耦合仿生在产品造型设计中的应用研究

为提升产品仿生造型与自然生物原型间的耦合度,将耦合仿生引入产品造型设计过程,以提高产品仿生设计的高效性与准确性。采用拓扑结构分析法对自然生物原型进行特征层级划分,得到特征强弱排序,确定其典型特征;通过产品造型分析,确定产品设计要素及特征;运用生物美感耦合、实用功能耦合、象征语义耦合3种方法将自然生物原型的典型特征与产品设计要素进行耦合设计,得到设计方案;运用模糊综合评价法进行耦合度计算,确定最佳设计方案。以大白鲨与高速列车的耦合仿生设计为例,验证了耦合仿生设计在产品造型设计中的可行性和有效性。     

基于HID方法的家庭空气净化器设计

随着我国部分地区空气质量的不断下降,人们对室内空气质量的要求逐渐提升,空气净化器的设计受到广泛关注。分析了空气净化器的市场现状,发现小体积、大功率的产品较为空缺。结合健康工业设计的方法,通过对用户需求的分析,确定了设计定位;采用新的被动吸附式过滤技术对家庭空气净化器的结构和外观进行了创新设计,并研制出产品样机,为相关产品的创新设计提供参考。     

生物美感效应驱动的汽车轮毂造型耦合设计

为将生物原型更好映射到工业产品中，提升仿生设计的新颖性，将生物美感效应引入设计过程，并应用于汽车轮毂设计。在分析轮毂设计要求的基础上，通过心理学试验获得意象认知；运用专家权重法和数量化理论I类分析轮毂造型美感与设计要素间的关联性，明确轮毂仿生重点部位；将轮毂意象认知与生物原型进行匹配，采用拓扑结构分析法确定仿生原型特征层级排序，得出主要耦合因素；从语义耦合和造型耦合两个层面设计了孔雀形象轮毂方案；从功能角度出发，根据轮毂铝合金材料特点，采用ANSYS软件进行径向负荷有限元仿真分析；通过3D打印与用户测评，对仿生方案匹配性进行评价，验证其应用价值。结果表明：该研究方法可应用于轮毂仿生设计，有效拓展产品创新设计思路。     

离心选矿机意象仿生造型设计

为更好地提升国产离心选矿机的品质形象,平衡产品中形式与功能的关系,将仿生设计方法运用到离心选矿机造型设计中。以意象仿生设计为理论基础,对离心选矿机现状进行分析;通过选择仿生对象和造型特征提取,利用意象仿生设计方法实现仿生对象特征与造型设计要素的结合。根据STL水套式离心选矿机造型设计需求,给出初步概念设计方案,并通过综合评价确定出最佳方案,为相关产品设计提供新思路。     

基于变权分层激活扩散模型的产品设计知识动态推送技术

为了实现精确、动态的产品设计知识推送,提出了基于变权分层激活扩散模型的设计知识动态推送技术。分析了产品设计知识推送系统架构,建立了面向产品设计知识推送的变权分层激活扩散模型。以集聚关联分析方法获得设计知识节点的关联关系,通过层次激活扩散过程获得设计知识推送结果。结合设计人员反馈行为的分析,提出了设计知识单源与多源动态推送方法。通过在数控机床设计资源共享平台上建立的原型系统对提出的方法进行了说明与验证。     

基于C-K理论的产品仿生创新设计研究

为响应复杂设计的动态演变问题,构建一种基于C-K(Concept-Knowledge,C-K)理论的产品仿生创新过程模型。首先,研究设计元素的转化,规范问题空间-生物空间-技术空间(Problem-biology-technology,PBT)的描述。其次,利用生物学趋同理论及类比转移方法,提取生物原型的功能-策略-动作-结构各层次的知识属性,并获得解决工程问题的灵感启示。然后,基于C-K理论定义仿生设计空间概念及其算子操作,建立仿生算子操作流程模型。最后,通过多生物体知识各属性之间的融合,获取工程问题的多层次描述,进而得到多生物原型的产品可行方案。以管道机器人为例,验证了基于C-K理论的产品仿生创新过程模型具有良好的可行性。     

