协作机器人案例透视

丹麦优傲机器人 产业智能官

项目背景

北京北汽李尔 汽车 系统有限公司主要为 汽车 整车企业配套，其中包括为北京奔驰C级乘用车和SUV-GLK与新一代E级车、北京 汽车 自主品牌绅宝及C50系列车型提供座椅系统集成。

作为一家 汽车 供应商，北汽李尔十分注重产品的研发和设计能力，并不断提高生产效率和产品质量，致力于为用户提供可靠的产品和解决方案。

近年来，随着工业自动化升级， 汽车 零部件生产对精度、效率、可靠性等方面提出更高的要求。因此，北汽李尔一直在考虑使用协作机器人替代一部分人工操作，以提升产线自动化并增强公司的市场竞争力。

项目挑战

作为 汽车 座椅生产的重要一环，拧紧座椅上的螺丝是一项极其重要但却又重复枯燥的工作。产线员工一整天重复相同的动作，很容易感受到工作的单调和枯燥，而且长时间保持相同的工作姿势，会对员工身体造成伤害，生产效率也会受到影响。

解决方案

综合考虑了生产车间内的状况：产线安装空间有限，以及传统工业机器人的总体使用成本过高后，北汽李尔最终选定了优傲机器人。

优傲机器人不但能够满足自动化需求，而且从综合使用成本来说，经济实惠。相比起传统机器人，优傲机器人 轻巧紧凑、节省空间、易于重新部署在多个应用工站中 ，而不会改变产线的生产布局， 无需安全围栏隔离也能运行 ，可以与产线员工实现共同协作。

同时它 设置简单、操作可靠、用户体验流畅 ，从而大大 缩短了集成和调试周期 ，减少了项目风险。

即使在员工没有编程经验的情况下，优傲的专利技术也可以让他快速设置和操作优傲协作型机器人，只需花费数分钟就能掌握如何启停机器、为机器编写程序。而且和机器人一起工作，可以大大减轻员工的工作强度和压力，让工作变得更有趣。

同时，原本负责这部分工作的产线员工的角色也可随之发生转变——从操作工变为机器人调度员，可以去执行附加值更高的生产工作，工厂还能根据不同生产线需求安排他们的工作，使得在人员配置上更高弹性、灵活，进一步提升了公司的市场竞争力。

2018年，优傲协作机器人全球销量突破25,000台，为纪念这一重要里程碑，优傲向全球各地区幸运合作伙伴颁发优傲限量版黄金机器人。 北汽李尔作为优傲机器人在中国区最重要的合作伙伴之一，优傲机器人将中国区唯一一台黄金版优傲协作机器人授予北汽李尔。

在北汽李尔实现自动化生产转型升级的过程中，优傲协作机器人非常荣幸能参与其中。作为协作机器人领军企业之一，优傲机器人将继续致力于为有未来视野的用户实现协作创新，并提供通用型应用生态系统。 未来，优傲也将继续秉承“帮助用户实现自动化，简化重复性工业”的理念，帮助企业实现工业自动化转型升级。

除了 汽车 座椅拧紧，UR还提供各类大小扭矩拧紧应用解决方案。

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简介

百泰齐股份有限公司在塑料注塑生产在线导入了四台UR5协作型机器人，主要负责搬运、码垛跟夹取商品进行检测等环节。UR协作型机器人灵活的手臂跟编程能力，非常适合运用在需要复杂人体工学的产线环节中，成功为百泰齐省下 超过35% 的人力成本，解决了因噪音等产线环境影响造成的严重缺工问题，并大幅降低工厂中的潜在职灾风险；百泰齐目前有 11% 的生产制程由UR协作型机器人协助，其高度机动性除为厂房带来更多空间使用效益，更有利于公司保持营运跟策略制定弹性，以针对客户少量多样的生产要求实时调整产线，提供高质量的客制化产品，优化公司整体竞争力。

挑战

属「全制程」一条龙制造生产的塑料注塑厂商百泰齐股份有限公司，十余年来积极研发及优化塑料模具工业技术，致力于提供高质量产品，服务客户包含国内外许多大型企业如伍丰、星乔 科技 以及欧洲知名家具零售商等；透过引进自动化生产设备，百泰齐期望能持续实现质量稳定、量产扩增的目标，针对客户少量多样的客制化需求提供更全方位的制程服务。

百泰齐原先已于产线中导入大型自动化生产设备，然而大型工业用自动化机具伴随着噪音、所需安装空间庞大、安全距离设置等风险，以及人才招聘困难、严重缺工等问题，使得企业难以应对因生产量增加后更高的生产弹性需求。 因此，百泰齐希望藉由导入能灵活调整制程且低安全风险的协作型机器人，弥补人才缺口，也同事也希望能通过可人机协作的特点，重新分配产线人力资源、优化生产效能，并降低职业伤害风险，为员工打造更友善、安心的作业环境。

解决方案

目前 百泰齐在搬运、码垛和取放商品进行检测等环节中导入了四台UR5协作型机器人 ，UR协作型机器人能够代替员工在巨大噪音和充满工业用大型自动化机具的环境中工作，协助百泰齐省下超过35%人力成本，解决了作业环境导致作业员流动率高、人力不足的燃眉之急。

经风险评估后，UR协作型机器人无须防护栅栏即能与员工共同作业。 过去在产品装箱时，须依靠纯人力将产品整理码垛后，再弯腰放入箱内，长期下来易导致员工身体疲劳、关节跟腰部不适，通过使用UR协作型机器人，百泰齐的员工摆脱了高重复性工作内容，降低长期劳动所产生的职业伤害风险。 且工人只需约1小时即可学会简单故障排除，有超过80%的员工都有操作协作型机器人的经验 ，UR协作型机器人让员工得以从生产执行者转为监督者，公司还能根据工作流程程设定弹性调整人力，增加产线效率。

