可爱的配送机器人，能否打通室内外？

本文来自微信公众号：LEAPX（ID：LeapX-），作者：邓雨眠，原文标题：《前瞻性设计探索：无人配送机器人的未来》，题图为设计方案汇总

在2019年初，LEAPX刚成立不久，我们接到了一个前瞻性项目，想要重新构思无人配送的可能性：目前无人配送机器人/配送车分为室内和室外两种，各司其职，而我们的客户行深智能，目标高远，希望能设计出一款无人配送机器人，打通室内外的场景，让配送机器人能够将货物和外卖直接从商户送到用户的家门口。由于外卖配送是这个机器人的主要目的，我们把这个项目在内部称为Lunch Box。

为了了解这个行业，我们深入研究了目前人工配送的情况，对快递小哥进行当面访谈，设计师甚至还亲自做了两天外卖员，亲身体会了配送工作的细节和艰辛。

一、兼顾室内外是最大的挑战 

室外的无人配送车，为了能高速稳定地在室外复杂路况行驶，一般重心低，轴距比较长，轮子直径也比较大。这也导致了车的占地面积大，转弯半径大，不灵活，对于进入室内行驶是个很大的障碍。而室内的无人配送机器人，为了方便在拥挤的室内、电梯灵活通行，一般做的占地面积很小，高度高，方便用户拿取货品。而这种高重心，小轮距的架构又让这种机器人在室外路况寸步难行。

怎样平衡这两个互相冲突的需求，就成了Lunch Box项目的关键。

设计探索

在构思初期，我们发现婴儿车的大小和功能和配送机器人有不少类似的地方：他们都需要在室内外通行，对平稳度要求比较高，取放婴儿的人机交互和取放外卖也有相似之处。因此我们将外卖箱，婴儿车和iPad简单结合做成一个快速原型机，在室内外场景做了一些验证测试，得到了非常直观的体验和初步数据：比如机器人的高度对运行稳定性和取餐方便性的影响，轮子的大小是否足够应对各种路面，轴距宽度和转弯半径大致需要多大。

创意方向

我们尝试通过“变形”来解决室内外两种运行环境的问题：在室外是一种低重心，宽轮距的形态，进入室内后变形成轮距窄，高度高的形态。这跟外卖员在室外骑车，到了室内就走路这两种行动模式有点像。

概念#1

巧妙利用一个简单的剪刀形结构完成“变形”，在减少轮距和占地面积的同时将货物抬高，方便用户拿取。

在室外模式下像一个小车，室内变形后则像一只坐着的小狗。

概念#2

小车整体高度相对较高，仅通过后轮收缩减少转弯半径，同时稍微抬高货物仓，带来一定倾斜角度，方便取餐。

概念#3A

通过电机收缩前后轮，从而达到抬高货箱的目的，同时四个轮子相当于都有了独立悬挂，提高了越障能力。前方LED屏幕可翻开面向用户，方便观看与操作，运动过程中屏幕收起减少碰撞的风险。

概念#3B

在同样的变形方式下，我们还尝试了其他造型和开箱方式，区别于之前方案硬朗的风格，更具亲和力。

概念#4

概念四最大的优势在于能够保持底盘的稳定性，通过连杆结构将货物箱体抬起，而缺点则是只解决了取货人机问题，并没有解决转弯半径的问题。

概念#5

此外防止餐盒撒漏也是需要考虑的重点，通过增加一个摆轮，不仅能够防止爬坡时餐盒倾倒，还可以让机器人越过路崖。

最左为休眠状态，LiDAR和相机等传感器都收进了机身内得到了保护。中间为运动状态，可见中间一圈黑色区域（传感器）伸了出来。最右为弹出快递状态。

概念#6A

概念六则是较为保守的方案，这个概念整体体积较大，方便一次存储更多货物，提高单次运输效率，同时操作屏幕位置较高，机器人无需变形则可让用户可直接操作。相对重心较高，户外稳定性和越障能力相对较弱。

概念#6B

同样为较保守的方案，重心低适合在室外高速行驶，同时整体体积较小，虽然牺牲了运输容量，但这有利于在室内狭窄的环境里灵活运动，前方为转向轮，通过伸缩杆可抬高鱼眼相机传感器，避免被遮挡。

