計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互研究

摘 要：計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)，是伴隨計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)應(yīng)運(yùn)而生的。計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)，借助人機(jī)交互的方式能夠提高工作效率。隨著時(shí)代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)使人們的生活獲得了前所未有的改變，互聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，也將有更多的發(fā)展和探索，并將獲得更高的成就。本文首先簡(jiǎn)要介紹計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)及其人機(jī)交互，然后分析計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的重要意義以及其應(yīng)用，并簡(jiǎn)要分析計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；輔助工業(yè)設(shè)計(jì)；人機(jī)交互

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.035

計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)有所區(qū)別，在電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)之中，與信息化的融合要更為多樣，綜合性也更強(qiáng)，涵蓋了人工智能、模糊技術(shù)、人機(jī)工程、CAD技術(shù)等多重領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，極大程度的改善了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的局限性，在電腦協(xié)助下的工業(yè)設(shè)計(jì)具備著多重優(yōu)勢(shì)。在工業(yè)設(shè)計(jì)中，因?yàn)樯婕暗降沫h(huán)節(jié)較多，所以容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)上的不足，通過傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式較難避免這些不足的發(fā)生，而電腦協(xié)助下的工業(yè)設(shè)計(jì)可以彌補(bǔ)這些不足。同時(shí)，在人機(jī)交互過程中，人們可以更為輕松的使用機(jī)器，并且對(duì)機(jī)器進(jìn)行直接的控制，發(fā)揮出傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)方式所無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

1 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)及其人機(jī)交互

所謂電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)，是伴隨計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)應(yīng)運(yùn)而生的。電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)與工業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)合，期望于借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的技術(shù)更好的完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并且在實(shí)用和美觀方面有了更高的追求和提升空間。電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互，是通過人與計(jì)算機(jī)的交流來輔助設(shè)計(jì)。機(jī)器在人的命令下執(zhí)行操作，使機(jī)器具有智能屬性，為人的設(shè)計(jì)提供便利。隨著技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互成為了電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)?；ヂ?lián)網(wǎng)可以獲得大量的數(shù)據(jù)，通過電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)交互，使數(shù)據(jù)直接助力于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品會(huì)有更多的參考和選擇性。

2 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的意義

2.1 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互有助于提高工作效率

電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)，借助人機(jī)交互的方式能夠提高工作效率。因?yàn)椋谌藱C(jī)交互過程中，人們可以更為輕松的使用機(jī)器，并且對(duì)機(jī)器進(jìn)行直接的控制。在傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)過程是較為繁瑣的，在設(shè)計(jì)前期需要設(shè)計(jì)草圖，在按照草圖進(jìn)行實(shí)際組合時(shí)要進(jìn)行多種嘗試，才能確定最合適的效果。計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，極大程度的改善了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的局限性，在電腦協(xié)助下的工業(yè)設(shè)計(jì)，僅憑計(jì)算機(jī)就可以預(yù)覽設(shè)計(jì)的多種搭配方案，并在短時(shí)間內(nèi)挑選最合適的設(shè)計(jì)方案。因此，在電腦協(xié)助下的工業(yè)設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)人員節(jié)省了較多時(shí)間，降低了不必要的時(shí)間成本，設(shè)計(jì)人員可以傾注更多精力在設(shè)計(jì)本身。

2.2 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互有助于提升產(chǎn)品質(zhì)量

完整的工業(yè)設(shè)計(jì)流程中包括許多步驟，每一步驟之間良好的配合，才能完成產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)?；陔娔X協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互，在設(shè)計(jì)工作效率上得到大幅提升，因?yàn)闀r(shí)間成本的降低，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)節(jié)奏在條理性上有所提高。在計(jì)算機(jī)技術(shù)作為輔助的工業(yè)設(shè)計(jì)中，通常只需要借助鼠標(biāo)或者鍵盤，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造，就可以完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。在工業(yè)設(shè)計(jì)中會(huì)涉及到許多數(shù)據(jù)，只有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度越高，設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)程度也就越高。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式需要反復(fù)的嘗試和較為復(fù)雜的計(jì)算來獲取數(shù)據(jù)，而電腦協(xié)助下的工業(yè)設(shè)計(jì)，依托于強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)背景，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的獲取上更為容易，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度也更高。因此，通過電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)的人機(jī)交互有助于設(shè)計(jì)出更為優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。

2.3 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互有助于產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)

無論是任何設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的參與主體是人，設(shè)計(jì)的服務(wù)對(duì)象也都是側(cè)重于人。在信息化技術(shù)不斷取得突破性進(jìn)展的同時(shí)，人機(jī)交互在工業(yè)設(shè)計(jì)中所占的重要性也越來越高。工業(yè)設(shè)計(jì)的首要目的是服務(wù)于人，因此，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品中需要具備貼合人需求的條件，當(dāng)獲得了更多用戶的認(rèn)可和滿意度，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品的效用就相應(yīng)提高。在滿足了這一基礎(chǔ)條件之后，逐步增強(qiáng)消費(fèi)者的體驗(yàn)效果，從而使產(chǎn)品具有更多的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因?yàn)殡娔X協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互為設(shè)計(jì)提供了更多便利，同時(shí)提升了設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品的品質(zhì)，設(shè)計(jì)可以關(guān)注更多人性化的要求。因此，產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在電腦協(xié)助工業(yè)的人機(jī)交互中得以提高。

