計算機輔助工業設計中的人機交互研究

摘 要：計算機輔助工業設計，是伴隨計算機的出現應運而生的。計算機輔助工業設計，借助人機交互的方式能夠提高工作效率。隨著時代的發展，互聯網使人們的生活獲得了前所未有的改變，互聯網在工業設計中的應用，也將有更多的發展和探索，并將獲得更高的成就。本文首先簡要介紹計算機輔助工業設計及其人機交互，然后分析計算機輔助工業設計中的人機交互的重要意義以及其應用，并簡要分析計算機輔助工業設計中的人機交互的發展趨勢。

關鍵詞：計算機；輔助工業設計；人機交互

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

計算機輔助工業設計與傳統的工業設計有所區別，在電腦協助工業設計之中，與信息化的融合要更為多樣，綜合性也更強，涵蓋了人工智能、模糊技術、人機工程、CAD技術等多重領域。計算機的高速發展，極大程度的改善了傳統設計中的局限性，在電腦協助下的工業設計具備著多重優勢。在工業設計中，因為涉及到的環節較多，所以容易出現設計上的不足，通過傳統的設計方式較難避免這些不足的發生，而電腦協助下的工業設計可以彌補這些不足。同時，在人機交互過程中，人們可以更為輕松的使用機器，并且對機器進行直接的控制，發揮出傳統的工業設計方式所無法比擬的優勢。

1 計算機輔助工業設計及其人機交互

所謂電腦協助工業設計，是伴隨計算機的出現應運而生的。電腦協助工業設計是計算機與工業設計的結合，期望于借助計算機強大的技術更好的完成產品的設計，并且在實用和美觀方面有了更高的追求和提升空間。電腦協助工業設計中的人機交互，是通過人與計算機的交流來輔助設計。機器在人的命令下執行操作，使機器具有智能屬性，為人的設計提供便利。隨著技術的發展，人機交互成為了電腦協助工業設計中重要的環節。互聯網可以獲得大量的數據，通過電腦協助工業設計人機交互，使數據直接助力于產品的設計，使設計的產品會有更多的參考和選擇性。

2 計算機輔助工業設計中的人機交互的意義

2.1 計算機輔助工業設計中的人機交互有助于提高工作效率

電腦協助工業設計，借助人機交互的方式能夠提高工作效率。因為，在人機交互過程中，人們可以更為輕松的使用機器，并且對機器進行直接的控制。在傳統的工業設計中，設計過程是較為繁瑣的，在設計前期需要設計草圖，在按照草圖進行實際組合時要進行多種嘗試，才能確定最合適的效果。計算機的高速發展，極大程度的改善了傳統設計中的局限性，在電腦協助下的工業設計，僅憑計算機就可以預覽設計的多種搭配方案，并在短時間內挑選最合適的設計方案。因此，在電腦協助下的工業設計，為設計人員節省了較多時間，降低了不必要的時間成本，設計人員可以傾注更多精力在設計本身。

2.2 計算機輔助工業設計中的人機交互有助于提升產品質量

完整的工業設計流程中包括許多步驟，每一步驟之間良好的配合，才能完成產品的整體設計。基于電腦協助工業設計中的人機交互，在設計工作效率上得到大幅提升，因為時間成本的降低，產品的設計節奏在條理性上有所提高。在計算機技術作為輔助的工業設計中，通常只需要借助鼠標或者鍵盤，對產品進行設計和改造，就可以完成產品的設計。在工業設計中會涉及到許多數據，只有數據的準確程度越高，設計出來的產品的優質程度也就越高。傳統設計方式需要反復的嘗試和較為復雜的計算來獲取數據，而電腦協助下的工業設計，依托于強大的互聯網大數據背景，在設計數據的獲取上更為容易，數據的準確程度也更高。因此，通過電腦協助工業設計的人機交互有助于設計出更為優質的產品。

2.3 計算機輔助工業設計中的人機交互有助于產品競爭

無論是任何設計，設計的參與主體是人，設計的服務對象也都是側重于人。在信息化技術不斷取得突破性進展的同時，人機交互在工業設計中所占的重要性也越來越高。工業設計的首要目的是服務于人，因此，設計的產品中需要具備貼合人需求的條件，當獲得了更多用戶的認可和滿意度，設計出的產品的效用就相應提高。在滿足了這一基礎條件之后，逐步增強消費者的體驗效果，從而使產品具有更多的競爭優勢。因為電腦協助工業設計中的人機交互為設計提供了更多便利，同時提升了設計出的產品的品質，設計可以關注更多人性化的要求。因此，產品的競爭優勢在電腦協助工業的人機交互中得以提高。