每轴都拥有+-360°自由角度的UR协作型机器人能轻易模仿人体工学，灵活适应多元产线需求。 以装箱作业来说，因为塑料产品的弧度跟置放的位置不固定，要以特殊角度才能将成品置入包装盒，一旦角度不对，很可能导致产品倒塌、挤压等折损。UR协作型机器人内置的安全系统， 可在装箱过程中保护产品安全，大幅降低损坏机率并兼顾安全与速度，两箱一栈板的作业量在20分钟内即可完成， 同样的动作若换成工业机器人可能会直接把产品压坏。

不仅如此，编程容易、机台安装快速简便的UR协作型机器人内建大量的模块化程序，帮助提高程序设置效率，并可轻易地与其他自动化设备进行整合，一台协作型机器人即可完成检测、分类和码垛摆放等多个环节。 百泰齐利用UR5搭配产线中既有的视觉传感器，透过机器人拿取塑料置物盒至传感器前完成良率检测后，直接进行分类码垛，公司不再需要为了不同功能的自动化机具空出厂房，随着产能逐渐扩大，百泰齐利用UR协作型机器人有效精简自动化生产过程，增加工厂空间的使用效益，公司资源能更集中投入产品研发与技术精进，创造公司成长的良性循环。

项目档案

名称：加拿大Paradigm Electronics

产品：扬声器和超低音音箱

行业：扬声器行业

应用：抛光

目的：解决生产环节中反复抛光产生的大量体力劳动，提高生产效率

关键价值驱动：机器人必须像人一样准确且灵活

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案例背景：

加拿大音箱制造商Paradigm Electronics在机箱上制作了签名“Midnight Cherry”，这一设计获得了许多用户的喜爱。但是在实际生产过程中，为了制造出该装饰图案工艺十分复杂，每层漆之间必须涂上多层漆，同时还必须反复送和抛光，该环节中需要大量体力劳动，而且要找到能够完成该操作的人员并不容易。Paradigm Electronics在同许多技术精湛的人员沟通之后，意识到他们需要使用能像人类一样灵活、准确的机器人。

挑战：

通过大量调研，Paradigm Electronics意识到协作机器人可以替代这个工位之后，立刻做了功课，考察了几家不同的机器人制造商。在抛光这个应用场景里，不仅需要考虑能够完成操作任务的机器人，同时也必须考虑到成本效益：也就是说要将所有（直接间接）成本都纳入这个项目，来考核项目回收周期。

解决方案:

Paradigm Electronics使用UR10协作机器人后,实现了让机器人和人在同一工作环境中工作。他们以一种并行式操作方式开展工作，如此便可让人机交互安全进行。两者之间是一种亲密的合作关系。

打磨、抛光和均匀砂磨任务都需要非常特殊、通常很细致的接触。带有力控（作为其编程结构一部分）的Universal Robot可以做到这一点，它能提供灵活的解决方案，自动调整位置，以实现预期的力度。机械手臂可自行向其环境施加特定力量，比如一个工件。这是一种很有价值的能力，可作为额外的技术由其他制造商提供。但它是优傲的标准配置。

优点:

UR人机协作机器人作为一种新的生产工具，在实际使用过程中为用户节约各项时间、人工和硬件成本。在短短14个月时间内，Paradigm Electronics便可以收回成本

部署时间大大缩短：

事实上，Paradigm Electronics在生产过程中也采用了另一种机器人：笛卡尔类型的机器人。它们需要大量安全防护人员的保护装置，完全不能实现工人与机器人真正配合工作，同时必须配备所有必备的物理防护手段，才能使工作单元对人类而言具有安全性。此外它的安装启用期很长，笛卡尔机器人调试耗时五个月。而优傲机器人，从接收开始，安装启用只需要一个多月。

集成力控功能：

Paradigm Electronics选择优傲机器人的另一个重要原因是它本身具有力控功能。在抛光流程中，如果施加过多的力，表面产生的热量和效果将会结果大打折扣，而优傲机器人能够按照力控工作，因此是一项巨大的优势。当然，为了实现最终的生产结果，也可以使用力反馈系统的技术，但从成本角度来说这并不划算，这一整套系统的价格有时抵得上一整台机器人。

编程和使用简便：

另用户觉得惊喜的还有，UR10的编程相当简便。Paradigm Electronics的员工很快就学会如何用机器人做一些教学操作：他们可以将机器人移动到所需要的位置，然后用示教器执行精细动作。操作人员可以很容易地在菜单中找到程序，敲一下键盘，激活机器人，然后让机器人开始当天的工作。

Paradigm Electronics与UR10的第一次亲密接触结果令人满意，目前他们正在考虑如何将人机协作机器人应用到产线的其他场景，例如希望能够在操作各种油漆工艺的油漆工位使用它，同时还计划将机器人引入具有更多抛物线形状的新系列扬声器生产中。有了如此强大又简单易用的工具，将工人们从繁重的劳动中解放出来，生产效率提升了50%！

项目档案

名称：日产 汽车 横滨工厂生产线

公司规模：3200人

产品：发动机、电动和混合动力车的电机

行业： 汽车 和零部件制造

应用：搬运和上下料，拧螺栓

目的：解决产线节拍超时问题，提高生产效率

关键价值驱动：满足负载要求、灵活和安全

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案例背景：

日产 汽车 横滨工厂生产线是一家生产发动机、轴、电动 汽车 和混合动力 汽车 的电机的工厂，生产范围覆盖原材料加工到装配。为了提高生产效率，日产 汽车 对于生产线节拍超时问题进行了分析，并希望通过使用机器人来消除这一瓶颈。最终，优傲UR10人机协作机器人分别应用于两条生产线，使得工厂的整体生产效率得到提高，节约了因额外人工而产生的成本。

