刷白車(chē)的外觀,增強(qiáng)設(shè)備的親切感、易用性、裝飾性,改良人、機(jī)器、環(huán)境三者之間的關(guān)系。

2 自動(dòng)刷白車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)刷白車(chē)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)由底盤(pán)、噴涂系統(tǒng)、涂料箱、智慧控制系統(tǒng)、外殼五部分組成。

2.1 底盤(pán)

本設(shè)計(jì)中刷白車(chē)的底盤(pán)開(kāi)發(fā)套件來(lái)自百度“Apollo”的汽車(chē)行業(yè)及自動(dòng)駕駛領(lǐng)域軟件平臺(tái)的自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)套件D-KIT系列中的Lite s車(chē)輛,如圖1。該車(chē)輛為可自由搭載的自動(dòng)駕駛車(chē)輛底盤(pán)套件,行駛時(shí)可以根據(jù)周邊環(huán)境情況,進(jìn)行最優(yōu)路徑規(guī)劃,并預(yù)測(cè)周邊車(chē)輛、行人的意圖, 作出決策[5-6]。目前,機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、智能交通、無(wú)人駕駛等多個(gè)領(lǐng)域,擁有較為成熟的經(jīng)驗(yàn)[7]。將刷白車(chē)功能模型建立在該自動(dòng)駕駛套件上有助于根據(jù)預(yù)設(shè)的路徑和地圖自主導(dǎo)航,完成無(wú)人看管樹(shù)木刷白。

圖1 Lite s 車(chē)輛底盤(pán)開(kāi)發(fā)套件(圖片來(lái)源：Apollo.baidu.com)

2.2 噴涂系統(tǒng)

噴涂爪和直線導(dǎo)軌兩部分組成噴涂系統(tǒng),其中噴涂爪由液壓泵、齒條、半圓爪機(jī)、傳感輪、噴頭和噴管這5部分構(gòu)成。

2.2.1 噴涂爪

樹(shù)干具有局部突出、上下周長(zhǎng)不同的特征,因此市面上大部分直徑固定的樹(shù)木噴涂爪不能?chē)姲兹繕?shù)干,只能依賴人工補(bǔ)刷。本設(shè)計(jì)加入了傳感輪和聯(lián)動(dòng)齒輪,使其本身可一定范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)械爪張開(kāi)角度,即時(shí)改變噴涂半徑,使噴涂爪具備樹(shù)干自適應(yīng)功能,良好解決了樹(shù)圍變化的難題。如圖2,噴涂爪的作業(yè)過(guò)程為:噴涂爪先張開(kāi)并貼近樹(shù)干,隨后半圓爪機(jī)閉合至包圍樹(shù)干,接下來(lái)連接涂料箱的噴管會(huì)將涂料通過(guò)壓力噴頭大范圍噴出進(jìn)行刷白,整個(gè)噴涂爪沿導(dǎo)軌向下移動(dòng),為整棵樹(shù)干噴白。

噴涂爪包括以下幾個(gè)重要部件:液壓泵(A)、齒條(B)、裝有壓力傳感器的大傳感輪(C)、末端為齒輪的半圓爪機(jī)(D)、裝有壓力傳感器的小傳感輪(E),如圖3、圖4所示。

圖3 噴涂爪模型圖片

圖4 噴涂爪模型三視圖

液壓泵(A)與中間的魚(yú)骨形齒條(B)相連接,當(dāng)液壓桿向外伸出時(shí),齒條送出,半圓爪機(jī)(D)各自張開(kāi)。反之,半圓爪機(jī)合攏。因此通過(guò)液壓泵運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半圓爪機(jī)的收緊和張開(kāi)。

裝有壓力傳感器的傳感輪共三個(gè),分別是一個(gè)大傳感輪和兩個(gè)小傳感輪,都與樹(shù)干滾動(dòng)接觸。大傳感輪(C)的功能之一為協(xié)助噴涂爪伸出至適宜位置,C與齒條(B)相連,位于噴涂爪的核心位置。在噴涂爪靠近樹(shù)干的過(guò)程中,C與樹(shù)干接觸產(chǎn)生壓強(qiáng),停止噴涂爪。C的功能之二為機(jī)械撬桿,斜向下30°的C在噴涂時(shí)面對(duì)樹(shù)圍增大的情況,C會(huì)被下壓并后縮,并帶動(dòng)齒條B后縮,使相切的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),促使兩只半圓爪機(jī)D張開(kāi)。在一定范圍內(nèi),C后縮越大,機(jī)械爪張開(kāi)角度越大。

