机电一体化产品创新的概念设计研究

提出机电一体化产品创新的概念设计全过程模型、创新层次与人机协同的关系、人机协同概念设计的关键技术。创新过程中可以程式化的部分由计算机来实现，而难以程式化的部分则由设计者来完成。指出在构造人机协同概念设计CAD平台时，刚愎自用模块化思想划分软件功能模块和组织开发过程，以利于系统的升级开发和高校、研究院所、企业的协调合作。     

鞋类产品和谐智能CACD系统研究

针对计算机辅助概念设计的瓶颈问题和关键技术,一方面给出鞋类产品的物元系统表示方法、鞋类产品概念设计中矛盾冲突模型和矛盾冲突解决的可拓工程方法以及可支持鞋类产品概念设计的可拓评价决策模型;另一方面提出面向CAD的CACD的和谐化智能化研制思想,基于SolidWorks系统开发和谐智能计算机辅助鞋类产品概念设计系统,即人机合理分工、人机友好交互、人机智能结合CACD系统。     

鞋类产品和谐智能CACD系统研究

针对计算机辅助概念设计的瓶颈问题和关键技术，一方面给出鞋类产品的物元系统表示方法、鞋类产品概念设计中矛盾冲突模型和矛盾冲突解决的可拓工程方法以及可支持鞋类产品概念设计的可拓评价决策模型；另一方面提出面向CAD的CACD的和谐化智能化研制思想，基于SolidWorks系统开发和谐智能计算机辅助鞋类产品概念设计系统，即人机合理分工、人机友好交互、人机智能结合CACD系统。     

基于逆向设计的产品可拓创意生成方法

为辅助设计人员进行产品创新设计,提高产品设计效率,借助逆向设计的思想,改进产品可拓创意生成方法,建立了一种新型的模型化与定量化相结合的产品创意生成流程化方法。根据逆向设计的思想界定新产品的整体设计目标,并建立目标的可拓模型,然后利用逆向分析方法,对实物的部件及其功能、结构进行数据获取,建立逆向分析过程中涉及到的实物部件、功能和结构的可拓模型。针对开发设计或变异设计,利用拓展分析方法、可拓变换方法和定量化的优度评价方法,生成多种新产品创意,进而解决产品设计中的矛盾问题,实现产品创新。形成一种新的产品可拓创意生成方法的一般步骤与流程,并将其应用于全自动装订机的创新设计中,得到多种有效的设计创意方案,验证了该方法的可行性,为产品的创新设计提供了新的思路与可操作的方法。     

产品创新设计的可拓推理设计方法

为解决产品设计中的模糊不确定性问题,将可拓创新方法引入设计过程中,提出基于可拓变换及推理的产品创新设计方法。在建立产品设计知识表示模型的基础上,通过基元的转化和推理解决设计问题,并研究了产品设计的可拓变换和推理的一般原则。将可拓设计过程模型和可拓推理机制应用于产品的功能设计和色彩设计中,分别得到对应于产品功能设计和色彩设计的可拓推理设计方法及流程。该方法完善了产品创新设计方法体系,可为产品设计提供创新解决方案。     

一种面向大批量定制的产品可拓设计方法

分析了大批量定制模式下产品设计的研究现状,提出了面向大批量定制的产品可拓设计思想。运用物元理论对大批量定制产品模型进行了重构,建立了面向整个设计过程的统一物元模型,并通过物元变换与拓展实现产品变型设计,最后对产品进行了优度评价。实例分析证明,可拓设计不仅满足大批量定制产品的多样化需求,还大大提高了设计过程的规范化和可重用性。     

基于公理化设计的产品方案设计可拓配置模型

针对具有多层次、多属性、创造性的产品方案设计配置,提出了一种基于公理化设计和可拓理论的复杂产品方案设计可拓配置模型。该模型通过设计实例建立复杂产品方案设计的公理化设计框架,从而对设计对象进行可拓变换、可拓数据挖掘并建立关联函数,提出了产品方案发散式可拓设计方法与蕴含式可拓设计方法,给出了产品方案设计可拓配置模型与算法实现过程。最后,通过实例对模型的有效性和可操作性进行了验证。     

