基于ERP与遗传算法的产品造型设计方法研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xphan
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传统制造业以满足用户在功能层面上的需求为首要任务,而情感化设计时代的到来引发了国内外学者对神经美学这一领域的广泛关注,也为工业设计的发展带来了新的机遇。产品的外观造型能够反映其设计思想和功能用途,随着社会生产力不断提高,用户愈发期望从产品中获得审美愉悦,然而目前鲜有串联用户情感与产品设计的研究,因此,本文基于神经美学的相关理论,以吹风机为实例,从量化审美偏好的角度切入,探索客观量化喜好度的指标及情感化趋势下的产品造型智能设计方法,为优化工业设计流程提供参考经验。本研究首先对国内外文献进行分类归纳和交叉对比,汇总并梳理了神经美学的相关理论、遗传算法的技术发展及二者在设计领域的应用现状,总览二者优化产品造型设计流程的可能性;其次,探究产品造型审美的认知神经机制。以吹风机为例,采用问卷调研的方式将广泛收集而来的样本图片分成三组,根据其造型特征总结为:直线型、曲线型、直线曲线结合型;并以此为材料设计ERP实验,提出了探索产品造型特征与用户审美之间关联性的脑电实验研究过程,借助心理学研究软件E-prime编辑实验流程,筛选设计学、非设计学专业的男生、女生四种被试类型展开研究,进而针对脑电数据特征,提出了吹风机产品造型喜好度的评价指标;第三,分析了α频段下的脑电信号特征与代表性脑电成分。波形显示更符合被试审美偏好的产品造型会引发额区、前额区更大的N2波幅;中央区、中央顶区及额中区更大的P300成分波幅以及中央区、顶区更大的LPP成分波幅,对比主观评价结果得出结论:用户对直线曲线结合型样本的喜好度最高,直线型次之,对曲线型样本的喜好度最低。最后,构建了基于用户偏好的智能设计模型。将产品侧轮廓形态解构为25组平面坐标,将其作为BP神经网络的输入数据,以能够代表用户审美偏好的生理指标作为输出数据构建模型并训练网络,在此基础上,将经过效度检验的三层神经网络作为适应度函数嵌入遗传算法,即以用户喜好度作为适应度评判方法,产生新的造型方案编码以辅助设计工作的进行,最后通过对比测试验证了此产品造型智能设计系统的高效性与准确性。本课题以实体产品吹风机的造型设计为研究对象,取得的成果在理论层面上拓宽了神经美学和遗传算法的应用广度,为产品设计提供了客观参考指标;在实践层面上进一步验证了以往挖掘主观偏好与客观生理量之间关联性的研究结论,并为计算机辅助设计模式在情感化设计时代的探索进行了有益的创新与尝试。
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