兩個(gè)小傳感輪(E)位于半圓爪機(jī)的端點(diǎn)內(nèi)側(cè),具有輔助機(jī)械爪收攏至適宜位置的功能,該功能針對(duì)樹(shù)圍大于噴涂直徑的情況,如圖5。按照海淀區(qū)行道樹(shù)樹(shù)圍標(biāo)準(zhǔn),超大樹(shù)圍的樹(shù)干屬于少數(shù),進(jìn)行局部噴涂后,刷白車(chē)定位標(biāo)記該樹(shù)木,待人工補(bǔ)刷,不影響刷白車(chē)工作效率。

圖5 大樹(shù)圍噴涂

2.2.2 直線導(dǎo)軌

用來(lái)支撐和引導(dǎo)噴涂爪運(yùn)動(dòng)的直線導(dǎo)軌,按照移動(dòng)方向可分為升降導(dǎo)軌和伸縮導(dǎo)軌,分別操控噴涂爪的噴涂高度和樹(shù)車(chē)距離。升降導(dǎo)軌豎直外掛于車(chē)體右側(cè),作用為承載噴白作業(yè)的噴涂爪,工作時(shí)帶動(dòng)噴涂爪沿軌道自上至下噴涂,運(yùn)動(dòng)范圍為20～120 cm處,防止導(dǎo)軌觸地剮蹭造成損傷。伸縮導(dǎo)軌水平安裝于車(chē)體內(nèi)部,承載升降導(dǎo)軌和噴涂爪完成靠近和遠(yuǎn)離樹(shù)干的動(dòng)作。在噴白作業(yè)中,伸縮導(dǎo)軌的伸出量由噴涂爪上的大傳感輪C控制。

2.3 涂料箱

涂料箱由箱體、涂料攪拌器、重力傳感器組成。

2.3.1 箱體

箱體安置于刷白車(chē)內(nèi)部,根據(jù)車(chē)輛的載重和自重情況,得出涂料箱最大容量為400 kg,尺寸為1000 mm(L)×800 mm(W)×700 mm(H),容積為0.56 m3。箱體形狀為切角長(zhǎng)方體,加料口的傾斜角度為30°方便添加物料,優(yōu)化人機(jī)關(guān)系。通過(guò)限制最大添加量的方式,防止因過(guò)滿致使攪拌時(shí)產(chǎn)生旋渦造成溶液溢灑,為溶解留出足夠的空間,如圖6、圖7所示。

圖6 涂料箱模型

圖7 涂料箱模型三視圖

2.3.2 涂料攪拌器

樹(shù)干噴白使用的白色涂覆劑具有易沉淀的特點(diǎn),需要定時(shí)攪動(dòng)涂覆劑防止沉淀。因此,涂料箱中應(yīng)配備涂料攪拌器,用以提升溶液的均一性和穩(wěn)定性[8]。易沉淀液體的攪拌常用軸流式攪拌器,如斜葉槳式攪拌器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、攪拌功率小、制造方便的特點(diǎn)。綜上所述,涂料桶內(nèi)攪拌槳尺寸范圍0.2～0.27 m,離底高度范圍0.27～0.4 m,以獲得最佳的攪拌效果。

2.3.3 重力傳感器

重力傳感器(又稱稱重傳感器)具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、適用面廣的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于機(jī)械化工等領(lǐng)域,如料罐、料斗稱重等工作。在本次設(shè)計(jì)中,重力傳感器位于涂料桶下方,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)涂料桶內(nèi)溶液質(zhì)量。當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到溶液質(zhì)量較低時(shí),會(huì)發(fā)出添加涂料的提示。當(dāng)溶液質(zhì)量低于一定重量時(shí),噴涂系統(tǒng)自動(dòng)停止工作,車(chē)輛返回指定地點(diǎn)添加涂料。

2.4 智慧控制系統(tǒng)

