仿生设计中的功能创新研究

目的 为提升生物知识在产品创新中的应用,扩展基于生物知识的产品创新策略,提升和优化仿生设计成果,研究仿生设计中功能创新的基本原理和实现途径。方法 分析功能创新的基本要素、实现原理及其特征分类,将其与仿生设计的应用特征进行结合,归纳仿生设计中功能创新的主要类型,提出面向功能创新的仿生设计原理,最后进一步总结仿生设计中功能创新实现的关键技术,并结合具体的设计案例分别从以设计问题和生物原型为起点来论述仿生设计中功能创新的实现途径。结论 以功能创新为目标,为仿生设计提供了更加明确的方向,同时明确了不同类型产品所适用的仿生设计手法,实现了功能创新与仿生设计过程的结合,提高了生物特征在产品创新设计中的利用效率,可在进一步提升仿生设计成果质量的同时有效缩短设计周期。     

仿生设计在家用健身器材中的应用研究

目的研究仿生设计在家用健身器材领域的设计理念和应用方法。方法基于家用健身器材的发展现状,分析影响人们选择家用健身器材的主要因素,并从形态仿生、功能仿生、色彩仿生、环境仿生几方面入手,研究仿生设计在家用健身器材中的应用细节,结合具体实例,分析不同仿生设计带给使用者的心理感受。结论仿生设计在家用健身器材中的应用,丰富了健身器材的本体价值,平添了趣味性,在保留其自身功能性的同时,满足了使用者的精神需求,更易于被广大使用者接受和选择。     

爬壁机器人发展现状与关键技术研究综述

目的 随着爬壁机器人技术的发展,为解决其产品应用化问题,对爬壁机器人的研究进展进行梳理、分析和归纳,讨论未来的发展方向,为设计应用于高危环境和特殊场景的爬壁机器人提供思路和参考。方法 将爬壁机器人按移动方式分为履带式、轮式、足式及混合式,通过文献研究法对不同移动方式的爬壁机器人进行综述;将真空吸附、磁吸附、推力吸附等不同吸附方式的爬壁机器人进行对比,介绍了爬壁机器人自适应技术的研究现状及存在问题;总结并分析了爬壁机器人在工业、军事等领域的发展趋势。结论 总结了不同移动方式的爬壁机器人的国内外研究现状,分析了爬壁机器人不同吸附方式的优缺点,归纳预测了爬壁机器人的发展方向。     

可持续理念下藤编家具形态仿生设计研究

目的 为进一步提升产品的可持续性应用价值,提出了可持续理念下产品形态仿生设计路径,以藤家具为研究对象,探寻藤编家具的可持续设计创新。方法 首先,采用文献研究与田野调查相结合的方法,梳理国内外藤编家具的设计研究现状,总结藤编家具行业的现存问题;其次,利用问卷调研法确定用户需求及仿生对象,借助AHP(层次分析法)决策分析原理选择最佳的仿生设计元素,并应用可持续设计策略对藤编家具进行设计创新;最后,采用LCA(生命周期评价)进行设计方案的可持续性评估,确定了综合水平高的方案。结论 通过构建可持续理念下产品形态仿生设计路径,提出产品领域应用的可持续设计策略,并应用于藤编家具设计实践,结合用户调查和专家打分,从元素提取、方案设计和方案评估三个方面验证路径的可行性及有效性,为藤编家具的可持续创新提供新思路。     

包装容器的自然形态仿生设计

目的对市面上流通的包装容器造型进行分析。方法以仿生设计中的形态仿生设计理论和方法为基础,从包装容器设计的角度解读自然形态的美感。结论根据包装容器造型与自然形态之间的关系以及设计过程中所包含的创新成分的多少,总结归纳出具象、抽象、意象3种常见的自然形态仿生设计方法。论述了在消费者需求、商品特征、品牌形象、设计师风格、民族历史文化等因素的影响下,仿生设计方法的具体应用,并通过典型案例进行了详细的阐述。     

数字媒体艺术在动漫设计中的创新应用

在当前信息技术发展的时代背景下,孕育出了以数字媒体艺术为代表的新型时代产物,并在不断地发展完善中获得极高的关注度。从数字媒体艺术的整体架构来看,它能够将科技与艺术进行有机融合,同时也被应用到了人们生产和生活的多个领域,对于当下火热的动漫设计领域的发展也起到了很好的促进作用。基于此,文章从实际角度出发对数字媒体艺术的概念进行论述,介绍数字媒体艺术对动漫设计领域的重要性,并结合数字媒体艺术在动漫设计产业的应用现状进行分析,最后提出数字媒体艺术在动漫设计产业中创新应用的对策,以期为数字媒体艺术和动漫设计产业的有机融合提供一定参考。     

后仿生设计方法探析

由Peel休闲椅案例分析入手,探寻其理论依据,通过对比现有几种仿生设计概念,分析了Peel休闲椅的设计特点,进而提出了新的概念——后仿生设计。结合分析后仿生设计案例,并融合木材解剖学、木材纹理强化技术和重组装饰材料设计制造技术等研究成果,进一步归纳出后仿生设计的方法,包括仿机械加工形态法、仿物理处理特征法、移植综合处理特征法及仿珍贵材料切面法,以便为今后开展后仿生设计的研究和应用提供理论基础。     

