智能交互的认知哲学逻辑及设计评价研究

智能技术、产品和系统在生产和生活中日益重要,重塑了人类认识和改造世界的方式。基于认知哲学和技术现象学视角剖析人与智能物的复杂交互关系：探究由计算表征到具身认知的哲学逻辑进路;结合描述“人-技术-世界”具身、诠释、背景和它异四重关系的技术中介论,建立“人-智能物-环境”的智能场域结构与互动模型,分析典型人-智能物互动情境中的体化、嵌入、延展和生成认知理论;抽取智能交互设计要素,构建集成“具身认知、功能效用、情境价值”的多维设计指标体系;以可穿戴智能物为例,基于模糊综合分析实现对设计指标的重要性评估。以身体为核心、以智能物为中介、逐步延展于环境的智能交互场域模型的构建,为在人工智能时代发展新的智能交互设计理论及评价方法提供内在认知哲学逻辑支撑。     

智能汽车界面设计的人机自然交互研究

针对现有智能汽车同时存在多类交互体验方式的界面设计特点,以人机自然交互(Human-Machine Natural In-teraction,HMNI)为对象,研究智能汽车的多通道界面交互方式的特点。通过典型案例,定性分析主要人机界面交互方式,结合智能汽车人机界面交互评估指标体系与5级量表问卷调查,得到界面交互方式的高效性指标特征与用户对界面交互主要功能的评价。通过用户行为分析,研究了界面交互过程中的高频次行为、界面交互方式的系统平均响应时间与学习掌握时间,归纳出不同人机界面交互方式的特点,并提出了未来智能汽车界面的设计建议。     

智能产品交互设计研究现状与进展

人工智能与通讯技术的蓬勃发展促进了智能产品的进步,加速了产品设计的变革。从工业设计出发,通过对国内外相关文献研究,讨论了智能产品和智能产品交互设计的相关概念,提出了智能产品交互设计的本体层、行为层和价值层三个层次模型,系统地探讨了设计大数据、需求驱动与知识驱动的设计、产品设计方案生成与衍化、产品设计标准生成、产品设计方案评价生成等五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,阐述了智能产品交互设计中的主要方法。针对智能产品交互设计的发展,提出了智能产品交互设计的研究热点和未来趋势。     

冰箱的网络智能化交互设计策略研究

探索物联网背景下的智能冰箱交互设计策略,提升冰箱的网络智能化品质及交互体验。分析归纳当下冰箱智能化的局限性,找出设计痛点,并对智能冰箱交互系统及用户需求加以分析得出产品交互流程,并以此为基础构建产品功能架构。通过对智能冰箱的交互设计研究,提出了仓储式食材管理、大数据精准推荐以及智能适时提醒的冰箱网络智能化交互设计策略。     

基于多层功能认知与情景分析的专利规避设计

针对专利规避设计功能分析路径单一，规避设计求解过程受限问题，提出一种基于多层功能认知与情景分析的专利规避设计方法。根据多层功能形式以及功能涵盖的系统范围不同，与产品情景设计思想相结合进行专利规避设计。首先通过提取目标专利情境信息元素，以多层功能系统为关键情景行为阶段，构建技术系统功能情景行为过程；其次以产品技术系统生命周期为依据，分析技术系统情景变换类型与变换元素，确定新情景技术系统需求功能；最后以需求功能为目标，以多层功能概念为基准，应用类比设计思维进行功能求解，完成专利规避设计过程；以平衡车产品专利为例验证方法的可行性。     

工业物联网环境下隐式人机交互消息传播方法

针对工业4.0环境下人与周边物联网制造资源交互具有临时再配置、网络拓扑复杂多变的特点，以群集、社会化自组织的工业物联网智能设备为研究对象，构建简洁、高效的隐式人机交互机制。考虑人的因素对物联网节点交互的影响，引入设备社会化网络，提出了一种社会化设备对设备的隐式交互消息传播方法。以汽车轮毂的客户定制过程为例，进行了隐式交互分析；引入Caveman社会关系构建方法与概率模型，以消息完成率与体感网连接设备数量为指标，对所提隐式交互方法的性能进行了分析。仿真结果表明，与随机消息转发机制相比，所提社会化设备对设备交互的消息传播的最大平均完成率提高7%；在给定用户满意度条件下，周边直接连接智能设备数量可进行数值计算。研究结果为工业物联网环境下的人机交互系统参数选择提供了理论依据。     