智慧控制系統(tǒng)主要功能為樹(shù)干識(shí)別和車(chē)輛控制。樹(shù)干識(shí)別的主要內(nèi)容為識(shí)別樹(shù)干、掃描樹(shù)地徑(地徑是指距地面往上0.1 m處的樹(shù)干直徑)。該識(shí)別方法基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)中應(yīng)用于苗木圖像特征標(biāo)志點(diǎn)的提取技術(shù)[9]。通過(guò)對(duì)苗木圖像進(jìn)行邊緣增強(qiáng)、邊緣檢測(cè)、噪聲濾波、背景分離等處理得到苗木的視覺(jué)特征,實(shí)現(xiàn)苗高、地徑、根長(zhǎng)等苗木視覺(jué)特征量的提取[10]。該方法計(jì)算速度決、易于實(shí)現(xiàn)、測(cè)量準(zhǔn)確,具有普遍適用性[11-12]。樹(shù)地徑識(shí)別結(jié)果可操控車(chē)輛噴涂爪的張開(kāi)和閉合角度。

3 自動(dòng)刷白車(chē)外觀設(shè)計(jì)研究

3.1 感性工學(xué)外觀設(shè)計(jì)流程

感性工學(xué)(KE)是一種專注于滿足消費(fèi)者情感需求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法,通過(guò)工程方法量化消費(fèi)者的感性需求[13-14]。城市無(wú)人駕駛樹(shù)木刷白車(chē)在外觀設(shè)計(jì)時(shí),將運(yùn)用感性工學(xué)理論的研究方法分析城市環(huán)境中的自動(dòng)駕駛車(chē)輛和交集人群的需求,通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)分析流程,總結(jié)出以下步驟:第一步驟是確定感性概念:定位交集人群,通過(guò)問(wèn)卷和訪談的方式收集感性詞匯;第二步驟是進(jìn)行感性實(shí)驗(yàn):通過(guò)與專家探討的方式,提煉感性詞匯,建立感性工學(xué)的詞匯和圖片樣本庫(kù);第三步驟是通過(guò)SPSS工具分析得出關(guān)鍵感性詞匯,再進(jìn)行感性實(shí)驗(yàn)建立關(guān)鍵感性詞匯和圖片樣本庫(kù)之間的映射關(guān)系,找到符合用戶心理預(yù)期的產(chǎn)品造型。

3.2 交集人群定位

與車(chē)輛產(chǎn)生接觸人群為維護(hù)和保養(yǎng)的操作人員,以及公路上的大量行人。行人對(duì)車(chē)輛外觀產(chǎn)生直接評(píng)判,且人數(shù)遠(yuǎn)超操作人員,加之文初提到車(chē)輛投放地點(diǎn)為海淀區(qū),因此目標(biāo)交集人群為海淀區(qū)的行人、司機(jī)等人員。通過(guò)資料收集和問(wèn)卷調(diào)查,得出該群體對(duì)城市自動(dòng)駕駛刷白車(chē)的外觀需求。

3.3 建立感性詞匯樣本庫(kù)

3.3.1 收集感性詞匯

通過(guò)對(duì)城市無(wú)人駕駛樹(shù)木刷白車(chē)的使用環(huán)境、交集者情況以及產(chǎn)品本身特征等方面的研究,使用問(wèn)卷和訪談等方式向交集人群收集外觀相關(guān)的感性詞匯,共收集到60 個(gè)。結(jié)合與設(shè)計(jì)相關(guān)專家的專業(yè)知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)60個(gè)詞匯進(jìn)行篩選,剔除與車(chē)輛外觀相關(guān)性低的詞匯,提煉意義相近的詞匯,最終篩出20個(gè)符合要求、具有研究?jī)r(jià)值的感性詞匯,分別為:安全的、堅(jiān)固的、強(qiáng)識(shí)別性的、有警示性的、耐磨的、通用的、輕便的、環(huán)保的、智能的、靈活的、科技感的、簡(jiǎn)潔的、大氣的、硬朗的、圓潤(rùn)的、可愛(ài)的、仿生的、有親和力的、裝飾性的、有紋理的。

3.3.2 篩選感性詞匯

使用主成分分析法找出最能代表用戶心理預(yù)期的感性詞匯,為此需要獲得交集用戶的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。將以上20個(gè)感性詞匯制作成量表問(wèn)卷,對(duì)海淀區(qū)居民進(jìn)行無(wú)差別發(fā)放,共發(fā)放問(wèn)卷85份,收回有效問(wèn)卷81份。將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)代入因子分析,碎石圖用以輔助決策因子個(gè)數(shù)。如圖8所示,碎石圖說(shuō)明用戶心理需求的映射度較高的因子有 2 個(gè)。

