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作者:鄭智銘(2002-10-07);推薦:徐業良(2002-10-08);最近更新:徐業良(2003-03-01)
附註:本文為元智大學機械系大三機械設計課程實作計畫。

機械設計實作計劃-足球機器人概念設計

在前一個project中,我們已經對足球機器人的顧客需求、設計目標等,做了仔細的思考,接下來則是開始要產生足球防守機器人的概念設計。我們首先可能得運用一下「視覺思考」,為我們的產品想像、敘述一個“故事”。以Johnnie Walker廣告為例,比賽開始全場肅靜,守球員正緊盯著冷靜地走向罰球點的Baggio,球一踢,守門員眼睛追蹤著足球在空中劃過的弧線,剎那間頭腦思考後決定了千百種軌跡中最可能的一種,守門員伸出雙手縱身檔球,在這短短十秒所發生的動作,是感官感覺、大腦思考、肢體動作等一連串的複雜交互作用所產生的一種藝術。

我們所設計的足球機器人也是如此,足球機器人必須感測、判斷足球的軌跡,經過思考後做出防守的各項身體與肢體的反應,在數百種可能的功能性動作之中,並不是每一種方式都是可行的,我們必須考慮在達成功能的同時,肢體與整體身體動作時是否會造成干擾、過重過長的雙手是否會過慢的反應時間?是否可能造成不預期的結果?這些問題的思考都可以在“故事”發展的過程中浮現。對整個“故事”有了完整的敘述之後,你便可以一步一步歸納出你的設計需要哪些功能、子系統等等。

(1)   構想你所要設計的足球防守機器人在防守足球時完整的程序,敘述一個詳細的“故事”,甚至包括開啟開關、肢體動作幅度等等所有你所想得到的小事。在你的“故事”中,重點在敘述你的產品“要做到哪些事(what)”,還不必敘述“如何做到這些事(how)”。

(2)   在你的“故事”中,你的產品要達成的大大小小功能包括哪些?哪些功能可以集合在一起,成為一個子系統?你的產品一共需要多少子系統?為每一個子系統取個名字。每個子系統的輸入、輸出為何?子系統之間如何產生交互作用?請用子系統方塊圖表示之。

(3)   在你產品子系統中,哪一個或哪幾個是“關鍵的子系統”?為什麼?針對這個關鍵子系統如何達到所需的功能提出概念設計,以簡略圖形和文字表達你們的設計概念,並敘述你們曾經思考過哪些設計概念,以及你們的評估的方式和過程。

(4)   關鍵的子系統概念設計確認之後,接著對其他子系統產生搭配之設計概念,以簡略圖形和文字表達。

(5)   根據前面的設計分析之後,開始構思你的產品“長什麼樣子”,包括各子系統在空間中相對位置、大略尺寸等等。以電腦繪圖或徒手繪圖方式將整個產品畫出來,並且加上文字敘述,完成你整個產品的概念設計。在這個過程中,先不要過度擔心技術上如何達成此設計,或者是否能達成此設計,後續作每一個子系統的細部設計時,還有許多修改的空間。

(6)   敘述在這個產品概念設計過程中你所得到的心得。