論虛擬現實技術在工業設計中的應用

工業設計主要是由科學和美學、技術和藝術之間的相互滲透、相互融合而構成的，針對機械化生產方式制造的工業產品的研究已成為當前的新興學科之一。二十一世紀以來，伴隨著人工智能、計算機信息、計算機設計圖形、機械制造、機械設計等多種技術的迅猛發展，虛擬現實技術已被廣泛應用于工業設計領域之中，甚至成為工業設計整個階段的必備工具。廣泛的虛擬現實技術應用促使工業設計朝著現代化與數字化的方向不斷發展，使得企業的設計相關部門與管理部門、市場部門、工程部門、研發部門等相互間的溝通變得更為容易，不但大幅度縮短了工業產品的研究與開發時間，而且為工業產品的大規模宣傳與營銷贏得了最佳時機，大大增強了企業的市場競爭力，推動了企業的發展步伐。

工業設計的基本內涵

1.工業設計的基本原理

工業設計的基本原理主要由人因、機因與形因這三個要素組成。其中，機因來源于包括工藝與材料在內的技術，成于其所具有的功能；形因來源于所謂的藝術，成于產品的造型；而人因則來源于所掌握的技術，成于整體設計的不斷改進，促使其更加的適應人、環境與極其的界面互動，從一定層面去理解，這一原理的發展成果既為人本論與人機的工程學。

2.工業設計的方法

綜合近些年有關工業設計的方法研究可以得出，工業設計的方法主要有：無法論，即認為從古至今都無具體方法；無定法論，即指沒有一定的方法，只有跟隨心靈的想法才能得出真正的方法；還有發明設計法、現代設計法、程序設計法以及調查分析研究法這六種方法。

3.計算機輔助工業設計

隨著新時期計算機技術的廣泛應用與快速發展，尤其是計算機硬件、軟件、圖形學、輔助設計、虛擬現實等多種技術的持續推進，使得計算機輔助工業設計技術成為當今的熱點研究課題。同時，快速成型技法與計算機輔助設計、計算機輔助工業設計的相互結合，促使現代化的工業設計有了巨大的發展進步，特別是虛擬現實技術在計算機輔助工業設計中更為深入的分析與研究，表明工業設計與數字化電子產業已緊密連接在了一起，成為一個全新的媒體行業。

虛擬現實技術應用于工業設計的必要性

1.虛擬現實技術對傳統工業設計理念的改變

虛擬現實技術在工業設計中的日益普及，將會對工業設計的質量評判方式與標準產生重要的影響，以往所注重的效果圖的呈現，在交互性、逼真性的虛擬模型技術中完全沒有任何意義，因此，這就使得工業設計的評判方式與標準更為側重設計的質量、創新、審美以及科學性，這對工業設計理念的轉變具有至關重要的影響力。

2.虛擬現實技術對工業設計的方法的完善

傳統工業設計主要以平面圖為基礎，這就使得設計者的本質意圖無法徹底的展現出來，而以三維模型為載體的虛擬現實技術則能夠很好的將設計者的設計意圖完整的進行表達。因此，將虛擬現實技術應用于工業設計，在設計的整體流程中通過虛擬模型技術快速簡便的進行實驗與調查，可以獲取更為真實、更為廣泛的實驗性數據。虛擬現實技術能夠提升工業設計方法的客觀性與科學性。

3.虛擬現實技術推動工業設計的現代化

以虛擬現實技術為基礎的工業設計，實現了人機結合技術的重要突破，其可以將設計師的思想與作品更為自然、易接受、易理解的形式進行傳達，并通過計算機網絡信息的溝通與交流，促使信息交互的速度、廣度與深度得到巨大的提升，進而推動工業設計更加順應時代的發展潮流，即工業設計的現代化發展。

虛擬現實技術在工業設計中的應用途徑

1.產品人機工程中的虛擬現實技術應用

虛擬現實技術在產品人機工程中的應用主要包括兩個方面，一方面是人機工程參數的分析與采集，通過虛擬現實技術中的三維掃描技術與動作撲捉技術，產生虛擬被試三維動態的數字模型，并通過對這一數字模型的要點控制，實現對實時數據的更新。另一方面則是人機工程的虛擬設計，即主要借助于虛擬樣機系統進行實施，設計者以及各種人群都能夠直觀的觀看到虛擬人體是哪位數字模式對產品的使用情況，進而對產品的人機工程學參數進行更為精準的研究，直接與產品開展交互，對產品的性能做出最終的評價。

2.工業設計產品校驗中的虛擬現實技術應用

在工業設計產品的校驗中使用虛擬現實技術主要從以下三方面入手：一是虛擬性的裝配，通過虛擬裝配設計環境的應用，設計者能夠在虛擬環境中應用各種各樣的裝配操作工具，并對設計的整體機構實施裝配方面的檢驗，進而實現工業設計產品的規劃、加工、制造、裝配與調試。二是虛擬性的制造，這一過程是由材料熱加工的技藝模擬、仿真的加工程序、板材的造型模擬以及模具仿真等組成，通常在所有設計結束前、零部件進行造型后的階段進行。三是虛擬性的實驗，在傳統產品的研發模式背景下，產品的一切性能校驗都是通過物理模型與樣機進行操作的，而虛擬現實技術中的三維數字模型在工業設計校驗程序中的應用，能夠極大的減少校驗成本，并可以反復進行。

3.工業設計產品展示中的虛擬現實技術應用

工業產品展示中的虛擬現實技術應用包括兩個方面，一方面是VR技術的應用，隨著近年來VR技術的快速發展，其對硬件要求較低的特性使其在商業界尤其是產品展示領域中的應用得以實現。另一方面則是網絡技術與VR技術的相互結合，促使產品的展示實現了跨地域式的網絡化展示。這對提升工業設計產品的展示范圍、展示功能、展示效果等具有重要的推動作用。

綜上所述，虛擬現實技術很大程度上為工業設計提供了一種嶄新的現代化數字設計操作平臺，促使工業設計的相關方法理論產生了基本性的變化，實現了人機之間的自然交互，縮短了新產品的研發周期，降低了新產品的研發費用，提升了新產品的研發質量與效率。盡管虛擬現實技術當前依然處于起始階段，然而其蘊藏了巨大的發展潛力與廣闊前景，從一定角度去看，在工業設計的未來發展過程中，虛擬現實技術會逐漸被應用到其設計的每一環節之中，并對工業設計的整個方法論實施巨大的影響。

（作者單位：荊州理工職業學院）