圖8 碎石圖(來(lái)源：SPSS分析)

主成分分析的總方差解釋分析,如表1所示,前2個(gè)主成分累計(jì)可包含近70%的變化量,再結(jié)合碎石圖的結(jié)果進(jìn)行判斷,提取出2個(gè)主因子,將作為核心設(shè)計(jì)要素主導(dǎo)刷白車(chē)的外觀設(shè)計(jì)。在實(shí)際研究中,為了更準(zhǔn)確地貼近用戶的感性畫(huà)像,取涵蓋近80%變化的成分?jǐn)?shù)量,即最終選取前5個(gè)因子作為主因子。接下來(lái)將通過(guò)主因子的成分得分系數(shù)矩陣找到該主因子下的主要成分,即感性詞匯,得到最能代表用戶心理映射的外觀詞匯。

表1 總方差解釋

在5 個(gè)主成分下分別對(duì) 20 個(gè)感性詞匯進(jìn)行打分,探究每個(gè)主成分下的代表感性詞匯,得分情況如表2。

表2 成分得分系數(shù)矩陣

合并同義詞后獲得的感性詞匯分別為:安全的、靈活的、硬朗的、裝飾性的。綜合以上分析數(shù)據(jù)可知用戶對(duì)城市無(wú)人駕駛樹(shù)木刷白車(chē)外觀的最主要要求可以歸納為 4 方面:

(1)安全的:刷白車(chē)外觀設(shè)計(jì)上需要可識(shí)別性和警示性,可以在車(chē)身上進(jìn)行標(biāo)識(shí)和標(biāo)識(shí)裝置的設(shè)計(jì)。同時(shí)也應(yīng)該保留必要的傳感器和攝像頭,以保證車(chē)輛行駛的安全性和準(zhǔn)確性;

(2)靈活的:刷白車(chē)輛應(yīng)該能夠適應(yīng)不同的樹(shù)木尺寸和形狀,以及不同的刷白需求。同時(shí),刷白車(chē)外觀不宜過(guò)于復(fù)雜呆板,造型應(yīng)簡(jiǎn)潔為主,突出刷白車(chē)的靈活機(jī)動(dòng)感。

(3)硬朗的:刷白車(chē)作為作業(yè)車(chē)輛,在外形應(yīng)該大氣穩(wěn)重、有力量感,需要傳達(dá)出硬朗堅(jiān)固的形象,可以采用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)語(yǔ)言和棱角分明的線條來(lái)呈現(xiàn)。在材質(zhì)上,車(chē)身應(yīng)該具有良好的防護(hù)性能和強(qiáng)度,以防止碰撞和損壞,應(yīng)該使用堅(jiān)固耐磨耐腐蝕的材料。

(4)裝飾性的:作為一款用于城市維護(hù)的車(chē)輛,刷白車(chē)的工作環(huán)境為市區(qū)主干道,因此產(chǎn)品外觀需要富有裝飾性、美觀的造型,以提高品牌形象和用戶體驗(yàn)。

3.4 建立產(chǎn)品圖片樣本庫(kù)

為了將用戶心中的感性詞匯具象化,促使設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)化為具體的產(chǎn)品造型特征應(yīng)用于刷白車(chē)的外觀設(shè)計(jì),需要建立產(chǎn)品圖片樣本庫(kù)應(yīng)用于感性試驗(yàn),探究感性詞匯和產(chǎn)品造型特征之間的關(guān)系。產(chǎn)品圖片樣本的篩選原則基于組成產(chǎn)品整體外觀的多樣化局部造型特征。為保證感性試驗(yàn)的準(zhǔn)確性,圖片庫(kù)應(yīng)盡可能全面的涵蓋所有最基本的汽車(chē)產(chǎn)品造型元素。汽車(chē)造型形象包括大面積的基本形體和在形體的基礎(chǔ)上構(gòu)造線、面、色彩和裝飾件[15],因此汽車(chē)產(chǎn)品的造型元素包括:

(1)基本形體:長(zhǎng)方體、正方體、椎體、棱柱、棱臺(tái)、圓臺(tái)、多面體、仿生形態(tài);

(2)線造型方法:直線、自由曲線、圓形、橢圓、三角形、平行四邊形、矩形、菱形、多邊形;