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挑战：

在发动机装配流程的进气管安装阶段，工厂遇到了这样的问题：工人的配置会根据产量变化进行调整，但每次调整的时长是不同的，这就导致有的工位间隔时间超出额定的时间界限，成为生产线上的瓶颈。因此，日产 汽车 决定尝试引入机器人，希望通过新的生产方式解决节拍时间超时的问题。

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解决方案:

为了测试人机合作可以达到什么程度，横滨工厂从一开始就使用了优傲机器人：由于工人所在的位置在传送带的对面，因此工厂希望与之配合的机器人不需要安全围栏。机器人需要运送进气管自重约为4公斤进气管，加上进气管手柄总重量约为6公斤，因此要求机器人必须能够承受这样的负载。在比较了其他机器人品牌之后，日产 汽车 选择使用UR10。

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日产 汽车 与集成商Kantum Electronics合作，快速学习了机器人的性能和使用方法后进行快速安装。除了用于部件搬运之外，日产 汽车 在另外一条产线上，为UR机器人手臂上安装了螺帽扳手，用于拧开NAD CAM螺栓。

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优点:

通过使用了新的生产工具，日产 汽车 解决了产线节拍超时的问题。并且从实际的使用过程感受到了机器人带来的便利。

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减少团队负担：

在实际使用的过程中，原先由于手工作业，因此工人要用人工搬运沉重的进气管，工作一天非常疲劳。现在使用了优傲机器人，替代人工把零部件搬运到工人面前，工人直接进行组装，这样一来他们的劳动负荷大大减少。

安全的人机协作：

由于UR机器人不需要安全围栏，因此工厂在使用的过程中可以灵活地设置工位，放心地让机器人与工人协同作业。这对于现有的产线布局也不会造成太大的变化，为项目的测试和开展节省了许多时间。日产 汽车 也因此考虑在未来将人机协作机器人投入到更广泛的应用中去。

轻巧易安装：

UR机器人自重轻，可使用100V电源，并且无需安装安全围栏。与之前使用的其他设备相比，日产 汽车 能够更加方便地进行生产调整。在一个应用案例中，UR机器人安装在配有脚轮的平台上，方便移动，这样的组合对于生产应用来说相当方便。

结构紧凑灵活部署：

工厂内部空间有限，安装空间也有限，因此日产 汽车 在选择机器人解决方案时要求机器人能够和工人共用空间。而且机器人无需固定安装位置，能够根据生产需求进行移动。

投资回收周期短：

基于两班制，日产 汽车 在使用UR人机协作机器人后在1年内就可以收回成本。原先因为紧急生产需求会需要增加人员，因此产生额外的人工成本，现在使用机器人之后能够灵活地满足各种生产需求，节约了人工开支。

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未来，日产 汽车 计划进一步扩展机器人的使用，尝试在各种场景下使用UR机器人。对于工厂来说，尽管工人的配置会根据产量变化进行调整，但可以通过将机器人移动到生产节拍超时的工位，来消除生产瓶颈。有了如此强大又简单易用的工具，工厂在灵活部署和提高生产效率上有了更多的想象空间！

项目档案

名称 ：大陆 汽车 电子

公司规模 ：500人

产品 ： 汽车 仪表板

行业 ： 汽车 和零部件制造

应用 ：拾取和放置，机床上下料

目的 ：解决生产线自动化，提高生产效率

关键价值驱动 ：编程简单、灵活和安全

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让我们跟着人机协作机器人专家优傲（UR）一起看一看这个 案例的详情 ：

案例背景：

与跨国公司大陆集团的合作是该行业中绝佳的转型案例。作为 汽车 领域的****，大陆集团是迄今为止自动化程度最高的制造商，并率先向工业 40 迈进。在 2016 年，该公司决定购买多台 UR10 协作机器人，进行 PCB 板的自动化制造和加工，与手动操作相比，转换时间降低了 50%（从 40 分钟缩短到 20 分钟）。

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挑战：

作为一家不断成长的公司，大陆集团在 汽车 行业拥有25 年的 历史 ，并一直专注于创新，并因此在与其他顶级公司的竞争中赢得了许多重要项目。西班牙大陆 汽车 的工厂经理 Cyril Hogard 谈起引入UR协作机器人的初衷时表示：公司在行业竞争激烈的背景下运营，主要挑战之一是提高生产率。2 年前第一次听说协作机器人时，他立即确信，协作机器人将凭借其集成简便、维护成本低和提高生产力的优势，成为大陆 汽车 在工业 40 中发展的基石。

解决方案:

西班牙大陆 汽车 公司选择优傲机器人，在制造过程中执行 PCB 板和组件的上下料及检测任务，这是一项单调和重复的任务，同时需要高度精确。

项目初期，大陆 汽车 安装了两台 UR10 机器人用于装卸 PCB 板和组件装配。目前已增加到六台 UR10 协作机器人，另有三个 UR10 项目正在进行中。

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大陆 汽车 的工程师们积极地投入到项目开发中，当开始第一个项目时大家知道这意味着，大陆 汽车 正在使用具有更现代机器人理念的协作型机器人从事开创性的技术工作，也预示着以自动化和工业物联网（IIOT）为核心的智能工厂的出现。

负责UR 机器人应用由工程师 Víctor Cantón尽管之前并没有机器人技术方面的经验，他仍然接受了挑战。在几个星期内，他就理解了 UR 协作机器人的基础知识，并能够开始编程。项目的早期阶段，在实验室内已经用一台优傲机器人进行测试、节拍计算和运动路径的规划，为简化和加快现场实施做准备。

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优点:

大陆集团的团队对于 UR 协作机器人在其生产线上的使用结果非常满意，产品优势在操作过程中显露无疑。

控制及灵活性：编程非常简单；所有的电子设备和机器人控制器被集成在中央控制器中，使他们在不需要外部专家的帮助下就可以重新编程。

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减少团队负担：协作机器人的到来意味着操作员的角色改变，操作员不再需要执行繁复的工作任务，例如将组件从一个工作站移动到下一个工作站。他们现在可以专注于可提高生产的技能任务。

降低成本：大陆集团在车间内实现自动化移动零部件，与手动操作相比，将转换时间降低了 50%（从 40 分钟缩短到 20 分钟），降低了运营成本。

安全：大陆集团的团队对与协作机器人相关的安全措施非常满意。例如，操作者可以在任何时间进入单元，并且当操作者靠近机器人时，机器人由于附加传感器停止而立即停止操作。

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对于大陆 汽车 西班牙工厂而言，最大的挑战来源于产能。协作式机器人之所以能成为解决问题的关键，在于它不是设备而是工具，能够像一位“同事”一样与现有的团队和体系紧密配合。无论是在产品安装部署，掌握编程，还是在安全性等方面都从用户的角度出发，更加简单易用，帮助用户尽可能降低各种隐性成本，让工具的使用“零门槛”。

UR机器人从安装、调试到投入使用， 只需很短的时间周期即可完成。一个小时就能重新部署UR机器人，而传统机器人需要至少一周时间; UR机器人只需要几周就可以开启一个新项目，传统工业机器人通常需要半年以上。快速的投产周期，有助于建霖更敏捷地应对市场需求的变化，提升产品竞争力。UR机器人目前在建霖生产线上的主要应用包括：

双臂机器人组装产品

两台UR机器人可协作完成产品组装。由于组装过程中工序较多，通常一台机器人难以达到机台利用最优化。而优傲机器人关节灵活、占用空间小的特点非常适合双臂配合应用场合。双臂运行共享工作空间，利用通信协调双臂动作的顺序，使得整个运行过程精准有序、灵活高效。

热板焊接机上下料

在执行圆盘焊接机上下料操作时，UR机器人采用双吸盘，圆盘工位一次完成取料和放料动作，整体动作连贯紧凑。UR机器人先由左侧磁铁吸取待焊接底板，焊接成品到位后，取下成品放入底板，最后将成品放置于右边堆垛。

产品装配

装配产品时，UR机器人先由震动盘出口处取螺母放入穴位，然后取放待加工产品，最后取出装配完的产品。由于装配工艺的要求，机器人TCP需多次转动方向。利用UR机器人每个关节±360度的超高自由度，轻松完成示教放置。

产品拾放

产品拾放过程中，在空间狭小的圆盘工作站上吊装UR机器人，由左右工人随机上料。螺丝拧紧后，UR机器人取下完成产品，再根据皮带线状况完成分拣投放。灵活的UR机器人使得生产线的改造和调整更加容易。

注塑取件、去浇口、热保焊及试气检测

仅仅使用一台UR机器人即可完成注塑取件、去浇口、热保焊、试气检测四道工序。在传统生产方式中，操作人员一次只能完成一道工序，半成品通过周转箱往后传递。UR机器人串联的生产工序，可有效节省人力并保证产品品质。

预放镶件

在预放镶件应用中，一台UR机器人可同时操作三台注塑机，工具端搭载六只夹爪，机器人灵活的手腕能快速切换到任意取料位置。利用肘部的超高灵活度，使工具从上方运动避免了水平方向的干涉。

机器人视觉拾取

UR机器人搭载视觉系统，用于位置杂乱零件的精确拾取，仅需将零件简单摆放在传送带上，视觉系统便能判断出零件的种类和位置，通过socket把信息传递给机器人。机器人便可完成定位拾取，大幅降低上料过程的辅助人力。

滑轨搭载优傲机器人注塑机取件

在移动滑轨上搭载轻型UR机器人，用于扩展机器人的工作空间。机台相距较远且不方便移动时，配合滑轨让机器人实现多工位操作。使用一台机器人就能够与多台注塑机实现自动化加工流程，有效节约成本，提高机器的工作效率。

打造安全工作环境 促进人机良性协作

在引用UR机器人之前，建霖有大量的工位是人工作业，在高度重复作业时，人脑会产生疲劳感， 而且部分工位有一定的危险性。当这些工位由UR机器人承担后，在安全的基础上，把工人们从繁重的重复劳动中解脱出来，不仅促进了人与机器间的良性协作，更大大提升了工作效率，保证了产品良率 。

人力资源合理配置 提升盈利能力

丹麦优傲机器人公司中国区总经理苏璧凯（Adam Sobieski）表示：

“

UR机器人操作简单灵活，无需对现有建霖生产线进行过多调整，即可轻松融入整个装配中。而便捷的编程设置，不再需要安排固定的工作人员进行长期维护，从而节省了人力成本。

”

UR机器人解放劳动力后，作业人员可以去从事需要发挥思考能力、更具附加值的工作，公司也不必填补其工作岗位。这样充分利用公司内部资源，实现人员的灵活调配，不仅有效降低员工流失率，更降低了人力成本，进而提升盈利能力。

建霖工业总工程师谢英伟先生认为: “人机协作机器人是工业制造中一股强大的创新力量，它为自动化生产赋予了前所未有的灵活度。随着人机协作机器人的不断发展，自动化生产将不再是长期不变、大批量、单一产品标准化制造的代名词，而是拥有了定制化、小批量、多品种制造的可能。因此，我们对丹麦优傲机器人的发展前景充满信心。”

京东物流集团基于云端柔性线边物流管控平台，将电商物流的工艺流程和管理经验移植到制造业中，运用大数据、人工智能及物流机器人等，在3C、 汽车 等制造行业实现两业深度融合创新发展。