面向产品创新的计算机辅助概念设计系统的研究

将面向产品外形、布局、人机工程学的产品概念设计的研究提到一个新的高度.本文将产品几何特征拓广为涵盖几何特征、工程特征、语义特征等三大内容的产品组件特征,重组为总体特征、布局特征、形状特征和人机特征,以三元组、条件约束集、多值依赖图建立组件特征模型,进而,建立了基于组件特征模型的产品信息模型,并研究了基于组件特征模型的产品布局设计技术、面向概念设计的人机工程设计技术,开发了一套计算机辅助概念设计系统.最后,以吸尘器概念设计为例,对本文提出的理论、方法、技术和系统加以验证,完成对机电信息一体化产品概念设计的支持.     

先进制造环境中人机协同机械手及信息集成技术研究

在人机协同机械手的体系结构、人机功能分析的基础上,针对某工程的实际需求,设计人机协同机械手并进行人机功能分配。为实现其信息集成,采用机电一体化的设计方法,并以人与机械手的信息交流为例,说明人机协同物流系统中信息集成的具体过程。     

基于人机工程学的一种动平衡机外观创新设计

为了实现一种动平衡机外观的创新设计、达到外观与功能并重,结合工业设计方法和产品开发设计流程,提出基于人机工程学的产品造型设计方法。探讨动平衡机外观造型的设计要素,对其整体造型、色彩、材料与工艺、环境等因素进行了研究,从人机工程学的角度进行了外观创新设计,以满足用户操作和使用的便利性,延长产品的使用生命周期。通过制作产品样机,完善了整体造型与细节特征,兼顾了"人-机-环境"系统的和谐统一。结果验证了设计方法的可行性,为相关产品进行此类设计提供参考。     

人机协同的物流系统研究

针对现代工程技术领域人机一体化系统理论的发展和人机一体化柔性制造系统的研究，提出了先进制造环境中人机协同物流系统的概念，给出了人机协同物流系统的概念模式和体系结构，分析了其中的人机功能分配和人机界面的特点，探讨了人机协同物流系统的设计方法，并简要介绍了一个应用实例。     

面向协同设计的机械产品全生命周期综合评价研究

产品全生命周期综合评价是实施协同设计的关键技术之一。本文在对面向协同设计的机械产品全生命周期综合评价研究之后,提出了面向协同设计的产品综合评价体系结构。从实现全方位、分阶段、多层次、多目标的全面评价出发,论述了该综合评价系统的构成和主要功能模块等,深入分析了产品方案评价模型,并给出示例加以验证。     

基于可拓学的工业设计方法创新研究

为了解决国内工业设计方法缺乏原创性的问题,通过将可拓学创新方式与工业设计方法相结合,建立了用工业设计语言表述的可拓产品分析法与基于可拓产品分析法的可拓方案优选法模型,用于指导工业设计本土化创新。通过用本土化的设计方法指导国内工业设计创新,让国内生产与设计企业由关注产品自身的设计创新拓展到关注产品价值链的设计创新,增强工业设计在国内发展的适应性,以达到提高国内设计创新效率与增加设计创新产值的目的。     

可拓设计理论方法综述与展望

为了针对产品创新设计中的矛盾问题寻求最佳设计方案,提出一种可拓设计理论方法,该方法集理论、实践、科学、哲学和方法论为一体,具有设计目标清晰、冲突消解过程有序、方案输出结果满意等特点。通过分析比较发明问题解决理论、基于规则/实例推理、约束松弛、协商、回溯、可拓设计等常用于产品创新设计过程中的冲突问题消解方法,论述了可拓设计方法最大的特色在于模型化、形式化、定性与定量相结合,是一种智能化处理设计对象、设计系统的现代设计方法;系统介绍了可拓学和可拓设计的形成及相互关系、可拓设计的研究方法和设计原理,对可拓设计各步骤环节的研究现状进行了综述,论述了目前存在的不足及今后的发展方向与思路;阐述了可拓设计方法及其计算机实现的策略生成系统,对几种典型的可拓设计软件系统做了简要介绍;最后对全文进行总结,展望了今后的研究目标及需要解决的研究难点。     