(3)面造型方法:圓角、斜角、漸消、切割、穿插、疊加、包裹、彎曲、生長(zhǎng)、凹凸、鏤空;

(4)裝飾件:裝飾件種類(lèi)繁多,常見(jiàn)的有門(mén)檻條、車(chē)門(mén)防撞條、日行燈等。

最終篩選出 10 個(gè)最具代表性的產(chǎn)品圖片作為感性實(shí)驗(yàn)的樣本,篩選如圖9所示。

圖9 感性樣本圖初篩

3.5 感性試驗(yàn)

在產(chǎn)品外觀這個(gè)復(fù)雜問(wèn)題中,感性試驗(yàn)通過(guò)設(shè)法將人的各種感性定量化,將感性分析的結(jié)果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品物理設(shè)計(jì)要素,依據(jù)用戶喜好來(lái)制造產(chǎn)品。在本次感性試驗(yàn)中,將篩選后的樣本圖片用感性詞匯的正反意義賦值,獲得用戶視角下每個(gè)感性詞匯對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品造型元素,并應(yīng)用于刷白車(chē)的外觀設(shè)計(jì)。因此需要對(duì)先前篩選后的感性詞匯進(jìn)行處理,分別找到與4個(gè)感性詞匯意義相反的形容詞,組成 4組感性詞匯對(duì),分別是:安全的-危險(xiǎn)的、靈活的-笨重的、硬朗的-柔弱的、裝飾點(diǎn)綴的-單調(diào)乏味的。

下一步,將篩選后的10個(gè)樣本圖片用4組感性詞匯對(duì)賦值,制作產(chǎn)品造型感性意向評(píng)價(jià)量表,獲得用戶心理感受的定量化結(jié)果。以問(wèn)卷的形式向用戶分發(fā),得到有效問(wèn)卷樣本 50 份。獲得用戶對(duì)每個(gè)樣本的 4 個(gè)感性維度打分后,通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算均值,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3。

表3 感性問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果

下一步,需歸納出每一個(gè)感性詞匯下高評(píng)分的多個(gè)樣本圖片的共性,分析得出相似的產(chǎn)品造型元素特征,該特征是用戶心目中感性詞匯在產(chǎn)品造型特征上的具象化表達(dá)。為了更清晰地觀察造型特征和感性詞匯之間的關(guān)聯(lián)性,將表3的感性問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果繪制成柱狀圖10。

圖10 所有樣本下平均分柱狀圖

設(shè)計(jì)矩陣分析法(DFA,design format analysis)較適合解決產(chǎn)品典型特征的歸納分析問(wèn)題,通過(guò)設(shè)計(jì)矩陣分析法構(gòu)造矩陣,將樣本造型特征作為橫軸,不同樣本作為縱軸,得出不同樣本之間造型特征的區(qū)別和聯(lián)系。在繪制矩陣時(shí),當(dāng)樣本與造型特征相關(guān)性強(qiáng)時(shí)將方塊標(biāo)記為黑色,最終通過(guò)每列標(biāo)記的數(shù)量的多少可歸納出不同樣本之間的造型要素共性和異性。下一步通過(guò)柱狀圖10找出同一感性語(yǔ)義下的高得分樣本,代入設(shè)計(jì)矩陣圖中量化其造型要素,得出共性的造型要素,如圖11。

圖11 所有樣本設(shè)計(jì)矩陣分析圖

根據(jù)設(shè)計(jì)矩陣表總結(jié)感性詞匯“安全感”的造型要素為:將形體進(jìn)行上下分段,并為產(chǎn)品增加橫向張力,使用曲線造型消除直線和方體的棱角感增加親和力;“靈活感”的造型要素為:形體圓潤(rùn)感較強(qiáng),即使是方體造型也需要較大的圓角和漸消面;“硬朗感”的造型要素為:方形形體、直線造型的棱角感給人堅(jiān)固硬朗的感受;“裝飾性”的造型要素為:上下分段形體有利于豐富產(chǎn)品造型;使用切割的造型方式;圓潤(rùn)的形體適合使用曲線造型裝飾。