一、做法和经验

（一）结合制造工艺定制研发多款物流机器人。重点针对3C、 汽车 、消费品等制造行业生产物料多、组合复杂、规格多样、出库流量低但线路多变等难点痛点，突破多种智能装备混合作业和物流灵活组单技术，研发线边高密度立体仓储系统，基于视觉激光混合导航的水平移动机器人等，实现柔性制造、敏捷制造。

（二）自主开发云端柔性线边物流管控平台。通过物联网、互联网、云计算、人工智能等技术构建云-边协同机制，将机器人集成控制、智能调度、算法等集成到云端平台，实现智能物流机器人复杂业务的智能化、数字化、自动化管控。通过智能设备网关实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换，统一不同设备、不同设备厂商、不同系统技术上的接口对接标准；通过智能边缘计算将智能物流设备数据聚合、优化、筛选进行本地化预分析，在边缘处对数据进行处理，保证实时交互场景下的响应要求，同时将高价值数据上传云端进行复杂业务处理，降低数据量的传输，提高服务器与边缘侧的通信效率。通过数据采集、数据处理、数据存储，经过自感知、自适应、自驱动的智能数据管控，提供在线实时运营分析及资源配置建议等。

（三）引入仿真技术和大数据算法实现管理精益化。仿真技术和大数据算法对于智能制造具有至关重要的作用，京东物流在原有成熟的电商物流数据与仿真团队基础上，组建专门面向智能制造行业的数据与仿真团队，实践检验可大幅缩短系统整体性能爬坡周期，助力精益化制造目标。

二、融合效果

京东物流自主研发的综合导航、智能机器人、调度控制算法等技术，特别是物流中心储位动态精准调配、任务优化调配和货物优化路径储运技术等在京东物流运营体系不断检验优化，并应用到制造企业赋能案例中，助力企业降本增效。如在服务某知名家电企业过程中，京东物流通过流程重塑、存储布局规划、系统管理标准化运营、自动化设备应用等综合解决方案，帮助该家电制造企业整体成本降低10%，库存利用率提升13%，作业效率提升20%，同步实现全程可视化运营。

一、《设计心理学1日常的设计》

①　日用品心理学

好的设计有两个重要特性：可视性和通用性。可视性：所设计的产品能不能让用户明白怎么操作是合理的，在什么位置及如何操作。通用性：所设计的意图是什么，产品的预设用途是什么，所有不同的控制和装置起到什么作用。

工业设计：是一种专业的服务，为为使用者和生产者双方的利益而创造和开发产品与系统的概念和规范，旨在优化功能、价值和外观。（注重外形和材料）

交互设计：重点关注人与技术的互动。目标是增强人们理解可以做什么，正在发生什么，以及已经发生了什么。交互设计借鉴了心理学、设计、艺术和情感等基本原则来保证用户得到积极的、愉悦的体验。（注重易懂性和易用性）

体验设计：设计产品、流程，服务，以及事件和环境的实践，重点关注整体体验的质量和愉悦感。（注重情感在设计的影响）

以人为本的设计：

体验设计 这是一些侧重点各不相同的领域

工业设计

交互设计

以人为本的设计 为了确保设计符合潜在用户需求和能力的一种设计流程

示能：物品的特性与决定物品预设用途的主体的能力之间的关系

意符：优良的设计对产品的目的、结构和设备的操作与使用者进行良好的交化

映射：表示两组事物要素之间的关系

反馈：一些让你知道系统正在处理你的要求的方式

概念模型：高度简化的说明，告诉你事物是如何工作的

系统映像：提供给用户的适用信息组合

1．示能是人和环境之间可能的互动。有些示能是可见的，另外一些不是。

2．预设的用途经常表现为意符，但经常模棱两可。

3．意符是一种提示，特别告诉用户可以采取什么行为，以及应该怎么操作。意符必须是可感知的，否则它们不起作用。

②　日常行为心理学

执行与评估的鸿沟

行动的七个阶段                                  设计的七个基本原则

1．目标（确定意图）                              可视性

2．计划（确定方案）                              反馈

3．确认（行动顺序）                              概念模型

4．执行（实施行动）                              示能

5．感知（外部世界的状态）                        意符

6．诠释（知觉作用）                              映射

7．对比（目标与结果）                            约束

1可视性:让用户有机会确定哪些行动是合理的，以及呈现该设备的当

前状态。

2反馈:关于行动的后果，以及产品或服务当前状态的充分和持续的信

息。当执行了一个动作之后，很容易确定新的状态。

3概念模型:设计传达所有必要的信息，创造一个 良好的系统概念模型，

引导用户理解系统状态，带来掌控感。概念模型同时包括可视性和评估行动的

结果。

4示能:设计合理的示能，让期望的行动能够实施。

5意符:有效地使用意符确保可视性， 并且很好地沟通和理解反馈。

6映射:使控制和控制结果之间的关系遵循良好的映射原则，尽可能地通过空间布局和时间的连续性来强化映射。

7约束:提供物理、逻辑、 语义、文化的约束来指导行动，容易理解。

三个层次

本能层次：本能

行为层次：学习能力之本

反思层次：有意识的认知之本

行动的七个阶段与三个层次的关系

                                               

除非你做的更好，否则不要批评

③　头脑中的知识与外界知识

如何将外部世界的知识与头脑中的知识结合起来

储存在外界的知识

不需要高度精确的知识

依靠约束简化记忆

记忆的结构

  短时记忆：储存的是当前的最新的经验或思索的内容

  长时记忆：储存的是过去的信息

未来记忆和前瞻记忆

外界知识和头脑中知识的此消彼长

自然映射

  最佳映射：控制组件直接安装在被控制对象上

  次好的映射：控制组件尽量靠近被控制对象

  第三好的映射：控制组件与被控制对象的空间分布一致

文化与设计：自然映射随文化而异

④　知晓：约束、可视性和反馈

约束：四种约束因素物理、文化、语义、逻辑

语义约束:利用某种境况的特殊含义来限定可能的操作方法。语义是；研究意义的学问

逻辑约束：空间或功能上的逻辑关系

案例：

门的问题

开关的问题

引导行为的约束力

互锁：防止操作者在操作时突然失去操作能力

自锁：保持一个操作停留在激活状态，防止有人过早的停止操作

反锁：防止某人进入危险的区域，或阻止事情发生

用声音作为音符

  汽车“拟真”发动机声音案例

⑤　人为差错？不，拙劣的设计

差错的两种类型：失误和错误

 

