李定芳，吳競藝

（1.邵陽學院藝術設計學院，湖南 邵陽 422000；2.邵陽學院機械與能源工程學院，湖南 邵陽 422000）

1 研究意義與目的

我國是世界上最大的產(chǎn)茶國，茶葉生產(chǎn)具有悠久的歷史，長期飲茶既可陶冶情操，也有益身體健康。茶葉不僅是我國經(jīng)濟利益的一部分，也是重要的文化傳承，如今茶葉的生產(chǎn)與銷售活動更是遍布到全球各地。作為代表性的茶園機械，現(xiàn)有的采茶機器人設計大多偏重內(nèi)在結(jié)構(gòu)，少有基于人的認知和情感進行設計，因此，在采茶機外觀和交互界面上還有較大優(yōu)化空間。本文旨在挖掘機械美學的精神價值，用智能美學理解新時代，嘗試在人工智能時代的采茶機器人設計中，探討智能機械設計思維和機器設計的智能美學規(guī)律。

2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研

2.1 國外研究現(xiàn)狀

日本作為最先對茶葉采摘機械化展開研究的國家，其茶園機械化程度已經(jīng)趨于成熟。針對外觀造型的設計，Maike Nijkamp 和Julia A.Garde 將創(chuàng)新設計與社會的文化因素運用隱喻的手法巧妙結(jié)合、Warell A 通過設計文法分析將產(chǎn)品的存在價值進行等級劃分并匹配，最終提供合理的設計方案。而David Aaker 教授則把品牌的精髓、品牌核心內(nèi)容的識別與品牌內(nèi)容延伸的識別看做是品牌的三大特征，作為企業(yè)品牌識別理論的發(fā)展基石。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

茶葉雖然起源于我國，但是我國對茶葉采摘機械化的研究起步較晚。沈陽工業(yè)大學的張博（2020）使用RGB-D 相機在自然光照下拍攝，選用HSL 色彩空間，采用LabVIEW 進行圖像處理，秉勛用背景矯正法、質(zhì)心法、閾值分割法等多種方法對采茶機器人的茶葉識別技術進行研究。華北水利水電大學的胡慶勝等人（2020）對橘子和草莓進行目標識別，觀察每一張圖，將深度學習Mask R-CNN 神經(jīng)網(wǎng)絡框架應用于采摘機器人的視覺系統(tǒng)上，用于優(yōu)化環(huán)境復雜時的采摘識別系統(tǒng)。

目前，對采茶機的研究主要是基于結(jié)構(gòu)與功能，很少從美學角度對機械設備進行研究。由于機器視覺等技術隨著時代的發(fā)展不斷進步，以該技術為核心的機械化產(chǎn)品也快速發(fā)展，成為人工智能時代的標志性成果。單純依靠技術而忽視智能美學，己經(jīng)開始成為制約我國采茶機器人發(fā)展的主要因素。

2.2.1 市場現(xiàn)有采茶機分析

市面上的采茶機是多種多樣的，根據(jù)不同的情況和原理，采茶機有不同的分類標準。依據(jù)采茶機在使用后獲得的茶葉情況，我們將采茶機械分為選擇性采茶機和非選擇性采茶機兩種。從驅(qū)動方式來看，采茶機可以分為手動式采茶機、汽油式采茶機、電機式采茶機。電機式采茶機，操作方便，節(jié)能環(huán)保，可持續(xù)性強，噪音低且不像汽油式有污染，整體壽命高，但儲電量有限，受制于茶園環(huán)境。如果儲電系統(tǒng)增大，就會導致整機變沉重，給采茶機增加了額外的負擔。

2.2.2 我國茶園現(xiàn)狀

目前，我國茶園基本屬于密植型茶園，在管理上較為粗放。許多茶園還未開展機械化管理，只是依靠人工手動操作。在地形方面，茶園多丘陵，丘陵茶園零散，階梯相成，相鄰區(qū)域的高度差別較大，道路條件有待改善。這就導致茶園機械的移動困難程度大大增加，相鄰區(qū)域的機械轉(zhuǎn)移只能依靠茶農(nóng)們肩抗手抬，大大增加了工作人員的勞動強度和勞動負荷。