3 計算機輔助工業設計中的人機交互的應用

3.1 計算機輔助工業設計中的人機交互的虛擬裝配

在工業設計中，因為涉及到的環節較多，所以容易出現設計上的匹配偏差，比如在產品的安裝與維修上的不足。這時候，可以借助人機交互中的虛擬裝配來彌補設計中的不足。在工業設計過程中，會使用到一些配件，配件的質量需要符合要求。同時也會需要準確一些配件，以備不時之需，這些配件的質量也需要滿足要求。然而，實際上，傳統的設計流程是復雜的，對各種配件的檢查也不總會面面俱到。因此，通常會出現配件未在第一時間進行檢查的情況，直到配件在使用時發現問題才開始檢查，如此以來既不利于工業設計的產品安全性，也降低了工業設計的嚴謹性。而通過電腦協助工業設計中的人機交互的虛擬裝配，可以在設計的同時對各配件進行檢查，進而提高產品設計的安全性和嚴謹性。

3.2 計算機輔助工業設計中的人機交互的人機界面

電腦協助工業設計與人機交互的重要聯系點在于人機界面，只有通過人機界面才能完成人與計算機聯合下的工業設計活動。隨著信息技術的發展，人機界面有更廣闊的發展空間。作為電腦協助工業設計的應用之一，人機界面的主要作用是輔助計算機為工業設計提供技術支持，在人機交互背景下，人機界面也要以人為本，充分考慮人的需求，滿足人的期望。初期，人機交互的人機界面是滿足最基本的操控需求，隨著技術的發展和變革，人機界面將可提供更新穎的方式為設計提供更為便捷和高效的“人機合作平臺”。

3.3 計算機輔助工業設計中的人機交互的產品設計

信息化技術已取得了前所未有的突破，當前人工智能已成為信息化研究的重點內容。人工智能可以讓機器以人的視角去感知，電腦協助工業設計中的人機交互也可以賦予設計以人的視角，使工業化的產品設計不僅有機器的助力，同時也有人的設計。工業設計的重要內容是產品設計，人機交互的重點應用也包括產品設計。在電腦協助下的人機交互中，設計因為計算機更為直觀，可以更直觀的選擇搭配不同的組合方案，設計中也可以及時調整設計方案，使設計在靈活性和便利性上有很大的提升。同時，當前人機交互上也有全新的探索，將來鼠標、鍵盤的操作，甚至計算機的顯示器均可以被視覺技術取代，在產品設計上也會有更為全新的方式。

3.4 計算機輔助工業設計中的人機交互的虛擬仿真技術

虛擬仿真技術，在軍事方面的應用較多，而在工業設計方面的應用較少。這也說明，虛擬仿真技術在工業設計方面還有許多的發展前

（下轉第48頁）

（上接第40頁）

景可以探索。所謂虛擬仿真技術，是利用計算機來使用或判斷人機交互技術，通過虛擬仿真技術強大的模仿能力便利于產品的設計。主要的虛擬仿真技術，包括三維空間交互球、頭盔顯示器等。虛擬仿真技術使工業設計中的每一步驟均可視化，通過計算機可快速準確的完成產品的設計和配件的檢驗，設計方案也有了更多的變通性和靈活性。

4 計算機輔助工業設計中的人機交互的發展趨勢

計算機信息化的出現，為人類社會帶來的改變是空前的，人們的生活水平得到了顯著的提高，各種新型技術不斷涌現而來。電腦協助工業設計已經取得了一定的成果，使工業設計的效率和質量獲得了提高，并且將在以后有更多的提升空間。電腦協助工業設計中的人機交互的發展趨勢主要在于集合化趨勢及智能化趨勢，同時也將有更多的創新技術得以應用，在日后的革新和進步中也將更加凸顯出人機交互中人的重要性。人機交互實際上是一種集合，將二維與三維、可視化與不可視化進行集合，全部通過計算機來實現，在以后的發展中人機交互將有更多的集合，發揮出更多的作用。當前技術已經發展到可以預測人的行為和愛好，在人機交互的發展前景中，將會使計算機發揮更多的預測作用，通過計算機來捕捉人的設計思想，使計算機幫助人來完成工業設計。

5 結語

計算機輔助工業設計是計算機與工業設計的結合，期望于借助計算機強大的技術更好的完成產品的設計。隨著技術的發展，人機交互成為了電腦協助工業設計中重要的環節。互聯網可以獲得大量的數據，通過電腦協助工業設計人機交互，使數據直接助力于工業設計，設計的產品將會有更高的品質和多樣性。當前電腦協助工業設計中的人機交互的應用主要包括在虛擬裝配、人機界面、產品設計和虛擬仿真技術等方面的應用。通過電腦協助工業設計中的人機交互，有助于提高工業設計的效率、提升產品質量，并且使設計出的產品具有更高的競爭力。

參考文獻：

[1]王薇.計算機輔助工業設計中的人機交互研究[J].工業設計，2017.

[2]鄭軍峰，杜宏忠.計算機輔助工業設計中的人機交互研究[M].傳媒論道，2016.

[3]王蛟.計算機輔助工業設計協同工作的研究[M].西北工業大學，2015.

作者簡介：陸軍（1980-），男，山西太原人，碩士，教師，研究方向：工業設計、設計思維。