栅格系统方法在网页界面设计中的应用研究

目的 研究栅格系统方法在网页界面设计中的发展现状、应用范式及创新途径。方法 从网页界面设计的特点与规律出发,分析其作为一种视觉传达媒介在交互方式与设计流程上的特性,研究栅格系统方法的基本原理及其在网页界面设计中的重要作用,结合对栅格系统发展现状与应用范式的归纳分析,探讨其在网页界面设计中的创新途径与发展方向。结论 栅格系统本质上是一种可以数学描述的界面设计方法,能够指导网页元素的布局与信息内容的组织传达,有效提升网页产品的用户体验。信息技术软硬件的发展对网页界面设计提出了新的要求,可以从典型栅格系统的扩展应用、响应式网页设计方法的推广完善等方向探索创新。同时,栅格系统方法能够从非结构化数据的处理、学习模型建立等方面,推动人工智能技术在设计领域内的应用。     

仿生设计在工业设计领域的困境及策略

从具象仿生、抽象仿生、功能仿生、结构仿生、材料仿生等目前工业设计领域中常用的“仿生设计”方法入手,结合设计实践中对各种仿生设计方法的理解和运用,揭示了部分对“仿生设计”的表面认识,分析了“仿生设计”在工业设计领域中由于多方面制约因素影响所导致的诸多问题和发展困境,指出对“仿生设计”的种种错误理解和肤浅认识,不仅影响到“仿生设计”在工业设计领域的发展,同时是对工业设计自身设计精神的极大否定,进而提出“仿生设计”在工业设计领域中的新策略和新思路,探讨“仿生设计”在工业设计领域的发展方向。     

基于情感仿生的交互设计方法研究

目的为拟合线下用户情感,基于仿生概念提出一种交互设计方法。方法以工业产品仿生设计方法、交互设计一般流程、用户个体心理三分法理论为基础,对移动应用产品中的情感仿生类型和关键特征进行研究。结论归纳出依据视觉细节、执行流程和场景氛围为不同交互设计对象的交互情感仿生类型,提出情感仿生交互设计概念框架和面向执行流程的情感仿生模型,并以音乐移动应用设计实例说明方法的可靠性和适应性,为交互设计师开发产品提供新思路。     

服务设计中的接触点:定义、研究现状与趋势

目的 在30多年的发展中,服务设计学科的研究目标从论证为什么需要对服务进行设计,以及对设计实践的分析总结,逐步转向对服务设计所需的理论框架、方法和工具的深入探索。接触点是服务设计核心研究领域之一,关于这一概念的理解和应用,对在服务设计领域建立可靠的研究和实践路径有着极为重要的作用。方法 通过综合调研国内外相关学术研究成果,梳理了“接触点”概念在服务设计领域的起源、定义、分类、意义、研究现状与趋势,有助于设计研究者在此基础上更好地理解、观察和设计复杂服务。结论 接触点是服务提供者与用户之间互动的联系点,具备实体性、交互性、时间性、体验性等多个属性。一系列接触点的整合体验构成了用户体验。同时,接触点是服务建模的中心材料和主要可设计构件,可以成为服务创新的源泉基点。接触点相关的理论研究及设计工具的开发是服务设计的重要发展方向。     

TRIZ理论综述及在轻工装备领域研究展望

目的针对轻工装备领域缺乏系统性的创新设计理论和方法等不足,运用TRIZ理论来指导轻工装备领域开展创新设计。方法对TRIZ理论的研究现状、基于TRIZ的深度知识获取、基于TRIZ的计算机辅助创新系统开发、TRIZ在我国轻工业领域中的应用等4个方面的相关研究成果进行整理,并深入分析。结论总结出TRIZ在轻工装备领域的研究不足,提出了轻工装备领域创新设计研究展望,指出今后面向轻工装备领域的创新设计研究重点、构建创新设计研究框架,为开展轻工装备创新设计提供了方法与思路。     

包装材料的创新应用方法

目的通过研究材料的创新应用方法,强调包装材料的创新设计不应偏重于加工技术的开发,也应注重对创新意识的培育,从而帮助包装设计树立更具创新价值和产能价值的地位,以创新性设计理念与创新性材料应用手法赋予产品更高的附加价值,提升企业品牌与产品的错位竞争能力。方法运用开放式思维方式,从多角度、多视点、多方利益入手进行研究,通过文献查阅、资料分析、跨学科比较、个案研究等多种方法,对包装材料各类创新应用的形式进行梳理,挖掘材料的文化与形式内涵,归纳总结出现代包装设计中材料的主要创新应用方法。总结得出4类组合形式,即解构的组合形式、打破习惯认知与思维定式的材料应用、运用仿生设计赋予包装材料感性色彩、应用新兴科技材料与技术。     

