智能標準套件在產(chǎn)品設(shè)計中的運用

摘 要：原型是設(shè)計人員用來推敲產(chǎn)品造型、功能、結(jié)構(gòu)、可能性等問題，并與相關(guān)人員交流的工具。由于簡單材料構(gòu)建的傳統(tǒng)原型在設(shè)計評估中還存在體驗、交互方面局限，所以由機械工程、信息技術(shù)、電子工程、傳感器應(yīng)用等多學(xué)科知識整合為一系列標準套件的原型應(yīng)運而生，剛好彌補了傳統(tǒng)原型在評估和體驗最終成型產(chǎn)品存在的缺陷。因此本文通過標準套件的構(gòu)建組成以及應(yīng)用實例這兩個層面來論述標準套件構(gòu)建產(chǎn)品原型如何為產(chǎn)品設(shè)計的體驗和評估提供更好的方式和方法。

關(guān)鍵詞：原型組件；交互；驗證

現(xiàn)今的產(chǎn)品越來越多的是機電組合形式，并且一定程度上具有智能化、程序化及自動化的特性。對于工業(yè)設(shè)計師來說，運用傳統(tǒng)方法構(gòu)建具有視覺效果的原型是易于實現(xiàn)的，如果希望進一步構(gòu)建具有互動體驗（使用體驗）的原型則并非易事，這必然要求設(shè)計師掌握運用工程領(lǐng)域的現(xiàn)代化技術(shù)知識。按照傳統(tǒng)思路，若要將這些機械工程、信息技術(shù)、電子工程、傳感器應(yīng)用等多學(xué)科知識整合到整個設(shè)計創(chuàng)新過程中去，并能快速構(gòu)建原型，那么必定要先學(xué)習(xí)程序語言以及如何撰寫微處理器程序等相關(guān)知識，這對設(shè)計師而言會是個難關(guān)；在機構(gòu)的設(shè)計組合上更是需要選擇合適的機構(gòu)組件、反復(fù)進行各種組合方式的測試評估等。對于缺乏相關(guān)背景的設(shè)計師而言，面對如此眾多需要工程學(xué)知識和技術(shù)語言、絕非短期掌握會有一定的難度。

由丹麥樂高集團推出的LEGOMINDSTORMS（樂高頭腦風(fēng)暴）套件、博創(chuàng)科技自行研發(fā)的創(chuàng)意之星，加拿大Vex機器人套件等，能夠?qū)⒃O(shè)計的思考與現(xiàn)代工程技術(shù)相融合，可以用于構(gòu)建產(chǎn)品用來實現(xiàn)同時具有視覺和觸覺功能的產(chǎn)品原型、為產(chǎn)品開發(fā)期間進行可用性評估、交互體驗提供實踐依據(jù)。這些標準的原型套件，不僅便于設(shè)計師快速掌握、自由運用，也可以為設(shè)計創(chuàng)新開拓新的思路，提升產(chǎn)品設(shè)計。

1 標準套件原型組成及構(gòu)建

（1）組建構(gòu)架的傳統(tǒng)搭建模塊。傳統(tǒng)的搭建模塊以LEGO為經(jīng)典代表，主要包括結(jié)構(gòu)件、聯(lián)接件和機械傳動部件等數(shù)萬種豐富的積木塊。

（2）作為控制中心的可編程模塊?？删幊炭刂颇K的主要功能為：接收和存貯計算機程序，獨立控制系統(tǒng)運行；具有多個輸出！輸入端口可采集傳感器的數(shù)據(jù)，并控制電動機及連接器件的運行。NXT是2006年9月發(fā)布的新一代可編程積木，模塊總共采用了32位ARM7微處理器和藍牙無線通訊技術(shù)，配有4個輸入端口、3個輸出端口和1個USB接口，如圖2。Arduino是一塊簡單、方便使用的通用GPIO接口板，并可以通過USB接口和電腦通信。作為一塊通用IO接口板，Arduino提供豐富的資源，包括13個數(shù)字IO口、6個PWM輸出、5個模擬輸入口。如圖1。

（3）傳感器與精確的伺服電機。觸動傳感器（圖1）：通過激發(fā)、釋放觸動傳感器前端的按鈕，可以進行記數(shù)。前端按鈕帶有十字孔，既方便安裝固定傳感器，也方便制作緩沖器裝置。

（4）編程環(huán)境。編程環(huán)境分為自帶的編程環(huán)境以及由第三方提供的編程環(huán)境。但兩者都是可以在Windowsxp等多環(huán)境運行。編程語言建立在C/C++基礎(chǔ)上的，其實也就是基礎(chǔ)的C語言，LEGO、Arduino等語言只不過把相關(guān)的一些參數(shù)設(shè)置都函數(shù)化，是設(shè)計師更方便掌握技術(shù)語言。

2 設(shè)計實踐

通過對標準套件構(gòu)建原型工具的學(xué)習(xí)，我們通過設(shè)計實踐進一步詳細說明如何運用。實踐內(nèi)容目標設(shè)定：現(xiàn)在的加濕器普遍都只能固定在一個位置進行加濕，為了均衡濕度，使空氣濕度保持在60%這個對人體健康的最佳值。所以我們重新對加濕器進行改良，希望它可以在濕度滿足要求的情況下自動移動到下一個場所進行加濕。為了實現(xiàn)加濕器感應(yīng)濕度移動加濕的功能，我們選取Arduino標準套件來構(gòu)建實驗原型，探索功能實現(xiàn)的可行性。

首先我們根據(jù)功能設(shè)計，選擇了Arduino標準套件的原型擴展板、面包板、不同顏色的小燈、濕度感應(yīng)器、電機、電池、底盤、滾輪。然后單獨連接，分別確認移動以及濕度感應(yīng)功能可實現(xiàn)。針對移動功能，我們先將面包板、原型擴展板、電機、電池、滾輪組裝，接著在電腦里安裝的編程環(huán)境下編寫移動的程序，并輸入到擴展板中，驗證程序輸入后是否可動。通過實驗我們確認移動功能已經(jīng)可以實現(xiàn)。

3 總結(jié)

通過利用標準套件構(gòu)建原型進行產(chǎn)品設(shè)計功能的驗證和推敲，使描述抽象的濕度檢測概念相較以往原型構(gòu)建的方式，有了更直觀有效的表現(xiàn)。在實踐的過程中，我們也發(fā)現(xiàn)涉及編程、機械、信息技術(shù)的知識也可以花費較少時間快速掌握。因此，在產(chǎn)品設(shè)計中充分運用標準套件構(gòu)建產(chǎn)品原型，不僅可以快速的解決功能驗證方面的問題，還可以擁有更好的互動性，更重要的是便于設(shè)計師快速掌握、自由運用，為設(shè)計創(chuàng)新帶來新契機，從而提升產(chǎn)品設(shè)計。

參考文獻：

[1]JamesFloydKelly.LEGOMINDSTORMSNXT.Apress Press，2006.

[2]DanSaffer.JumpingBarriers：UsingDesigntoAidTechnology Adoption.CarnegieMellonUniversity，2004.

作者簡介：吳作光（1974—），男，浙江溫州人，碩士，浙江理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院講師，研究方向：設(shè)計策略。