基于仿生计算的产品设计方法研究综述

生命现象蕴含了先进、完善的组织结构及运行模式,可为诸如产品设计等复杂问题的有效解决提供启迪和借鉴.仿生计算是新一代人工智能技术,它与产品设计相结合产生了一种新的现代设计方法--基于仿生计算的产品设计方法.该方法通过设计方法的仿生,对生物智能进行模拟,从而为产品设计提供新的智能解决途径.基于人工神经网络的产品设计方法、进化设计方法、基于群集智能的产品设计方法,以及免疫设计方法都是基于仿生计算的典型产品设计方法,尤其是后两种新兴设计方法,可以为产品设计提供新颖、有效的方法途径.仿生计算的集成是仿生计算发展的一个必然趋势,从而使得基于集成仿生计算的产品设计成为设计方法仿生的一个必然发展趋势.     

基于眼动跟踪实验的产品形态仿生设计研究

为解决形态仿生设计特征确定的问题,以认知学和仿生学相关理论为基础,将眼动跟踪技术运用于形态仿生样本测试,提出一种通过确定形态仿生特征来激发设计师产品造型创意的方法。以平地机造型概念设计为例,选用螳螂为仿生对象,通过眼动跟踪实验得到眼动路径、注视频率、注视时间和注视点数量等数据,以定量实验方法分析得出生物原型的典型形态特征排序,以此作为设计人员进行创意设计的重要参考。     

产品造型原型配置的知识推理方法

为完成产品设计中造型要素的配置,分析了产品设计中造型原型的应用问题,提出了产品造型原型配置的知识推理方法。以信息驱动设计的思路对产品造型进行分解和描述,提出面向产品造型原型配置的领域本体模型,实现基于造型要素的产品造型框架构建和造型要素配置,并通过沙滩车覆盖件的研发实例验证了该方法的有效性。     

基于快速原型技术的产品成型研究

从快速原型的原理出发对快速原型技术的数据处理和工艺方法进行了分析和研究,并利用UG软件进行产品设计与开发,同时对产品模型进行功能分析,利用快速原型设备制作出产品的实体模型,在此基础上对产品设计方案进行了修改与设计评价。     

基于角色构建法的卫浴产品设计研究

用户是工业设计的核心内容,以卫浴产品设计为例,运用交互设计中的人物角色构建法,确定了用户的特征及对产品的使用目标、动机、行为和观点,并通过用户分析设计出系列产品,以满足用户对产品的特定需求,提高产品设计的成功率.     

多生物效应技术实现方法研究

经亿万年进化的生物已经具备了完善的结构、性状、原理和行为等生物特性,这些特性能为现实多种复杂问题提供有效解决机制。生物为产品设计尤其是仿生设计提供了原始素材,是创新的灵感之源。为充分利用已知的生物原型,进行系统化的产品仿生技术结构设计。建立多生物效应的描述模型,基于灰色聚类提出了生物—技术系统的特征聚类方法;研究生物功能技术实现的类比方法,提出了基于属性的生物-技术功能映射模型及多生物效应驱动的产品原理解构建过程,给出了基于特征聚类的多生物效应技术实现方式;集成上述研究成果形成了面向产品系统设计的多生物效应技术求解模型,并以纽扣电池扣圈装置创新设计为例,验证了本方法的有效性。     

基于自动化设计网格的产品定制系统的研究

采用浏览器／服务器模式和网格技术，构建了前台电子商务网站和后台自动化设计网格平台。通过命令流文件和产品设计属性文件将二者结合在一起，设计并开发了基于自动化设计网格的产品定制系统。在订单驱动下，系统利用产品配置和知识工程技术实现了大量已有产品设计知识的重用，使用网格技术实现了设计资源和计算机资源的动态共享，快速获得了正确的设计结果。最后，以观光电梯为例，建立系统原型进行了验证。     

基于多智能代理的产品设计自动化系统的研究与实现

产品设计对企业实施技术创新具有决定性的作用，从研究产品设计的基本理论出发，探讨了产品模型，设计过程模型和设计约束与控制模型，基于这些基本的信息模型，给出了产品设计自动化系统的一般描述，分析了系统的基本结构和行为模式，并在此基础上初步实现了一个基于多智能代理的产品设计自动化的原型系统。     