綜上所述,通過(guò)感性工學(xué)的設(shè)計(jì)流程,建構(gòu)感性詞匯和圖片樣本庫(kù),結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)作,總結(jié)出符合用戶感受意向的產(chǎn)品造型要素,即產(chǎn)品形體應(yīng)設(shè)計(jì)為上下分段的橫向形體,并采取方形形體和圓潤(rùn)形體結(jié)合的方式設(shè)計(jì)造型;使用較大的圓角和漸消面消除方體形體的棱角感,應(yīng)用曲線造型增加親和力,不適合使用過(guò)多折線;使用切割的面造型手法增強(qiáng)裝飾性。

3.6 國(guó)家安全規(guī)定

城市公路上使用的樹(shù)木刷白車(chē)在公路上養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí),需滿足我國(guó)對(duì)于養(yǎng)護(hù)車(chē)輛的公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程(JTG H30-2015)。根據(jù)該規(guī)定,本文探討的樹(shù)木刷白車(chē)類(lèi)屬于移動(dòng)養(yǎng)護(hù)作業(yè)中的機(jī)械移動(dòng)養(yǎng)護(hù)作業(yè),需要設(shè)置標(biāo)志警告駕駛?cè)藛T調(diào)整行車(chē)狀態(tài),警告設(shè)施形式為:車(chē)輛頂部安裝車(chē)輛閃光燈(360°旋轉(zhuǎn)黃閃燈,A-3-12),后部安裝閃光箭頭燈牌(長(zhǎng)×寬=1 200 mm×400 mm,藍(lán)黑底,黃色或橘黃色箭頭,A-3-10),如圖12所示。

圖12 車(chē)輛頂部閃光燈(A-3-12)和閃光箭頭燈牌(A-3-10)

3.7 自動(dòng)刷白車(chē)外觀設(shè)計(jì)實(shí)踐

根據(jù)前文感性工學(xué)探究造型要素對(duì)用戶心理的影響,確定了刷白車(chē)造型感性需求包括:安全感、靈活性、硬朗感和裝飾性,并提出了產(chǎn)品造型方面的設(shè)計(jì)要素,以此為指導(dǎo)構(gòu)建城市無(wú)人樹(shù)木刷白車(chē)的外觀模型,使用計(jì)算機(jī)輔助建模的方式對(duì)刷白車(chē)產(chǎn)品進(jìn)行建模渲染,效果如圖13。

圖13 城市無(wú)人樹(shù)木刷白車(chē)效果圖

城市無(wú)人樹(shù)木自動(dòng)刷白車(chē)整體體積較小,造型設(shè)計(jì)分為上下兩部分,底盤(pán)造型由長(zhǎng)方體切割而來(lái),輔以較小的圓角,給人硬朗、結(jié)實(shí)的感受。上層的車(chē)身造型取自圓角矩形,較大的圓角和漸消面可柔和過(guò)度掉方體形體的棱角感,增加親和力。分段式設(shè)計(jì)不僅為外觀層面增添靈活性和穩(wěn)定性,還有助于維修和更換零件。流線型車(chē)頭有助于減小風(fēng)阻,降低能耗,同時(shí)與車(chē)尾部造型做出了區(qū)分,方便用戶觀察車(chē)的動(dòng)向。車(chē)身采用啞光金屬材料增加耐用度、增強(qiáng)質(zhì)感,前窗采用鋼化玻璃材質(zhì),便于自動(dòng)駕駛的攝像頭查看路況。刷白車(chē)整體造型簡(jiǎn)潔并富有流動(dòng)感,與使用環(huán)境統(tǒng)一和諧。

4 結(jié)束語(yǔ)

本論文通過(guò)對(duì)道路樹(shù)木自動(dòng)刷白機(jī)產(chǎn)品的研究,創(chuàng)新設(shè)計(jì)噴白機(jī)械手的形狀與自適應(yīng)性,增強(qiáng)噴涂機(jī)的樹(shù)干適應(yīng)性,增強(qiáng)設(shè)備的親切感,最終建立了一套結(jié)合感性工學(xué)設(shè)計(jì)外觀的平整道路樹(shù)木刷白車(chē)改良設(shè)計(jì)流程,得出了符合用戶感性預(yù)期的樹(shù)木刷白車(chē)設(shè)計(jì)結(jié)果。綜上所述,無(wú)人駕駛的樹(shù)木刷白車(chē)的設(shè)計(jì)滿足了無(wú)人看管時(shí)的樹(shù)木刷白需求,為后續(xù)樹(shù)木刷白領(lǐng)域的研究提供了參考。