产品交互设计的理论与实践

产品交互设计是工业设计发展的新方向,对其研究现状进行研究有利于设计理论及实践的进一步发展;分析了交互设计与用户体验、用户研究、人机界面及用户界面的关系,分别从系统模型、结构模型和过程模型3个层面对产品交互设计的理论研究进行了梳理和比较分析,并对传统的产品交互设计方法和审美交互设计方法进行了介绍、对比和评论;在此基础上,对产品交互设计研究的发展进行了讨论,指出研究视角应从可用性视角转换到审美交互视角,建立多学科交叉的研究框架并界定相应的研究范围,而设计方法的发展则表现在3个方向上:移情设计方法的发展、场景分析法的完善和时间维度的引入。     

设计知识服务系统的知识获取

为了有效解决设计知识服务系统的知识获取问题，为设计者提供有效、准确的设计知识服务，从而提高设计效率，在分析涟波下降规则方法的基础上，提出了基于涟波下降规则的设计知识服务模型．并进一步分析了该系统的知识获取过程，结合不同类型的设计知识的特点，通过涟波下降规则有效的实现了经验设计知识的获取，在专家进行设计过程中可以及时对专家的知识进行获取、组织及应用，且通过和用户进行交互，对知识逐步进行处理和加工。使得能够向用户提供所需要的知识及服务。最后通过一个应用实例，验证了该设计知识服务模型的有效性。     

基于知识的数控机床ICAID系统的构建

将设计知识和用户知识的提取过程作为获取工业设计知识的方法,并以知识为基础构建数控机床ICAID系统中的知识系统;通过口语分析实验和意象尺度实验,得出工业设计师与工程师的设计思维差异以及构建ICAID系统所需的系统知识,即:关于组织、管理的系统知识与工业设计领域求解问题的系统知识;分析设计师与工程烫师对数控机床造型设计的认知过程,得出自上而下和自下而上2种不同的认知方式,提出对应的意象尺度图与草图器2种知识推理机制;结合设计经验知识与构建ICAID系统所需知识的类型和应用模式,研究ICAID系统的构建方式,提出一个能为用户解决数控机床工业设计领域问题的知识系统模型.     

基于VRML的交互式机构仿真系统研究

采用Browseer/Server模式，在虚拟环境下对机构的部件模型、各部件间的装配关系、运动关系等进行仿真。在服务器端，用数据库存取虚拟环境中参数和机构参数，用Java获取和传送数据来处理优化模型，并通过VRML节点控制场景。在客户端，交互界面和浏览器本身的交互性使用户能多方面观察虚拟场景并进行交互设计。实例表明，系统交互性、实时性好，实用性强。     

手指书写汉字识别系统中的指尖检测方法

为满足手指交互系统的需要,提出了一种快速、鲁棒的指尖检测方法,该方法首先分割前景,获得手的轮廓,然后采用网格抽样方法定位指尖的粗略位置,再通过环形特征匹配方法确定指尖的准确位置.实验结果表明,该方法检测指尖的准确率可以达到98.5%.将文中提出的指尖检测方法运用到新的手指书写汉字输入系统中,可以识别用户直接用手指书写的字符.     

基于 Android 平台的信息采集与远程显示系统研究

为提高农场主对温室集群信息的准确性和实时性, 提出了基于 Android 平台的信息采集与远程显示系统, 在 Android 平台上实现对温室大棚温度信息的采集与上传至远程服务器, 用户再通过 Android 客户端程序或者浏 览器实现对温度信息的观测, 从而大大提高了获取温度信息途径的便捷性, 用户可以做到随时随地实时获取。 该 系统首先将嵌入式 Android 平台通过 JNI(Java Native Interface)调用读取外置温度传感器数据, 并通过 Internet 将 采集数据上传至 LAMP(Linux Apache MySQL PHP)服务器; 再将运行 Android 客户端或浏览器访问 Web 网页, 通 过 Internet 从服务器获取数据显示给用户。 程序运行测试证明, 该系统运行稳定, 并具有很好的用户交互效果, 同时, 对信息采集端网络情况不佳时数据上传程序进行了优化处理, 实现了断网后在网络恢复时续传的功能。     

采用超图的微博群落感知方法

针对微博群落的识别与形成演化机理的获取问题,提出一种基于超图的微博群落感知方法.归纳微博用户的交互关系,提出以用户为节点、交互关系为边的微博用户交互关系超图模型;分析微博用户交互环境的情境特征,通过FP-TREE方法挖掘用户交互与情境特征的关联规则;根据关联规则对超图模型进行划分,得到具有相同情境的微博群落.以新浪微博为例进行了模拟验证,结果表明该方法能够感知导致微博群落形成的情境特征,且较传统数据挖掘方法能够更加准确地识别微博群落.     