产品外形仿生设计研究现状与进展

创新是当前及未来发展的关键,而仿生是灵感来源的重要途径。仿生设计是工业设计中重要的研究方法,也是创新的重要手段。通过对国内外相关文献的研究,论述了产品外形仿生设计的相关概念,分析了产品外形仿生设计在形态仿生、功能仿生、结构仿生、肌理仿生、色彩仿生、意象仿生领域的发展,针对已有的产品外形仿生设计案例,提出了“自上而下”和“自下而上”两种设计过程,罗列了产品外形仿生设计中的主要方法。在产品外形仿生设计研究方法方面,提出了产品外形仿生设计的本体层、行为层和价值层三个层次模型,系统地探讨了产品外形仿生设计生物外形本征提取、产品外形设计与表达、生物外形本征与产品外形的融合三个方面的研究内容与体系结构,以及关键技术和存在的问题。针对仿生设计与信息技术的融合发展,提出产品外形仿生设计的研究热点和发展趋势。     

一种新型产品设计过程模型及实现方法的研究

针对传统瀑布式产品设计模型前期工作周期较长、耗费资源较多、难以满足订单式设计生产等问题，开发了一种包括产品策划、产品设计、产品验证、产品生产的4阶段产品设计过程模型，提出了一种利用快速原型实现产品前期策划和概念设计的方法，分析了快速原型的要求、快速原型库的结构、构建工具、构建方法以及数据转换技术。利用该方法，可以加快产品开发速度、减少开发风险，提高产品的市场竞争力。     

基于龟壳结构的深孔钻床床身筋板仿生优化设计

生物体的结构能够以轻质高效的材料分布满足较好的力学性能,为机床关键件的结构选型提供了1种新方法。针对Z8016深孔钻床床身传统的筋板布局,结合乌龟壳结构的构型规律,利用结构仿生的方法对其进行了优化设计。首先对原型床身进行了有限元分析,根据其应力、变形云图结合龟壳结构的构型特点,确定了1种拱形与竖直筋板相结合的新型床身筋板结构,并对仿生结构进行了静力及模态分析。结果表明,相对于原结构,仿生型筋板结构的最大变形减少了11.11%,质量减少了6.44%,比刚度效能提高了18.88%,前5阶固有频率平均提高了3.27%,静动态性能均有显著提高,且实现了轻量化设计。     

产品造型的仿生设计研究

通过造型仿生研究,探寻提高产品造型艺术品质的有效途径,为产品造型设计提供参考与借鉴。在总结产品仿生中情感化设计和绿色设计等理念的基础上,分析仿生对象自然形态的属性及其应用特点,并阐明以抽象和简化为核心的仿生设计的基本方法,最后以长鼻子喷壶U-CAN为例,从形态、使用方式和情感等角度解析产品造型仿生设计的内涵。因此,造型仿生不仅仅是单纯的形态仿生,而需应用一系列设计理论,从行为、情感和文化等视角综合研究,以体现设计价值。     

敏捷制造环境下装配产品变形设计方法

为了获得满足顾客个性化需求的装配产品设计方案 ,提出了通过修改现有成熟零件的设计的变形设计方法。建立了描述装配产品构成零件之间配合关系的模型并识别出反映装配产品构成零部件之间尺寸关联关系的约束组。每个约束组的变形设计过程被归结为一个混合整数线性规划 (MILP)问题 ,而所有约束组的MILP问题的组合求解过程则反映了装配产品的变形设计优化过程。开发了软件原型系统并进行了仿真 ,仿真结果表明该方法能够在合理的时间内获得新的、可行的装配产品设计方案 ,可以作为装配产品设计方案的生成器 ,以缓解顾客个性化需求对产品设计带来的压力     

机械产品设计中的造型学研究

文中分析了机械产品设计中的造型学运用,以产品造型的美学法则为切入点,再以机械产品为主要设计对象,重点分类研究机械产品设计的造型元素特征和设计方法。针对几何造型、工艺造型和仿生造型进行设计分析,研究如何将工业技术和设计艺术结合统一,造就优良的机械产品。