3 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的應(yīng)用

3.1 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的虛擬裝配

在工業(yè)設(shè)計(jì)中，因?yàn)樯婕暗降沫h(huán)節(jié)較多，所以容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)上的匹配偏差，比如在產(chǎn)品的安裝與維修上的不足。這時(shí)候，可以借助人機(jī)交互中的虛擬裝配來彌補(bǔ)設(shè)計(jì)中的不足。在工業(yè)設(shè)計(jì)過程中，會(huì)使用到一些配件，配件的質(zhì)量需要符合要求。同時(shí)也會(huì)需要準(zhǔn)確一些配件，以備不時(shí)之需，這些配件的質(zhì)量也需要滿足要求。然而，實(shí)際上，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程是復(fù)雜的，對(duì)各種配件的檢查也不總會(huì)面面俱到。因此，通常會(huì)出現(xiàn)配件未在第一時(shí)間進(jìn)行檢查的情況，直到配件在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)問題才開始檢查，如此以來既不利于工業(yè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品安全性，也降低了工業(yè)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性。而通過電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的虛擬裝配，可以在設(shè)計(jì)的同時(shí)對(duì)各配件進(jìn)行檢查，進(jìn)而提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的安全性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

3.2 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的人機(jī)界面

電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)與人機(jī)交互的重要聯(lián)系點(diǎn)在于人機(jī)界面，只有通過人機(jī)界面才能完成人與計(jì)算機(jī)聯(lián)合下的工業(yè)設(shè)計(jì)活動(dòng)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)界面有更廣闊的發(fā)展空間。作為電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)的應(yīng)用之一，人機(jī)界面的主要作用是輔助計(jì)算機(jī)為工業(yè)設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持，在人機(jī)交互背景下，人機(jī)界面也要以人為本，充分考慮人的需求，滿足人的期望。初期，人機(jī)交互的人機(jī)界面是滿足最基本的操控需求，隨著技術(shù)的發(fā)展和變革，人機(jī)界面將可提供更新穎的方式為設(shè)計(jì)提供更為便捷和高效的“人機(jī)合作平臺(tái)”。

3.3 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

信息化技術(shù)已取得了前所未有的突破，當(dāng)前人工智能已成為信息化研究的重點(diǎn)內(nèi)容。人工智能可以讓機(jī)器以人的視角去感知，電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互也可以賦予設(shè)計(jì)以人的視角，使工業(yè)化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅有機(jī)器的助力，同時(shí)也有人的設(shè)計(jì)。工業(yè)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，人機(jī)交互的重點(diǎn)應(yīng)用也包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在電腦協(xié)助下的人機(jī)交互中，設(shè)計(jì)因?yàn)橛?jì)算機(jī)更為直觀，可以更直觀的選擇搭配不同的組合方案，設(shè)計(jì)中也可以及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，使設(shè)計(jì)在靈活性和便利性上有很大的提升。同時(shí)，當(dāng)前人機(jī)交互上也有全新的探索，將來鼠標(biāo)、鍵盤的操作，甚至計(jì)算機(jī)的顯示器均可以被視覺技術(shù)取代，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上也會(huì)有更為全新的方式。

3.4 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)，在軍事方面的應(yīng)用較多，而在工業(yè)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用較少。這也說明，虛擬仿真技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)方面還有許多的發(fā)展前

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景可以探索。所謂虛擬仿真技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)來使用或判斷人機(jī)交互技術(shù)，通過虛擬仿真技術(shù)強(qiáng)大的模仿能力便利于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。主要的虛擬仿真技術(shù)，包括三維空間交互球、頭盔顯示器等。虛擬仿真技術(shù)使工業(yè)設(shè)計(jì)中的每一步驟均可視化，通過計(jì)算機(jī)可快速準(zhǔn)確的完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和配件的檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)方案也有了更多的變通性和靈活性。

4 計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)信息化的出現(xiàn)，為人類社會(huì)帶來的改變是空前的，人們的生活水平得到了顯著的提高，各種新型技術(shù)不斷涌現(xiàn)而來。電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)取得了一定的成果，使工業(yè)設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量獲得了提高，并且將在以后有更多的提升空間。電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的發(fā)展趨勢(shì)主要在于集合化趨勢(shì)及智能化趨勢(shì)，同時(shí)也將有更多的創(chuàng)新技術(shù)得以應(yīng)用，在日后的革新和進(jìn)步中也將更加凸顯出人機(jī)交互中人的重要性。人機(jī)交互實(shí)際上是一種集合，將二維與三維、可視化與不可視化進(jìn)行集合，全部通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，在以后的發(fā)展中人機(jī)交互將有更多的集合，發(fā)揮出更多的作用。當(dāng)前技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到可以預(yù)測(cè)人的行為和愛好，在人機(jī)交互的發(fā)展前景中，將會(huì)使計(jì)算機(jī)發(fā)揮更多的預(yù)測(cè)作用，通過計(jì)算機(jī)來捕捉人的設(shè)計(jì)思想，使計(jì)算機(jī)幫助人來完成工業(yè)設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語

計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)與工業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)合，期望于借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的技術(shù)更好的完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。隨著技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互成為了電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)。互聯(lián)網(wǎng)可以獲得大量的數(shù)據(jù)，通過電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)人機(jī)交互，使數(shù)據(jù)直接助力于工業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品將會(huì)有更高的品質(zhì)和多樣性。當(dāng)前電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互的應(yīng)用主要包括在虛擬裝配、人機(jī)界面、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和虛擬仿真技術(shù)等方面的應(yīng)用。通過電腦協(xié)助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互，有助于提高工業(yè)設(shè)計(jì)的效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量，并且使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品具有更高的競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王薇.計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互研究[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2017.

[2]鄭軍峰，杜宏忠.計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)中的人機(jī)交互研究[M].傳媒論道，2016.

[3]王蛟.計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)同工作的研究[M].西北工業(yè)大學(xué)，2015.

作者簡(jiǎn)介：陸軍（1980-），男，山西太原人，碩士，教師，研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)思維。