基于用户评论文本情感分类的推荐算法ABFR

大数据时代,数据负载使得人们从互联网中获取有效信息的难度越来越大,单维度用户与系统的交互行为已经无法进行精确地推荐,而用户在系统中对物品的评论信息常常能够表达用户的情感倾向和兴趣偏好.利用自然语言处理的ALBERT模型结合BiLSTM神经网络来挖掘用户对物品评论文本中的情感倾向,将用户的情感倾向进行二分类并数值化代入到...     

面向虚拟装配的层次化交互手势技术

针对目前虚拟装配系统存在的用户体验不足问题,文中将手势识别技术引入虚拟装配的人机交互中,提出了一种面向虚拟装配操作的层次化交互手势模型;根据装配任务和交互模式的特点,提出了二级手势分类策略:先对交互手势进行初步分类再利用情境感知技术判断手势的类型;然后利用运动感知技术对手势的交互语义进行识别;接着通过对用户作业空间的手功能区感知来实现不同交互模式的自然过渡,从而降低用户在交互过程中的认知负担;最后通过自主开发的虚拟装配原型系统对文中提出的交互手势技术进行验证.实验结果表明,文中的层次化交互手势建模与识别方法能有效地增加虚拟装配环境中的人机交互效率和用户体验.     

基于压缩-激励网络双塔模型的卷烟推荐算法

采用压缩和激励网络(squeeze and excitation network, SENET)构建双塔推荐模型,针对卷烟消费推荐问题进行了研究.基于长期采集的包含用户、商品和历史交互信息的数据集,使用SENET双塔推荐模型对该数据集进行建模,以预测用户的卷烟消费行为.实验结果表明,基于SENET双塔构架的卷烟消费推荐模型在消费者与产品间的交互信息获取上具有优势;与传统的推荐算法相比,SENET双塔推荐模型具有更好的推荐效果.     

基于ICT切片图像数字化分析的反求建模方法

目的 建立复杂结构产品零件的反求建模方法。方法借助非接触测量设备获取产品零件的尺寸数据或图像，并通过分析计算和CAD软件等辅助工具，建立产品的几何模型。结果将新一代三维工业CT作为测量手段，对产品实物的切片图像进行数字化分析、图像边界提取和二维轮廓数据读取，并对生成的产品数字模型进行了误差分析。得到反求建模技术和三维产品数学模型。结论所得技术适合于小型、复杂和不可拆卸产品零件的设计和再设计工作；所得模型为产品进入再设计阶段奠定基础；应依据产品的结构特点和设计精度确定ICT切片采样分辨率。     

基于三维扫描振镜系统音圈电机的离散滑模控制

近 20 a 来,激光扫描技术被广泛应用于工业加工领域,三维扫描振镜作为一种更高效的激光加工仪器,其核心部件和关键技术主要依靠国外进口。 针对国内对三维扫描振镜系统研究较少,且在传统控制方法下,振镜电机普遍存在阶跃响应慢和控制精度低等问题,设计了一种基于新型趋近律与干扰补偿器相结合的离散滑模控制器,该控制方法有效补偿了外部的干扰,具有强鲁棒性。 首先,建立基于三维扫描振镜系统的音圈电机线性动力学模型,并对该模型离散化,构建其离散状态空间方程;其次,依据滑模变结构控制理论设计离散系统控制器;最后,通过 Simulink 搭建控制系统的仿真模型,仿真结果表明:1%和 10%的全行程阶跃响应时间分别为 2. 1 ms 和 2. 4 ms,10%全行程正弦信号位置跟踪的定位精度在 3×10-4 mm 以内,实现了对指令信号的完全跟踪,达到了工程应用要求,为高速三维扫描振镜系统的控制研究提供了新的思路。     