人机智能协同在医疗康复机器人领域的应用

生物智能(人类智能)和人工智能(机器智能)各有所长,具有很强的互补性。借助各种人—机接口技术和方法,将生物智能和人工智能结合起来,使它们优势互补、协同工作,从而产生更强大的智能形态,并将孕育出重大的理论创新和技术方法突破。首先介绍了人机智能协同的主要研究方向、关键科学问题和主要研究内容,之后对人机智能协同在服务、医疗和康复机器人领域的应用及推动作用做了进一步介绍,最后分析了应用存在的可能问题和挑战并做出总结。     

产品创新设计建模技术研究

通过分析现有企业新产品开发模式，提出面向产品全生命周期的协同创新开发模型，重点研究该模式中的创新设计过程，提出了基于不同视角的产品创新设计过程统一模型，构建出计算机辅助产品创新设计的技术框架体系。     

物场分析的可拓方法研究

针对物场分析功能建模的局限性、抽象性和标准解使用的模糊性问题,提出一种基于物场分析与可拓学的概念创新设计模型。结合黑箱模型和组件分析法建立产品功能模型,获得不足之处。基于对应关系建立事元物场模型,结合标准解和可拓变换进行创新求解,采用可拓优度评价法实现方案优选。以自行车鞍座为实例,验证概念创新设计模型的正确性。     

《机械工程学报》英文版2004年第17卷第1期目次摘要预告

机械产品可拓智能概念设计 张国全钟毅芳张卫国 (华中科技大学CAD中心武汉430074)摘要:依据可拓学理论,提出了机械产品智能化概念设计功能设计信息模型(功能一行为动作一结构一环境约束)的表达方法与生成原理结构解的机理,分析了功能与行为动作、行为动作与结构之间的映射关系。在布料系统的概念设计上用此模型验证了设计过程的自动性和方法的有效性。关钮词:可拓学可拓智能概念设计可拓模型中圈分类号:TH122国家自然科学基金(59990470一2)和2001年博士点基金(2 0020457024)资助项目法来处理边界条件。由于多小波基函数在给定的层上不重盈…     

协同设计驱动的产品创新设计发展

为实现充分调动设计资源,为创新型设计与制造提供动力,阐述了智能制造环境下协同设计的内涵、协同设计模式与协同设计平台的功能要求。提出了产品创新设计中协同设计的关键技术:面向客户需求的协同定制模式、基于三维标注模型的异构信息协同、基于知识推送的设计资源协同、基于数字孪生的设计信息与物理信息协同。以航空发动机为例,阐述了协同设计技术在典型行业中的创新设计应用。创新设计离不开协同设计的推动,协同设计也应当服务于创新设计。     

考虑驾驶员操纵失误的车道偏离辅助人机协同控制

人机协同控制车辆是降低道路交通事故的重要手段之一,针对因驾驶员操纵失误而引发的车道偏离问题,提出一种基于人机协同的车道偏离辅助控制方法。采用模型预测控制设计的车道偏离辅助控制器可保证车辆在不同速度下稳定地跟踪车道线,通过求解跨道时间并设定其阈值有效触发车道偏离预警,控制辅助系统开启与关闭。根据驾驶员状态、车辆状态、车路相对位置关系实时决策驾驶员与辅助控制器协同控制因子,并由协同因子决定辅助系统的转向力矩。CarSim/Simulink环境下的联合仿真及基于CarSim/LabVIEWRT的硬件在环试验表明:与驾驶员单独操纵相比,基于人机协同的车道偏离辅助系统在避免车道偏离的同时使横向偏差有所减小;与无协同控制相比,人机协同降低了控制器对驾驶员操纵的干预,充分说明所提出的人机协同车道偏离辅助方法提高了车辆行驶的安全性及驾驶舒适性。