磁悬浮列车造型仿生设计研究

以仿生设计的理论为基础来指导磁悬浮列车造型设计,以期为列车车型概念提供灵感,提高列车造型品质,并满足车体气动性能的基本要求。首先,通过文献研究归纳了国内外以磁悬浮列车为主的轨道列车造型仿生的研究动向;其次,通过案例研究解析典型仿生设计系列车型案例,探究列车仿生对象的应用形式;再次,综合仿生设计与轨道列车设计的方法要素,构建磁悬浮列车仿生设计的一般程序,并基于车体线性趋势的仿生规律,以平鳍旗鱼为仿生对象,设计具有仿生特征的磁悬浮列车概念性设计造型方案;最后,通过初步的仿真模拟,得到该方案的空气阻力系数。通过将本方案与相关案例数据的对比,证明运用仿生设计可以满足磁悬浮列车造型对美学价值和气动性能的要求。     

转盘式多足仿生机器人的运动学分析及优化

为解决多足机器人控制系统复杂、加工装配困难的问题,设计了一种基于单自由度Jansen连杆机构的转盘式多足仿生机器人,并对其进行运动学分析和优化。首先,运用旋量理论对机器人的单条仿生机械腿进行自由度验证,并运用复数矢量法对仿生机械腿进行运动学求解,得到其足端运动轨迹方程及各关节的转动角度。然后,基于仿生机械腿足端的运动轨迹及其影响因素,分析了其优化方向。接着,提出了转盘式传动机构,并对仿生机械腿的转动关节和足端进行了优化,同时利用SolidWorks软件对转盘式多足仿生机器人的步态进行了时序分析。最后,制作了转盘式多足仿生机器人样机并分析了其在常规路况下的运动能力,验证了其可行性。结果表明,改变曲柄长度和机架水平倾角可优化多足仿生机器人的运动轨迹,使其更符合实际应用所需;转盘式传动机构与多条仿生机械腿的叠加,提升了机器人的环境适应性。研究结果为后续机器人系统的设计及工程应用提供了重要的理论依据。     

Bionic design methodology for wear reduction of bulk solids handling equipment

Large-scale handling of particulate solids can cause severe wear on bulk solids handling equipment surfaces. Wear reduces equipment life span and increases maintenance cost. Examples of traditional methods to reduce wear of bulk solids handling equipment include optimizing transport operations and utilizing resistant materials. To our knowledge, the so-called bionic design has not been utilized. Bionic design is the application of biological models, systems, or elements to modern engineering. Bionic design has promoted significant progress on the development of engineering products and systems. In order to use bionic design for wear reduction of bulk solids handling equipment surfaces, this paper introduces bionic design to bulk solids handling on the basis of analogies between biology and bulk solids handling. In addition, a bionic design methodology for the wear reduction of bulk solids handling equipment surfaces is formulated. Based on the bionic design methodology, two bionic models used for abrasive and erosive wear reduction of bulk solids handling equipment surfaces are proposed.     

一种多垛型机器人码垛系统的设计

目的实现码垛设备能够满足多种垛型和特殊复杂垛型码垛的作业要求。方法研制一种多垛型机器人码垛系统,根据具体的设计要求,选用合适的工业机器人;采用一次抓取分批次放置的整体方案,设计具有分箱单独夹持功能的机器人夹具;研究各种垛型图样的共性,提出一种基于垛型数据结构的机器人码垛编程方法。结果该码垛系统能够适应多种垛型和各种复杂垛型码垛的工艺要求,运行稳定可靠,大大提高了生产效率;所设计的垛型数据结构包含了机器人搬运过程中的全部信息,更改和修改垛型时,无需更改机械结构,只需在线或者离线更新垛型数据结构即可。结论该码垛系统对垛型的适应能力强,对相关码垛设备的研制具有一定借鉴意义。     

基于文献分析的机器人面部表情评估量表研究

目的随着机器人交互技术的不断发展,研究者们开始针对机器人与人之间的情感交流展开探索,机器人面部表情设计成为研究的热点。为了推动人与机器人的互动交流,研究者需要构造能够被人们接受的机器人面部表达方式。然而,到目前为止,关于人对机器人面部表情感知的评估机制还缺乏相对系统的分析和总结,因此,希望通过对机器人面部表情评估量表的分析和归纳,为设计师在不同情境下选择合适的评估方法,提供指导建议。方法采用文献调研方法,选取五十一篇相关文献进行综述分析,从而梳理和分析适用于机器人面部表情评估的量表。文献关键词包含机器人面部表情设计、机器人面部表情评估、机器人情绪评估量表等,文献主要来自于ACM、Springer、IEEE等数据库,文献发表的年度范围是1977~2019年。通过文献调研分析,提取了六类最重要的机器人面部表情评估量表,包括同理心量表、心理状态三维度量表、机器人焦虑量表、积极-消极自我报告量表、测量个体对机器人感知的量表和李克特量表等,详细阐述了每类量表中的具体形式及其变种。从设计要点、来源领域及评估角度三个方面分析了六类评估量表的特点。最后形成了机器人面部表情评估量表的适用建议。结论对机器人面部表情评估量表进行归类、总结,并且提出了每个量表的适用阶段和情境。