工業(yè)產品形態(tài)人機設計理論方法研究.pdf

1、形態(tài)設計是計算機輔助工業(yè)設計中至關重要的環(huán)節(jié)。產品形態(tài)不僅是保證產品功能的載體，也是決定產品人機性能的關鍵因素。在產品形態(tài)設計中，基于產品信息空間分析形態(tài)影響的人機性能，是解決產品計算機輔助形態(tài)設計的有效策略。本文在以下幾個方面展開了較深入的研究： 1．形態(tài)人機設計信息空間構架通過對產品形態(tài)設計的人機交互分析，將產品的形態(tài)分為人機形態(tài)和技術形態(tài)。研究了基于數(shù)據(jù)信息的產品形態(tài)設計的內部過程和外部過程，分析了兩者的構成和特征。針對涉

2、及人機性能的形態(tài)設計，提出了人機性能加入形態(tài)設計的方法。根據(jù)產品設計信息空間結構，構建了以抽象程度和編碼程度為變量的形態(tài)人機設計信息空間，用于產品形態(tài)人機設計的詳細規(guī)劃。 2．信息驅動的產品形態(tài)人機設計研究了信息驅動的產品形態(tài)人機設計方法，依據(jù)產品人機交互的過程及目標，給出了產品人機交互環(huán)節(jié)的人機性能要求。提取與人機性能有關的產品形態(tài)要素，分析其約束條件，設計了手機形態(tài)人機設計過程的參數(shù)化表達式。分析產品人機交互的過程和性能評價

3、、人體形態(tài)與姿態(tài)參數(shù)，研究了實例產品使用過程中的兩個關鍵動作：持握和按鍵。應用遺傳算法提出形態(tài)人機設計的求解算法，將產品形態(tài)人機設計歸結為若干優(yōu)化求解問題，解決了實例產品形態(tài)設計任務中設計目標多、約束條件多的矛盾。 3．形態(tài)人機設計的評價指標分析了基于感性工學的形態(tài)設計評價方法，從影響產品形態(tài)人機交互的角度，將產品的形態(tài)性能分解為人機因子和形態(tài)因子，選取了形態(tài)評價的指標因子。通過分析產品形態(tài)對用戶消費行為的影響，確定了評判產品形

4、態(tài)優(yōu)劣的形態(tài)要素及方法。選取手機樣本并分析手機形態(tài)要素，創(chuàng)建了手機形態(tài)要素描述表，給出了手機靜忿要素和動態(tài)要素的組成。依據(jù)手機形態(tài)要素描述表，對手機樣本的造型要素進行了編碼。 4．形態(tài)人機設計的評價模型通過調查問卷方式獲取產品實例樣本評價結果，以手機樣本造型要素編碼表中的類目取值為自變量，建立其多元線性回歸模型，得到的手機產品的類目得分。建立了兩種產品形態(tài)人機設計評價模型：基于數(shù)量化Ⅰ類理論對產品形態(tài)人機設計進行線性評價；基于G

5、A-PSO混合規(guī)劃算法實現(xiàn)了對形態(tài)人機設計的非線性評價。對兩種評價模型進行了比較，基于GA-PSO混合規(guī)劃算法的非線性評價模型優(yōu)于基于數(shù)量化Ⅰ類理論的線性評價模型，更接近產品市場的實際情況。 5．產品形態(tài)人機設計原型系統(tǒng)提出了基于Solidworks平臺的產品形態(tài)人機設計解決方案。以產品形態(tài)人機設計理論方法為基礎，兼顧產品整體形態(tài)和細節(jié)部件，開發(fā)了產品形態(tài)人機設計原型系統(tǒng)。以項目背景為依托對原型系統(tǒng)進行應用驗證，初步證明了基于產