以人为原型的设计自动化理论与技术研究

论文摘要

全球化经济竞争和信息化技术的普及使设计人员面临高效与高质量创新产品设计的挑战，自动处理大量设计信息并能辅助产生新产品概念的智能工具日益得到研究领域的重视。然而发明创造的神秘性和机械设计工作对经验的严重依赖性成为智能工具发展必须逾越的鸿沟。理论研究是先进智能工具开发的关键内容。 人类是至今为止唯一创新来源，人从事设计活动，是设计活动的主角，模仿人进行设计是设计自动化的主要途径之一。因此，本课题选择人为研究对象，深入探讨了创新设计自动化的理论与技术，对先进智能工具的开发具有重要的理论意义，对改进设计实践具有方向性的指导作用和实用价值。 本文首先系统综述了国内外产品设计理论和方法，现代主义设计哲学研究，产品概念设计的关键技术及其发展现状，进而阐明了该领域研究中存在的主要问题和未来研究趋势。 研究了人造物的产生发展历史，就人造物的不同结构进行了归纳，并且比较和借鉴了生物体的生命特征，提出了以人为原型的设计自动化理论，试图统一现存的设计理论和思想，进而研究了相关的设计自动化关键技术，开发了概念设计自动化软件系统LORD-DARFAD。通过实例阐述和验证了以人为原型的设计自动化理论思想和相应技术系统的正确性和有效性。 论文的主要内容如下： 在理论研究方面，综合运用分解重构理论、功能表面概念和广义定位原理，系统提出了以人为原型的设计自动化理念，初步综合了各种设计理论和思想在概念设计自动化领域的影响，为建立和开发可操作性强的概念创成设计方法和设计自动化系统奠定了理论基础。 研究了人造物由简单到复杂的发展历史，重点剖析了原始人造物的产生过程，在现有“机器是人类功能的延伸和替代”的一般哲学观基础上，总结归纳出“人造物是人体的延伸”的设计技术思路，结合分解重构原理，发展为“人造物从人原型上分解重构”的生长型的设计方法，为产品概念结构设

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 产品概念设计研究综述
• 1.2.1 产品设计理论与方法研究概况
• 1.2.2 产品概念设计研究及其关键技术
• 1.3 生物生长机制的研究
• 1.3.1 生物生长机理
• 1.3.2 产品概念设计与生物生长的比较
• 1.4 现代主义设计哲学的研究
• 1.4.1 功能主义
• 1.4.2 人本主义
• 1.4.3 机械中心论
• 1.4.4 以人为本
• 1.5 产品概念设计有待解决的问题
• 1.6 本文主要研究内容的组织安排
• 第2章 以人为原型的设计自动化理论及系统框架
• 2.1 以人为原型的设计自动化理论
• 2.1.1 人类智能和人工智能
• 2.1.2 两个公理
• 2.1.3 以人为原型的设计自动化理论
• 2.1.4 生长型概念设计方法及关键技术
• 2.2 支持以人为原型设计的理论基础
• 2.2.1 分解重构理论
• 2.2.2 功能表面原理
• 2.2.3 广义定位原理
• 2.3 以人为原型的概念设计系统框架
• 2.4 本章小结
• 第3章 面向LORD的人原型建模技术
• 3.1 人类对自身的认识
• 3.1.1 人的神经系统
• 3.1.2 人的感觉器官
• 3.1.3 人的运动器官
• 3.2 人原型综合建模
• 3.2.1 人原型的实体建模
• 3.2.2 人体的能量循环模型
• 3.2.3 人体的信息循环模型
• 3.2.4 基于生物流的人原型综合建模
• 3.3 基于人原型的机电产品建模
• 3.3.1 机电产品新结构概念
• 3.3.2 机电产品“生物”流分析
• 3.3.3 基于生物流人原型的产品概念原型
• 3.3.4 人原型的应用
• 3.4 本章小结
• 第4章 以人为原型的需求分析与应用技术
• 4.1 人类需求溯源
• 4.1.1 设计源于人的需求
• 4.1.2 人类需求的内涵
• 4.1.3 人类需求理论
• 4.1.4 人类需求发展
• 4.2 以人为原型的需求分析
• 4.2.1 以人为原型的需求分类
• 4.2.2 基于分解重构的需求表达模型
• 4.2.3 基于分解重构的人原型需求模型
• 4.2.4 以人为原型的需求分析实例
• 4.3 以人为原型的设计需求表达和应用
• 4.3.1 设计需求表达存在的问题
• 4.3.2 设计需求的可操作性分类原则
• 4.3.3 设计需求的表达和应用
• 4.4 本章小结
• 第5章 以人为原型的生长型设计自动化技术
• 5.1 以人为原型的生长型产品设计
• 5.2 产品结构模型和信息模型
• 5.2.1 功能表面的类型
• 5.2.2 功能表面编码
• 5.2.3 概念零件的表达
• 5.2.4 概念零件中的信息管理
• 5.3 基于功能模式的功构映射技术
• 5.3.1 功能模式的提出
• 5.3.2 功能模式的定义
• 5.3.3 功能模式的分类
• 5.4 以人为原型的生长型设计自动化流程
• 5.5 本章小结
• 第6章 系统实施与实例应用
• 6.1 LORD-DARFAD系统简介
• 6.2 实例应用
• 6.2.1 设计实例一
• 6.2.2 设计实例二
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的论文、参与的课题以及获得的奖励
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表