產(chǎn)品人機(jī)形態(tài)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)對(duì)象是工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域所研究的兩個(gè)重要問題。目前，對(duì)技術(shù)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)理論的研究已經(jīng)比較廣泛和成熟。但是，傳統(tǒng)的“以功能為中心”的設(shè)計(jì)思想和方法依然存在廣泛而深刻的影響；由于未能全面而系統(tǒng)的考慮人、作業(yè)環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的作用和影響，“以人為中心”的設(shè)計(jì)仍然得不到充分地實(shí)現(xiàn)。 在此背景下，本文就產(chǎn)品的人機(jī)形態(tài)設(shè)計(jì)問題，以工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)品形態(tài)與人機(jī)工程學(xué)的關(guān)系為出發(fā)點(diǎn)，在深入研究人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)理論、人體測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)

2、分析理論、國(guó)標(biāo)人體尺寸理論、遺傳算法理論和產(chǎn)品形態(tài)的設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對(duì)人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品形態(tài)方面的應(yīng)用進(jìn)行了有益的探索，提出了產(chǎn)品人機(jī)形態(tài)設(shè)計(jì)的一種新思路和新方法。 本論文的主要內(nèi)容和成果如下： (1)人體的人機(jī)學(xué)參數(shù)是建立產(chǎn)品人機(jī)形態(tài)設(shè)計(jì)所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源，重點(diǎn)研究了以國(guó)標(biāo)GBl0000—1988《中國(guó)成年人人體尺寸》和國(guó)標(biāo)GB／T13547-1992《工作空間人體尺寸》為基礎(chǔ)的人體測(cè)量尺寸等人機(jī)學(xué)參數(shù)，分析了

3、人體的人體結(jié)構(gòu)尺寸和功能尺寸，研究了國(guó)標(biāo)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用情況。在應(yīng)用國(guó)標(biāo)人體尺寸數(shù)據(jù)和生物學(xué)部分相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，運(yùn)用概率和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，建立了人體尺寸變量的正態(tài)分布函數(shù)和線性回歸分析函數(shù)，提出了建立非國(guó)標(biāo)項(xiàng)目的衍生人體尺寸的具體方法。 (2)人機(jī)形態(tài)的設(shè)計(jì)是人機(jī)工程學(xué)研究領(lǐng)域的重要方向之一。以人體人機(jī)學(xué)參數(shù)的研究為基礎(chǔ)，建立了人機(jī)接觸面的人機(jī)交互形式、接觸點(diǎn)的構(gòu)成、人體接觸點(diǎn)的生理學(xué)性能、產(chǎn)品表面的物理特性和體壓分布

4、的內(nèi)容，研究了人機(jī)接觸點(diǎn)的特點(diǎn)、構(gòu)建方法，以及人機(jī)接觸曲面形態(tài)的約束條件等內(nèi)容，并在這些工作的接觸上建立了以NURBS為曲面形式的產(chǎn)品人機(jī)接觸曲面形態(tài)。 (3)作為一種魯棒的隨機(jī)搜索優(yōu)化算法，遺傳算法在離散變量運(yùn)算方面具有突出的優(yōu)勢(shì)。在利用這些突出特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了基于遺傳算法的人機(jī)曲面形態(tài)的運(yùn)算流程。分析了人機(jī)形態(tài)的基因編碼方法；提出了目標(biāo)函數(shù)和各種約束條件函數(shù)的構(gòu)建方法，構(gòu)建了適應(yīng)度函數(shù)；在經(jīng)過選擇、交叉和變異等各步運(yùn)算之

5、后，建立了基于遺傳算法的人機(jī)曲面形態(tài)設(shè)計(jì)方法。最后以座椅靠背曲面的人機(jī)形態(tài)建立為例，說明了基于遺傳算法的產(chǎn)品人機(jī)形態(tài)的運(yùn)算過程。該實(shí)例表明了基于遺傳算法的產(chǎn)品人機(jī)形態(tài)設(shè)計(jì)方法是可行的。 (4)基于遺傳算法的產(chǎn)品人機(jī)形態(tài)設(shè)計(jì)可以在給定的解空間中產(chǎn)生多種設(shè)計(jì)方案，并通過預(yù)先確定的評(píng)估函數(shù)或與設(shè)計(jì)師的交互對(duì)話，選擇合適的設(shè)計(jì)方案，在經(jīng)過多輪循環(huán)之后而獲得最優(yōu)的方案。由于該算法可以通過對(duì)約束條件和適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行調(diào)整，因此它能夠獲得較好的