方案呈现

我们从中挑选出几款有深入设计价值的设计，制作微型模型以更直观地感受造型。

二、系统配合

不同于其他简单的产品设计，配送机器人其背后的运行系统也是关键的考虑因素，合理的规划设计将提高整套系统的运行效率，这需要设计师跳出产品设计，从全局出发思考整体设计。

全自动化不可能一蹴而就，其中必定包括很长一段时间的人机配合的过渡阶段，在一些外卖订单密度特别大的场景（如工作日的写字楼），可以让送餐机器人将外卖交付至楼下固定取餐架/货栈上，即可离开去执行下一个订单，提升效率。

我们也设想了未来不同大小的配送机器人之间互相配合的场景，让大的无人快递车进行较远距离的运输，到了社区后再传递给小配送机器人（或者通过快递驿站来传递给小配送机器人），完成最后一公里到达用户门前的运输，整个过程都可以自动化完成，无需人工干预。

此外我们还设想了临时基站的可能，方便机器人在等待顾客时进行短暂充电，甚至可以进行自动更换电池，减少机器人的空置时间，避免在配送高峰期出现机器人短缺的情况，提高整个系统的工作效率。

三、存储系统

不止整体系统需要考虑，机器人内部的存储空间也算是一个小系统，合理的、有目的性的空间规划将大大提高空间利用效率。

为了设计出合适的内部储物空间，我们购买测量了各种外卖打包餐盒，包括中餐、西餐、pizza、饮料等，并制作了储物箱模型，来测试各种外卖的储存。

根据测量结果，我们对整个储存箱做了模块化设计，分为外壳，内胆和隔板，可灵活搭配隔板来应对不同的订单数量/类型。整个内胆也可以取出进行清洗或更换。

为了适应人机配合的过渡阶段，让Lunch Box机器人能和现有的人工外卖配送系统无缝配合，我们也研究了现有美团、饿了么的外卖箱的尺寸，让外卖员能够更方便快捷地和Lunch Box机器人合作完成订单，比如可以将整个内胆及其内货物一起从机器人内转移到骑手包内。

得益于设计前的大容积载物考量，储物箱未来也可延展为其他功能模块的平台，可更换成安防、环境洗消、垃圾箱转运等多种服务模块，适应不同园区的需求，更为全能。

四、产品落地

上述大部分“变形”概念方案的落地成本和难度都比较大，在项目的预算和时间规划内无法实现。因此在考虑再三后，客户选择了相对保守简单的方案，取消了变形，选择了一个相对均衡的车身比例来适应室内外运输场景。

虽然感到可惜，但我们作为设计方也需要兼顾项目的预算与时间规划，为客户量身定做合适的设计方案。

于是我们对概念方案七深入细化设计，先从人机工学与工程合理性出发，与工程师密切合作，优先对整机尺寸、屏幕位置尺寸、取货方式、LiDAR高度、轮距、充电位置等关键设计点进行反复优化调整，确定了产品的整体结构框架。

产品的整体结构框架确定之后，工程团队也迅速做出了功能样机。而后设计师持续与行深的工程师合作，优化造型设计，并合力解决制作过程遇到的问题。

五、产品展示

最终在我们合作完成设计细节后，产品以布衣Citizen系列服务机器人亮相，于2021年在上海人工智能大会展出。

六、结语

至此，这个前瞻性项目就告一段落了。目前整个无人配送行业依然在早期小规模实验测试，还没有成熟能大规模应用的方案和模式出现。未来还有着无限的可能性，希望我们的这些构想能抛砖引玉，给行业带来一些启发，也期望无人配送的未来能早日实现。欢迎大家踊跃留言，交流经验和想法。

Design Team：Siyoon Kim， Yumian Deng， Yufeng Shang

Visualization：Barney Mason， Kaihuang Chen， Yushen Wang， Yaokun Wu

Client：Xingshen Technology

LEAPX是由前DJI Mavic“御”系列无人机的主创人员创业成立的设计工作室

本文来自微信公众号：LEAPX（ID：LeapX-），作者：邓雨眠