基于需求分析和情境FBS模型的智能床设计研究

随着生活水平的提高和大健康理念的普及,功能单一的家具难以满足人们日益多样化的需求,智能家具成为新的发展趋势.基于以上背景,从用户需求分析出发,结合情境FBS模型,探索智能床的设计思路.首先通过访谈和问卷调查收集用户对于智能床的各种需求,并采用层次分析法对用户需求的重要性进行专家评价,采用Kano模型对用户需求的满意度进行用户测评,得到各种用户需求的综合重要度,筛选出关键性用户需求.其次以情境FBS模型为框架,依据关键性用户需求,进行智能床设计的"功能-行为-结构"映射,构建智能床的结构框架和相关技术原理.然后根据风格、造型、材料、色彩等家具设计要素,完成智能床的造型设计.最后采用系统可用性量表对智能床设计方案进行用户合意性评估,评分达到80分以上.研究表明:设计出的智能床在满足用户需求方面表现良好,验证了用户需求分析和情境FBS模型在智能床设计中应用的可行性和有效性,为智能家具设计提供了一种新思路.     

基于色彩序列记忆的适老化产品操控逻辑导示设计

为弥补老年人认知能力不足，提升老年人学习智能产品的操控能力，缩小老年人与新产品间的操控障碍，提出一种利用感官增强交互引导老年人操控产品的适老化交互设计方法；通过对视觉感官增强交互理论的梳理，提出基于色彩序列记忆的适老化产品操控逻辑导示设计过程；通过老年人操控一种腿部训练器的对比试验，验证了利用老年人对赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫的色彩序列的记忆，对操控器界面进行色彩化和操控逻辑导示设计的可行性，促进老年人识别操控器，学习新产品的操控方式，进而表明利用色彩序列规律可引导老年用户快速掌握新产品的使用。     

基于TRIZ及功能类比的产品概念设计创新*

介绍了类比源设计与功能类比作用原理,从两者作用原理及发明问题求解理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的相关性描述得到启发,提出基于TRIZ的类比源设计求解过程模型。首先,借助于所建立的产品功能结构模型,找出用户需求与产品各功能之间的关联性。其次,将用户需求权重值赋予相关的产品各分功能,从而得到产品功能相似度矩阵,再利用Matlab工具对该矩阵进行标准化,这有利于类比源设计与待设计问题之间相关性的定量化表示。最后,构建出一种基于TRIZ及功能类比的概念设计过程模型。以紫外光油烟净化机为例,对其功能类比源设计的功能相似度进行分析,并利用有效价值分析法对所获得的功能原理解方案进行评价,验证了所构建模型的正确性。     

基于TRIZ理论的儿童床创新设计

针对现代幼儿园中儿童床的空间问题进行讨论,并应用TRIZ理论对儿童床进行了创新设计。使用了矛盾矩阵表,找到相关的发明原理,并在此基础上进行二类比,得到新型组合床具。新的儿童床在午睡时可以打开使用,午睡后收起,从节省了幼儿园内的空间。在设计时考虑到幼儿的参与性与产品使用中的趣味性。     

面向绿色性能优化的产品族模块再设计优先次序识别

针对产品族绿色化过程中模块再设计优先次序识别问题，基于产品族层次结构模型提出功能模块通用性指标，以反映模块类型对再设计优先次序的影响；构建模块实例生命周期绿色性能评估模型，采用模糊层次分析法和灰色关联分析法来评价模块实例的绿色性能；以绿色性能评价值与通用性指标值之比来确定模块再设计优先次序；通过实例验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于用户体验的智能化妆镜设计研究

从用户体验的角度出发,对智能化妆镜进行再设计,帮助用户塑造形象。通过访谈法,观察法对用户的特征进行分析,根据化妆事件分析来挖掘用户需求,构建功能系统和任务模型,归纳总结出设计点。最终得到了智能化妆镜用户的特征与需求,构建出了智能化妆镜的功能系统与任务模型,给出了智能化妆镜的设计方案。     

适用于能源电源规划的全息数据智能交互方法

基于公共能源计量的大数据采集、分析、管理和控制的智能交互式终端,可将服务延伸至公共能源管理,对水、电、气等能源消耗进行实时采集、监测和控制.随着能源低碳化和供需一体化,以及能源互联网技术的发展和对国家环境的重视,全息智能互联设计电网运行模式将逐渐成为未来能源的主要运行方式.在此基础上,阐述了全息智能交互系统的特点和设计要点,接着探析了电力工程智能电网和微电网设计的方法.希望通过此次全息智能交互设计的探索,为今后的具体工程设计提供相应的理论依据.     