反馈式有源护耳器控制系统设计

对应用扬声器作为次级声源的角反馈有源护耳器的控制系统进行了分析。在此基础上设计了护耳器的控制器，并给出一种用于提高闭环噪声衰减量和改善闭环稳定性的二阶串联校正器。     

串联工业机器人机械臂的模块化组合式设计方法研究

针对传统机械臂设计方法存在灵活性低、能量消耗大且刚性差的问题,提出一种新的串联工业机器人机械臂模块化组合式设计方法。首先,设定不同模块局部坐标系,通过结构体数组方式对数据库进行存储。通过受力分析构建关节受力模型,选择关节部件选型;其次,利用装配数组生成方法将选择好的关节部件依据模块化组合式设计理念,设计成两件组件式;并分析机械臂工作空间。最后实验结果表明,采用所提方法设计的机械臂各模块输出力矩均符合设计要求,机械臂性能良好,不仅灵活性高、能量消耗低;而且具有良好的刚性。     

工业产品数字化模型的检索方法

提出了一种基于投影轮廓的检索算法.首先通过法面积计算,统计仿射坐标系下算术法面积,进行比较得到极大算术法面积和对应的向量,从而确定投射方向.将3D模型以投射方向为参考进行变换,然后向3个投射平面投射生成轮廓.这样2个模型的比较就可以转化成2D图线的比较,降低了模型比较的计算量,提高了模型检索的速度.结果表明,该算法有望在未来的虚拟现实、工业设计、动画制作、机械设计、CAD、影视等领域得到广泛应用.     

阵列声波接收换能器的隔声及防震设计

随着多极子阵列声波测井仪在各油田的广泛应用,阵列声波测井仪器在设计时不但要考虑机械结构的稳定性,更要考虑声波的隔声效果,避免声波沿着机体及个连接部分传播.用一维声波传播模型给出了一种隔声设计方法,对接收换能器阵列整体隔声以及各个换能器之间的隔声特征进行了分析,给出了隔声效果比较好的设计.     

人中耳听骨链置换数值模型

在人耳三维有限元模型的基础上,建立了听骨链置换三维有限元模型.模型中置换物将替代听骨链,将声音从鼓膜传递至镫骨底板.利用此数值模型研究了完全听骨链置换、锤骨保留与否及鼓膜重建对镫骨底板振动的影响.用数值方法解释了听骨链置换对传声的影响,以期为中耳疾病治疗及置换物设计提供力学参考.     

一种新颖的用于单相逆变器的重复控制器

单相逆变器越来越被广泛应用于不间断供电装置和其他工业设备中.为了让单相逆变器能够输出高质量及最低谐波总含量的正弦波电压,提出了一种新颖的数字重复控制算法.在这种方法中,重复控制器嵌套于状态反馈控制中,其中重复控制器能够消除周期性的扰动,跟踪周期或直流参考信号,实现无差跟踪.这里系统地阐述了该控制器的设计方法,并分析了采用该控制器的系统的稳定性.基于设计结果搭建仿真模型,仿真结果验证了该方法的有效性.     

Collaborative Design in PDM / 3D CAD Integrated Environment

Some key issues in supporting collaborative design in product data management（PDM ） system and 3D computer aided design（CAD） system integrated environment are analyzed. The general architecture of the integrated environment is divided into five tiers and employs the transparently integrated mode, with the mode, function calling and information exchanging among independent PDM and CAD processes are carried out via message translation /parse approach. Product layout feature（PLF ） model definition is presented, PLF model is used to represent design intention at the preliminary design phase. The collaborative design methodology employing the PLF model in PDM/3D CAD integrated environment is analyzed. The design methodology can speed up the design process, reduce the investment and improve the product quality.     

基于小波理论的平面叶栅优化设计

应用最优控制理论和Ｌａｇｒａｎｇｅ插值建立了任意回转面三元叶片的平面叶栅优化设计的数学模型。用小波理论求解此模型得到一批数值结果。结果分析表明小波方法较传统方法更加有效。