人形机器人发展到今天，已经不仅仅是放在展台上给人看的展示品了，越来越多产品开始走向实际应用场景，需要完成行走、奔跑、搬运各种动态任务。特别是这次环球资源香港展人形机器人专区，我们看到很多企业都推出了能跑能走的动态人形机器人，这说明行业已经从技术验证走向实际应用。但随之而来一个设计问题，就是很多机器人静态放在那里看外形还不错，一走起来跑起来，外观姿态就显得僵硬不协调，看上去很不舒服。为什么会这样呢？很大一个原因就是外观设计还是按照静态思路做的，没有考虑动态运动时候的姿态变化，曲面线条没有配合步态运动做优化。要解决这个问题，就需要动态流畅曲面设计思路，根据运动步态优化机身轮廓，让外观在运动状态下依然保持自然流畅。

我们前一段时间参与了一个动态运动型人形机器人项目，客户要求机器人能实现快走和慢跑动作，一开始外观设计就是按照传统静态思路做的，机身线条都是从静态美感出发设计的，做出来样机静态看没问题，一走起来，腿部和躯干运动的时候，线条衔接就显得很别扭，姿态看上去不自然。后来我们重新调整设计思路，按照动态步态运动轨迹优化曲面线条，改完之后，运动时候外观姿态自然多了，整体观感提升了一个档次。这个项目做下来，我们对动态曲面设计有了很多实际体会。

动态曲面设计和传统静态曲面设计最大的不同是什么？静态设计只需要考虑一个静止状态下的美感，动态设计需要考虑整个运动循环中各个姿态下的美感，特别是关键步态位置，线条要流畅自然，不能出现怪异的转折和凸起。这对设计提出了更高要求，设计师不能只盯着一张效果图做设计，要跟着运动过程反复调整，找到兼顾各个姿态的最优曲面。

举个例子，人形机器人大腿部分，当腿迈出去最大幅度的时候，大腿和臀部连接位置，曲面怎么过渡才能自然？传统静态设计是双腿站直状态做曲面，当腿迈出去，这个位置曲面就会出现一个奇怪的角度转折，看上去就不协调。动态设计就要把迈腿最大幅度位置作为一个关键设计姿态，在这个姿态下调整曲面过渡，保证就算迈到最大角度，线条依然流畅。当然还要兼顾站立静止状态，最终找到一个平衡点，让各个姿态看上去都自然。

我们在那个项目上，为了调整大腿曲面，前前后后改了快十版方案，每次改完都做出来3D打印样机，摆在那里模拟不同步态姿势，反复看哪里不顺眼，再调整，最后才找到一个各个姿态都比较满意的方案。这个过程确实比静态设计麻烦一点，但结果很好，机器人走起来姿态自然多了，客户非常满意。

动态流畅曲面设计，有几个核心设计要点我们总结一下。第一个要点就是顺着肌肉运动方向设计曲线。人形机器人外形仿生人体，人体运动的时候，肌肉形态会跟着运动变化，虽然机器人不需要真的肌肉，但外观曲线可以顺着肌肉运动方向走，这样运动的时候，线条变化就自然符合人们视觉习惯，看上去就协调。比如小腿部位，人体运动时候肌肉收缩膨胀，外形轮廓有其自然的变化规律，我们设计机器人小腿曲面的时候，就参考这个规律，做出来的曲线运动的时候就自然。

第二个要点就是处理好关节位置的曲面过渡。人形机器人运动主要就是关节转动，关节位置是曲面变化最大的地方，也是最容易出问题的地方。很多机器人设计，关节位置就是简单两段直棱直角接在一起，一转起来缝隙大小变化很明显，看上去特别生硬。我们做动态设计，会把关节位置曲面做成渐变过渡，当关节转动的时候，曲面变化是慢慢过渡的，不会出现突然的转折，视觉上就流畅很多。当然这里要处理好外观和结构的关系，不能为了外观好看影响关节运动范围，设计的时候就要和结构工程师配合好，提前把运动干涉问题考虑进去。

第三个要点就是整体线条走向要和重心运动方向一致。人跑步的时候，身体重心会有自然的起伏，机身整体线条如果能顺着这个运动方向走，视觉上就会感觉到动感，看上去更协调。如果线条都是横横竖竖，和运动方向没关系，看上去就会觉得僵硬。我们设计的时候，会把机身侧面线条做一点微微的弧度，顺着运动方向走，这样就算静态放着，也能感觉到动感，运动起来就更自然。