差错和行动的七个阶段

为差错设计

通过研究案例得到的设计经验

  增加约束以阻止差错的发生

  撤销

  差错信息确认

  合理性检查

  减少失误

从差错到事故：瑞士奶酪模型：冗余设计和多重保护措施

修补回复工程：在设计中消除或减少差错最好的新方法

应对差错设计原则

1．将所需的操作知识储存在外部世界，而不是全部储存在人的头脑中，但是如果用户已经把操作步骤熟记在心，应该能够提高操作效率。

2．利用自然和非自然的约束因素，例如物理约束、逻辑约束、语义约束和文化约束；利用强迫性功能和自然匹配的原则。

3．缩小动作执行阶段和评估阶段的鸿沟。在执行方面，要让用户很容易看到哪些操作是可行的。在评估方面，要把每一个操作的结果显示出来，使用户能够方便、迅速、准确地判断系统的工作状态。

⑥　设计思维

 

双钻设计模式（双发散——聚焦设计模式）

“发现”——“定义”——“开发”——“交代”

以人为本的设计流程

观察——激发创意（构图）——打样——测试——重复

以活动为中心的设计与以人为本的设计

为特殊人群设计

复杂是好事，混乱惹麻烦

标准化的技术

故意制造困难

唐>诺曼法则：产品开发团队的宣布成立之日，就已经落后于进度和超过预算

⑦　全球商业化中的设计

功能主义：致命的诱惑

创新的两种形式：渐进式和颠覆式

  渐进式创新：登山法，从现有产品开始，使之更加完善

  颠覆式创新：全新的创新，常来自能够衍生新功能的新技术

多余的功能，不必要的模式：对商业有利，对环境有害

二、《设计心理学2与复杂共处》

①　设计复杂生活：为什么复杂是必须的

“复杂”描述世界的状态

“费解”描述思维的状态

复杂的事物也可以让人感到愉快

适当的复杂性花费时间和精力去掌握是合理的，没有必要，令人费解、困惑和没有清晰构造的科技和设施，才值得我们去抱怨

②　简单只存在于头脑中

特斯勒的复杂守恒定律：把系统的一部分变得简单，那么剩下的部分就会变得复杂

简单并不意味着更少的功能

人们都喜欢功能多一点

复杂的事物更容易理解，简单的事物反倒令人困惑

③　简单的东西如何使我们的生活更复杂

简单的东西多了就会格外复杂，比如密码的管理

通过强制性功能来降低复杂性

④　社会性语义符号

站在街道拐角处用手指指着天看，很快就会有其他人跟着你一起向上盯着看

文化的复杂性

⑤　善于交际的设计

机器缺乏社交的态度

对使用方式的忽视会使简单而美丽的事物变得复杂而丑陋（设计竞赛中）

愿望线——人的需求线（）为了寻找更短的路线而被走出来的路

推荐系统——社会性语义符号构成的

支持群体是善于交际的设计的标志

⑥　系统的服务

解决服务的复杂性的唯一方法是。将它们当作系统，把全部体验作为一个整体来设计

  对体验进行设计——网飞公司与用户的交互

  服务设计的现状：我们对一个产品的整体体验远远超出了产品本身，这都与期望值有关：这取决去我们设置了什么样的期望值，当然还有期望值被满足了多少。

⑦　对等待的设计

排队等待的6个设计原则

1．提供一个概念模型

2．使等待看起来合理

3．满足或者超越期待

4．让人们保持忙碌

5．公平

6．积极的开始，积极的结尾

双重缓冲——双向结算通道（空间上）

            收银通道、汽车餐馆、咖啡店（暂时性）

设计队列

a 一个队列对应多个服务人员

b 编号分配法

c 有做针对性的协议时间

记忆比现实更重要（做完一件事后，就只剩下记忆了）

在等待中设计，体验设计

⑧　管理复杂：设计师和使用者的伙伴关系

基本原则：一套用于设计，一套用于应对

设计师的原则：驯服复杂——有针对性的交流和令人信服的概念模型

语义符号：引导正确行为的可感知的信号。是有效沟通的关键

组织架构：把工作任务构建成易于操作的的模块，其中每个模块都是简单易学的

模块化：分而治之

自动化有用的操作方法

1．强制性功能

2．鼓励和系统默认

3．学习的辅助工具

我们其他人的规则：积极应对复杂性、接受、分而治之、及时性学习、理解而不是死记硬背、观察其他人、使用生活中的知识：语义符号、功能可见性和强制性约束；制作符号、标签和标记；列表

⑨　挑战

销售人员的偏见

设计师与顾客的分歧

评论家的偏见

社交

与复杂共处：合作关系

  驯服技术需要一种设计师与用户之间的合作关系

三、《设计心理学3情感化设计》

①　有吸引力的东西更好用

三种运作层次：本能、行为和反思

进行头脑风暴时，通常要讲一些笑话或玩一些游戏来热身，过程不允许批评

②　情感的多面性与设计

本能层次的设计更多的强调产品给人的初步印象，着重于产品的外观触感等

行为层次与产品的使用及体验相关，包括功能、性能、可用性

反思层次，意识和更高级的感觉、情绪及知觉

      本能层次的设计>外观

      行为层次的设计>使用等愉悦和效果

      反思层次的设计>自我形象、个人的满足、记忆

③　设计的三个层次：本能、行为、反思

本能层次的设计是自然的法则，本能层次的设计原则是先天的，不分种族和文化

行为层次的设计和使用者有关，设计原则广为人知且不断被重复

反思层次的设计涵盖诸多领域，与信息、文化以及产品的含义和用途有关。

案例研究：全美足球联赛专用耳机

④　乐趣与游戏

以乐趣和愉悦为目的的物品设计：案例：Gooooogle

愉悦:

生理的愉悦：包括视觉、听觉、嗅觉、味觉及触觉

社交的愉悦：与其他人交往中获得的

心理的愉悦：人们在使用产品时的反应和心理状态（行为层次）

思想的愉悦：经验的反思，反思层次

从音乐、**和视频游戏三个方面展开论述

⑤　人物、地点、事件

人类总是想把事物拟人化，把人类的情感和信仰投射到所有的事物上。

电脑狂躁症——责备没有生命的物品

信任和设计——汽车燃油表

⑥　情感化机器

情感化物品

情感化机器人——小孩或一个动物的外形，再加上适当的身体动作，脸部表情

机器人需要具备情感以解决“死锁”现象

感知情感的机器人——测谎仪

诱发人类情感的机器——伊莱扎、克斯梅特，索尼机器狗“爱宝”

⑦　机器人的未来

阿西莫夫的机器人四大定律

1．第零定律：机器人不可以伤害人类的整体利益，也不可以在人类整体利益遭遇危险时袖手旁观

2．第一定律：机器人不可以伤害某一个人，也不可以在那一个人遭遇危险时袖手旁观，除非与机器人第一定律相冲突

3．第二定律：机器人不许服从人类的利益，除非这些命令与第零定律或第一定律相冲突

4．第三定律：机器人在不与第零、第一、第二定律相冲突的情况下，必须保护自身安全

情感化机器人和机器人的未来：含义和伦理议题

四、《设计心理学4未来设计》

①　小心翼翼的汽车和难以驾驭的厨房：机器如何主控

两句独白不构成一段对话：没机会给人讨论、解释或辩论的科技不是好的科技

马和骑手的案例：拉紧缰绳 ，骑手有更多的控制权；松弛缰绳，马有更多的自主权。

“共生”概念——房子与未来家具设备；人与机器的人机关系

②　人类和机器的心理学

人工智能研究者将智能设备的发展从冷硬的、数理逻辑和决策模式转换到柔性的、模糊的人为思考方式的世界

新个体的产生——人机混合体

目标、行动和感觉的鸿沟

共同领域：人机的基本限制（缺乏共同领域就是我们无法与机器沟通的主要原因）

③　自然的互动

内隐沟通可以被用来作为告知，但不会打扰别人的有利工具（通过声音、触觉、视觉、记号）

使用“示能”进行沟通（示能其实是设计者和使用者之间的沟通）

戴佛特的自行车案例：说明了一个很重要的设计法则>>可预测性

空间共享——公共空间设计的新方法

“风险补偿”当改变一项活动使它看起来比较安全后，人们就倾向于做更加危险的事，但由于两者相互抵消，事故率仍然保持不变

“逆向风险补偿”：让危险的活动看起来更加危险，实际上却没有那么危险

应激自动化——最聪明的物件是那些能与人的智力互补的，而不是尝试超越人的

恰当的应用机器智能和协作的优势，设计出真正的人机共生——这是人机互动的最佳境界

④　机器的仆人

“过度自动化”设备太好了，以至于使用者不需要太注意

“操作系统回路”人在自动化中承担的角色

“融入系统中”

⑤　自动化扮演的角色

自动化系统出现的错误

  错失：系统没有察觉到发生的状况，因此没有执行该做的事

  假警报：系统在不当的时候采取了行动>>降低人们对系统的信赖

智慧之物：自主或是增强？

  迈向智能自主，设计出使用者意向的系统

  迈向智能增强，提供有用的工具，让人们自己决定在什么时候、什么地方使用这些工具。

设计的未来：有增强作用的智慧型物品

  挑战>>如何在生活中增加更多的智能设备来帮忙做事，弥补人力之不足，增加我们的生活乐趣、便利和成就感，但不会增加我们的生活压力

⑥　与机器沟通

反馈能提供正在发生的状况的关键信息以及我们应该如何处理的线索

人与机器之间的互动法则：

设计第一法则：提供丰富、有内涵和自然的信号

设计第二法则：具有可预测性

设计第三法则：提供一个好的概念模型

设计第四法则：让输出易于理解

设计第五法则：提供持续的感知，但不引起反感

设计第六法则：利用自然映射，让互动清楚有效

给设计师的挑战：使人投入与机器的互动之中，提供适量、自然的环境讯号，将人们解放出来。

⑦　未来的日常用品

设计：有计划地改变环境来满足个人和社会的需要

设计师必须是跨学科创新的通才

发展智慧型的自主机器不是未来唯一的方向，还有虚拟现实技术

比以往任何时候，设计者更需要了解他们的行为会带给社会什么样的影响

设计法则摘要

人类设计师设计“智能”机器的设计法则:

1．提供丰富、有内涵和自然的信号

2．具有可预测性

3．提供一个好的概念模型

4．让输出易于理解

5．提供持续的感知，但不引起反感

6．利用自然映射，让互动清楚有效

由机器发展出来，用于增进与人互动的设计法则:

1．简化事情

2．提供人们一个概念模式

3．提供理由

4．让人们以为是他们在控制

5．反复确定

6．绝对不要用“错误”来形容人的行为(人类采访者加上的法则)