基于自动化控制软件的人工智能交互模型研究

针对传统人工智能交互模型语音交互性能较差的问题,设计一种基于自动化控制软件的人工智能交互模型,通过关联分析法对人工智能多传感器实施局部关联计算,并通过主成分分析计算融合目标的传感器影响系数,实现人工智能多传感器数据融合,结合框架表示、网络语义表示、产生表示、空间状态表示这几种知识表示法构建人工智能交互架构,在构建的交互架构基础上,基于自动化控制软件建立人工智能交互模型,主要利用自动化控制软件进行人工智能交互数据管理、人工智能交互图像处理、人工智能交互控制、人工智能交互通信,从而实现人工智能交互模型的构建。为了证明基于自动化控制软件的人工智能交互模型的语音交互性能较强,将几种传统人工智能交互模型与该交互模型进行对比实验,实验结果证明该交互模型的语音交互性能优于几种传统语音交互性能,实现了性能方面的突破。     

基于交互式遗传算法的轨道列车造型优化设计研究

面向轨道列车车头造型设计过程中的方案推演与评价调整的低效问题,基于交互式遗传算法开发了设计者与算法协作的交互优化技术。针对轨道列车造型的特征,设计了三线造型编码方法,实现了造型方案的批量化快速生成与优化。通过设计者提供的造型曲线框架,程序可自动完成方案种群的构建,实现造型约束,并可基于设计者的交互评价进行方案换代演化、交叉重组和变异等系列遗传操作。通过草图曲线的智能化识别与调整技术,降低了对设计者手绘输入曲线的精度要求,减轻了设计人员的工作量。设计者与智能技术的合理分工,拓展了概念方案搜索的广度,可提升设计效率。     

基于TRIZ和基因进化理论的产品功能原理创新

针对传统的功能定义对产品功能作用原理描述的局限性,提出一种基于特征的产品功能表达通用模型.通过对产品功能原理设计和生物基因进化方面类比结果的相似性分析,引入产品功能特征基因概念模型.阐述了产品功能特征的基因变异机理,包括重组、定位诱变、自发突变、转录及翻译等知识,揭示出产品功能特征基因模型在功能原理设计中的重要作用.最后,构建一种基于TRIZ与基因进化理论的产品集成创新设计过程模型,并以智能割草机器人调高机构装置为例对该模型进行了验证,获得了理想的产品功能原理设计创新方案.     

面向组合夹具设计的智能元件库关键技术研究

为了解决组合夹具设计过程中反复指定装配关系和添加附加特征繁琐的问题,本文提出利用凸凹特征描述元件的装配特征,由凸凹特征构成约束特征模式并利用元件之间的约束特征模式实现元件之间的自动装配。针对孔系夹具设计中出现的附加特征,利用自定义特征构建智能特征,并提出了智能特征的添加算法。最终利用智能元件与智能特征构建了组合夹具智能元件库,实现了组合夹具元件装配设计的智能化并能保证元件和工件之间设计数据的一致性。     

轨道交通工程总包技术应用探讨

总包技术自引入国内经过几十年的发展，已经形成了相对成熟的运行机制。但是，目前总包技术在轨道交通行业中并没有被广泛应用，各轨道交通主机企业需要充分发挥技术和产业链优势并统筹资源，加快实现智慧轨道系统解决方案的快速落地。为此本文基于顶层设计出发，提出了机电总包方案顶层设计理念，即以车辆为核心，将与车辆关联紧密的通信信号、供电、工务设备、场段设备及乘客服务等系统进行融合，形成顶层规划技术方案；同时发挥智能运维技术的长处，通过物理设备融合、控制功能融合、数据交互及价值挖掘等方式，实现车辆与其他系统之间高度融合和充分协同，构建智慧化、数字化的机电系统，确保项目实现全生命周期的智能管控和运维服务。本文对轨道交通工程总包技术应用具有重要的指导意义。     

基于情境感知的环境友好设计资源服务研究

介绍了情境感知的基本概念,讨论了情境类别、情境识别与获取.通过情境感知的环境友好设计资源模型建立,有针对性地归纳了情境感知主动服务,从而将设计资源智能地服务于用户.     

面向用户的电力服务资源智能信息交互系统设计

针对当前智能电网技术对电力服务资源信息交互水平的发展需求,在构建电力服务资源智能信息交互系统框架的基础上,提出一种面向用户的电力服务资源智能信息交互系统及方法,通过将智能监测终端、监测资源库、注册电力资源库、用户需求库与电力服务资源交互中心等核心技术模块进行有效集成,实现电力用户能够根据自身需求对电力服务资源进行定制的要求,并完成用户与电网系统之间信息的实时交互与高效衔接,可有效提升用户的用电信息交互体验水平,进而提高电力系统的供电服务质量,为实现智能化电网服务提供一定的参考价值。