2.3 茶葉類別

茶葉有大宗茶、名優(yōu)茶之分。大宗茶就是普通百姓們可以消費的茶葉，而名優(yōu)茶則是在質(zhì)量和品質(zhì)上都有所不同的價格高昂的茶葉。大宗茶的采摘最主要就是滿足生產(chǎn)量，對向原料的選擇和驚喜程度的要求沒有那么高，通常為一次性采摘大量茶葉，統(tǒng)一搜集后進行制作。

3 人工智能時代的智能美學

設計從手工業(yè)時代開啟，經(jīng)歷了機械和電氣時代，一直以“物質(zhì)呈現(xiàn)”的面貌出現(xiàn)在世人面前。而信息化革命之后，計算機的出現(xiàn)使得設計從“物質(zhì)呈現(xiàn)”轉(zhuǎn)向“虛擬呈現(xiàn)”，特別是進入人工智能時代以后，設計從單一圍繞功能形式，轉(zhuǎn)向多種構(gòu)建與影響的“多向度”模式。

隨著機器視覺、人工智能等現(xiàn)代技術的飛快發(fā)展，機械化設備與人之間的關系有了新的定義，呈現(xiàn)出來“融合共生”的關系，通過計算機達到人機感知融合、行為融合、情感融合以及生物融合，從弱融合到強融合，人工智能技術的日益成熟帶來了美學新的定義與發(fā)展。

而目前的采茶機與人之間的關系還處于弱融合階段，但是隨著人工智能高技術研發(fā)正從感知融合到情感融合的快速邁進，其產(chǎn)品的強融合指日可待。

3.1 采茶機使用分析

考慮到目前茶園采摘人員文化程度不高、青壯年勞動力短缺等因素，采茶機械的原理應簡單易懂，易于學習和接受。第1 步，接通電源；第2 步，正確操作采茶機械，使用刀片對嫩芽進行切割；第3 步，搜集茶葉，將得到的枝丫統(tǒng)一吸入到搜集袋中。整個過程應安全合理，簡單易懂。

3.2 形態(tài)分析

現(xiàn)有的單人采茶機通常是平板模樣，類似撮灰斗。紅綠配色方案更是千篇一律，無法滿足智能時代下人們越來越高的審美，但由于其造價低廉，所以在市場上還是茶農(nóng)們的首選。

基于此，智能時代的采茶機械應該充分考慮使用者的使用需求。造型服務于功能，在設計前要先理清基礎功能。在采茶機的造型設計中，可以考慮海洋水波紋的形態(tài)，流暢、自然的線條更有利于使用者操作，還會使茶葉的采集更加穩(wěn)定、提高采摘效率。海波造型是造型與功能的有機結(jié)合。在顏色方面，考慮到使用者的心情，自然環(huán)境等，可選用綠白配色。綠白配色干凈清新，賞心悅目，綠色系屬于冷色調(diào)，還可以使操作者使用機械時冷靜沉著，避免出錯。配合著茶園的傾向，使人心情更加明朗，提高產(chǎn)品的價值功能。

3.3 人機工程學分析

在對采茶機進行設計時，應該充分考慮到人性化與智能化因素。考慮使用者的心情，以用戶為主體，要融合人作為自由體和社會體在機械作業(yè)時的情感認知和道德約束。因此，研制采茶機械應在做到完成采摘工作的基礎上，提高使用舒適性。采茶機械的把手作為與使用者密切接觸的部位，理應受到設計師的重視。在設計把手時，人機交互重點要考慮人手的使用狀態(tài)，兩端把手的承重應當平均，使采茶機械的質(zhì)量被左右手平均分擔，讓使用者可以長時間操作。

4 總結(jié)

總而言之，作為一款農(nóng)用機械，采茶機的功能、造價、使用成本等是核心消費因素，優(yōu)秀的外形設計可以使產(chǎn)品快速獲得市場認可，優(yōu)秀的人機工程設計能夠使使用者在勞動作業(yè)的過程中疲勞程度大大降低。以使用者為中心，回歸設計的本質(zhì)，保留基礎功能的同時圍繞用戶體驗與情感認知，而體現(xiàn)在產(chǎn)品功能與形態(tài)的關系上，可以表現(xiàn)為形式追隨功能、形式喚醒功能、形式映射功能。