高职院校智能机器人教学的探索论文

　高职院校开展智能机器人教学在于培养学生成为高级技术应用型人才，从而服务于一线的生产企业。因此，各大高职院校都积极响应智能机器人技术发展的号召，纷纷建立专门的智能机器人实验室，并在各个学科间开展智能机器人选修课，让不同专业的学生对智能机器人技术有所认识。智能机器人自身包含了许多的专业知识，是一门综合性的专业技术，例如，计算机电子技术、人工智能以及自动化控制等，高职院校通过开展智能机器人实践教学，让学生通过实践进行自主的创新学习，激发了学生学习兴趣，提高学生们的科技创新能力。该文结合智能机器人教育在高职院校的发展现状，阐述了智能机器人教学的必要性和适用性，从而提高智能机器人教学的质量。

　1智能机器人教学的优势

　11对我国科技的发展，教育事业科技创新具有非常重要的意义

　智能机器人最大的特点在于它是一门综合多个学科的应用型技术，所涉及的学科都与计算机技术、机械工程技术、人工智能技术以及设备自动化技术等实践类专业有关，对我国科技的发展，教育事业科技创新具有非常重要的意义。高职院校开展智能机器人教学，通过让学生对智能机器人进行设计和实际操作，掌握智能机器人系统的定义以及智能机器人内部结构和相关的控制技术等，有利于学生在后期的实践过程中，能够在控制设计和软件编制上对智能机器人进行开发。通过高职院校对智能机器人的有效教学，加强了学生对现代化机器人的认识，激发了学生学习的热情和兴趣，培养了学生创新意识。

　12通过开展智能机器人教学，能培养大批的高端技术型人才

　我国的经济发展和科技创新都离不开人才，以人为本是我国的基本方针，所以各大院校应该与时俱进，为国家为社会培养技能型应用型的高端人才。所以智能机器人技术要与高职院校的教学活动相互融合，增强学生的实践操作能力。我国的教育部门也应给予支持和鼓励，加大对智能机器人技术在各个高职院校的开展和普及，提高学生的就业率，此外，还应组织各大院校开展智能机器人科技竞赛，让学生们学以致用，培养学生的自主创新能力，为企业培养真正的专业技能人才，并更好的服务于社会。

　2高职院校智能机器人教学实践

　在高职院校智能机器人教学中，教师应重点开展编程教学，夯实学生的专业基础，并优化教学过程，注重实践教学，以提高学生的学习能力及学习水平，从而提高学生的社会竞争力，促进学生长远发展。

　21注重编程教学，夯实学生基础

　随着我国社会的发展，我国的教育事业也跟随时代的步伐，不断的进行科技创新改革，对于信息化和科技化发展的今天，人们的生活从计算机的应用过渡到智能化时代，所以，智能机器人教学活动的开展，不但为培养学生创新能力提供了平台，也为未来社会智能化提供可创造性发展空间。随着智能化机器人教学深入到高职院校的课堂中，学生通过实践的创新，方便智能机器人与地方传统产业的结合，从而真正为社会发展做贡献。智能机器人技术中最主要的部分就是程序，最复杂的就是编程，学生通过对智能机器人理论的学习，掌握智能机器人学习的定义、内部程序、软硬件设备以及编程环境，通过对智能机器人进行简单的组装和拆卸，结合理论知识，让学生进一步夯实基础。高职院校定期进行智能机器人教学的考核，设立难易不同的案例，激发学生的挑战意识，从而培养学生学习意识，并培养学生善于总结知识的`能力，从而提高学生的学习能力与学习水平，无论在今后的学习中还是工作中，都将有利于学生们的身心健康发展。

　22优化教学过程，开展实践教学

　随着我国教育事业的蓬勃发展，也促进了高职院校的长远发展，为培养学生实际操作能力，更好的发挥智能机器人技术的学科应用，各高职院校可以通过以下3种方法带动学生走进智能机器人的实际课堂之中。首先，将智能机器人教学与课堂教学进程相融合，其次，大力宣传并开展各类专业的选修课，尤其是工科类专业，通过讲解智能机器人的软硬件设施，以及智能的输入输出控制程序，让学生更好的将理论知识与实际操作相结合。再次，就是设置专门的智能机器人实验教学室，让学生们有充分的空间和时间动手实践，通过对智能机器人进行简单的拆卸和组装，研究智能机器人的传感器，激发学生的创新意识。教师可以通过实例，举例讲解智能机器人技术，并让学生参与思考和实践，巩固学生的知识，也达到学校的教学目的。再次，学生的实践操作比书本知识更能提高学生的设计兴趣，所以各高职院校可以针对典型的应用型实例，进行智能机器人技术的设计比赛，教育部门应给予高度重视，并设立创新能力的奖项，鼓励学生们勇于投身设计制作中，从而提升学生专业的水平，为社会提供实用性技能人才，为祖国科技的创新培养一批顶尖的专业技能型人才。

　3结语

　在高职院校，开展智能机器人教学对学生的发展具有重要的促进作用。学生通过对智能机器人的设计与实践操作，能够促进高职院校的专业建设，也使学校的教学形式和内容得到了丰富，所以，高职院校是学生学习和发展的平台，需要对智能机器人教学工作进行不断地创新，以满足学生的学习需求。创新代表着前进，学生的思想的创新，将会带来实践的创新，智能机器人教学模式的创新是教学改革的重点，对学生的技能提高有重要的意义。总体来说，在高职院校智能机器人教学中，教师通过科学教学，能够提高学生的专业水平，给国家和社会培养高端技术型人才，从而使学生在走出校园后能够更好地服务于社会。

　参考文献

　[1]郭温，姜维关于机器人在高职高专教学中的应用[J]国土资源高等职业教育研究，2006（3）：50-51

　[2]孙小进高职院校机器人实验室的创建[J]科技信息：科学教研，2008（15）：261

　[3]彭绍东论机61器人教育（下）[J]电化教育研究，2002（7）：16-19

　

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