第四个要点就是利用曲面光影变化增强动态感。好的曲面设计，在运动的时候，光影变化也会更自然流畅，不同角度光照下，曲面反射光线变化顺着运动走，视觉感受会更好。我们做曲面的时候，会反复在不同光照角度看效果，调整曲面曲率，让光影变化过渡自然，不要出现奇怪的高光断点，这样不管从哪个角度看，线条都是流畅的。

这里面有一个常见误区要提醒大家，就是很多人觉得做动态曲面就是把机身做得越圆润越光滑越好，其实不是这样的。过度圆润会让机器人失去辨识度，也不一定符合动态要求。动态设计核心是线条跟着运动走，该圆润的地方圆润，该有转折的地方还是要有转折，关键是转折要符合运动规律，运动的时候线条不别扭。不是越光滑就越好，适合运动步态的线条才是好线条。

还有一个误区，就是觉得动态设计只是满足视觉好看，对实际功能没什么帮助。其实不是这样，外观曲面优化好了，对运动性能也有帮助。比如跑步时候的风阻，流畅曲面比突兀棱角风阻更小，对提高续航和速度都有好处。特别是速度比较快的人形机器人，风阻影响还是挺大的，动态流畅曲面设计能降低风阻，一举两得，既好看又实用。

我们那个项目做完，客户测了一下，优化后的曲面比原来设计风阻降了差不多一成多，虽然不是特别大，但对于需要跑步的机器人来说，累积下来对续航还是有帮助的。而且消费者看上去觉得更自然更舒服，愿意接受，这就是最大的好处。

从行业发展趋势看，人形机器人动态应用会越来越多，以后会走进更多实际场景，完成各种动态任务，这个时候，动态外观设计就会越来越重要。消费者看惯了影视里面自然运动的机器人，对现实中机器人外观姿态要求也会越来越高，如果你的机器人走起来看着别扭，消费者就不会喜欢，就算功能没问题，市场接受度也上不去。环球资源香港展这一次，我们能明显感觉到，参展企业都越来越重视动态外观设计，大家都意识到，机器人要真正走向市场，不光要能走能跑，还要走得好看跑得自然，这就是进步。

谈到实际设计过程，我们有几个经验分享给大家。第一个经验就是一定要做实物样机来看，不能只看电脑上的3D模型和效果图。电脑屏幕上看着挺好，做成立体实物放在那里，换个角度看，可能就会发现问题，特别是动态步态，不同角度观感差别很大，一定要做实物样机才能发现问题。我们一般设计过程中会做好几轮3D打印样机，每一轮调整都打样看效果，这样改出来的方案才靠谱。

第二个经验就是多参考生物运动规律。人体或者其他动物运动了这么多年，进化出来的外形就是最符合运动规律的，我们做仿生设计，多看看真人跑步时候外形变化，肌肉怎么收缩，轮廓怎么变化，跟着这个规律设计，大概率不会错。我们设计那个项目的时候，找了很多真人跑步的视频，逐帧分析轮廓变化，然后对应调整机器人曲面，收获很大。

第三个经验就是结构工程师要提前介入。动态曲面设计对结构设计影响很大，特别是关节部位，你外观曲面做成这样，内部结构能不能放得下，运动的时候会不会干涉，这些问题要提前解决，不能等到外观设计完了，结构工程师说做不出来，那就麻烦了。我们设计过程中，结构工程师全程参与，有问题随时沟通，一起找解决方案，这样效率高很多，不会走弯路。

第四个经验就是多试验多调整，不要指望一稿就做成。动态曲面设计本身就是一个不断调整优化的过程，因为影响因素很多，各个姿态都要兼顾，不可能一下子就完美，所以要有点耐心，多改几版，慢慢就接近完美了。很多企业嫌麻烦，改个两三版就不想改了，结果出来效果不好，非常可惜。其实多改几版增加的设计成本不多，换来的是产品整体质感提升，非常值得。

现在中国人形机器人产业发展很快，技术进步很快，很多企业都能做出来能走能跑的机器人了，接下来就要比拼设计水平，比拼用户体验，谁能把外观姿态做得更自然更好看，谁就能在市场竞争中占据优势。我们江苏创品作为工业设计公司，很高兴能参与到这个过程中来，帮企业把设计做好，推动中国人形机器人更快走向市场。

这次环球资源香港展，我们看到了中国人形机器人产业的进步，也看到了设计方面还有很多提升空间。动态曲面设计是一个新课题，以前大家关注不多，现在市场需要了，我们就要一起探索，积累经验，把这个课题做好。未来人形机器人一定会走进更多应用场景，动态外观设计需求会越来越多，我们也愿意和更多企业一起合作，共同探索，让人形机器人不仅能走能跑，还能走得好看跑得自然，让更多消费者接受和喜欢中国设计的人形机器人。