摘要：国家自然科学基金项目(NSFC)作为我国自然科学研究的重要支持平台,充分反映了我国各自然科学和工程学科研究的最新进展。设计学科是一门横跨工程科学、信息科学、管理科学的新兴交叉科学,其研究基础性推动着产品、系统和服务模式的集成设计创新。本文从历年情况、项目类型、依托单位、负责人、所属学部、研究热点等角度,统计与分析1997—2017年间国家自然科学基金资助设计学科相关领域基础研究的情况。分析结果表明,国家自然科学基金对于设计学科相关领域的资助在持续增长,新兴研究热点不断涌现,但也存在院校间研究水平不平衡、获资助率偏低等问题。

摘要：当今产品创意设计已由B2C(Business-to-Customer)向C2B(Customer-to-Business)转型,消费者参与度提升成为了企业的增长点。消费者参与有利于提高其参与感和对品牌的认可度,并能辅助企业人员完成创意探索、迭代过程。但当前消费者群体参与不够深入,且其碎片化创意元素无法有效捕捉利用。针对该问题,提出了一种融合消费者群体创造的产品创意设计方法,旨在促进消费者群体持续参与到产品创意设计过程中,辅助企业人员灵活捕捉并运用群体多元灵感来优化设计方案。首先,分析了群体创造在创意设计过程中的应用,建立了融合消费者群体创造的产品创意设计过程模型;然后运用文本挖掘和基于粗数的TOPSIS方法,研究了基于群体灵感的创意元素量化与识别方法以及基于群体评价的创意方案推演与优化方法,并在此基础上开发了融合消费者群体创造的产品创意设计系统。以桌面加湿器的设计为例,验证了所述方法的可行性与有效性。结果表明,所提出的方法能够有效拓展企业人员创意探索空间,提高消费者群体参与感。

摘要：装备智能化是煤炭行业高质量发展的必然趋势,伴随着煤矿超大采高、超长工作面的建设,刮板输送机不断朝着重型长运距的方向发展,并且永磁直驱已逐渐取代“异步电机+减速器”成为刮板输送机的主要驱动方式,而传统双驱动刮板输送机存在停机率高、煤流分布不均且能耗大、跟踪性能差的问题,尤其长运距下链条张力波动大造成驱动电机电路涌动,已成为制约我国刮板输送机智能化发展的主要难题。根据刮板输送机面临的主要问题和发展需求,提出了刮板输送机多永磁电机串联“驱动-传动”输送新模式,并阐述了多永磁电机串联驱动刮板输送机这一研究领域涉及的关键技术研究现状,包括刮板输送机故障诊断与状态识别技术、多电机串联驱动“机-电”耦合动力学特性、多永磁电机同步控制技术、多智能体自适应协同控制,对于多驱动刮板输送机的设计研发具有一定的适应性和借鉴性;针对刮板输送机多永磁电机串联驱动系统研究面临的难题,将该系统分为4项关键科学技术:①多驱动刮板输送机新构型设计;②多驱动刮板输送机非线性机-电耦合动力学建模;③多驱动刮板输送机链条张力脉动与主动控制;④串联驱动刮板输送机主动容错与自适应协同控制;从结构设计与优化、整机运维控制实现刮板输送机多永磁电机串联驱动系统技术攻关,提高刮板输送机的智能化水平,促进煤机高端装备的水平和发展。

摘要：人工智能时代下,群智创新设计是将创新设计同下一代互联网、人工智能、大数据、区块链等新兴数字技术结合,来解决社会复杂设计问题的综合创新手段。从计算机科学、设计学和社会学的角度出发,通过文献调研的方式,探讨了不同创新阶段的代表性研究、社会创新范式的衍变和群体智慧的发展;分析了群智创新设计的研究现状,系统地提出群智创新设计的体系内容,包括本体—行为—价值三层次理论模型、群智创新主体、群智创新环节、关键技术及研究范围。最后,针对群智计算与群智创新设计的融合发展路径,提出群智创新设计未来的发展趋势。研究对推动人工智能时代下创新设计的发展具有重要意义。

摘要：超材料具有特殊的磁场调控能力,被广泛关注并应用于磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)领域,但寻求针对特定领域目标需求的超材料设计具有挑战性.目前,超材料的一般设计方法为S参数反演法和等效电路法,设计流程通常需要多次建模仿真得到目标参数,该过程较为繁琐耗时.对此,深入分析上述两种设计方法的特性并将二者结合,采用HFSS与MATLAB软件交互设计和优化用于MCR-WPT特性提升的超材料,有效简化了超材料的设计过程.以无线电能传输效率优化为目标设计方形和Koch两种超材料单元,分析对比两种单元的电磁特性.搭建工作频率为6.78 MHz的MCR-WPT系统实验平台,探究两种超材料对传输效率的影响.实验结果表明,方形超材料和Koch超材料分别实现了28.4%和24.6%的最大传输效率提升,证明了交互设计可以更简便地设计超材料并且用于无线电能传输系统传输效率的提升.

摘要：液压支架是大倾角煤层伪俯斜工作面“围岩-装备”系统稳定性的核心,现有液压支架结构无法适应伪俯斜开采空间稳定性要求,严重影响了该类条件下工作面安全高效开采。以大倾角煤层伪俯斜开采工作面为研究背景,采用工程类比、结构运动学分析、数值仿真的综合研究方法,分析了大倾角伪俯斜工作面“支架-围岩”稳定性特征,并以ZY7000/22/45型液压支架为基础,发明一种新型平行四边形液压支架,进行了结构合理性设计,分析了关键构件运动学响应特征。研究表明:大倾角伪俯斜综采工作面垮落矸石非均匀填充以及矸石对支架的砸、压、推作用是影响支架稳定性的关键因素,平行四边形顶梁与底座更适应伪俯斜工作面。设计的平行四边形支架顶梁、底座及立柱排布方式为平行四边形,异形掩护梁与后连杆、油缸连杆、底座构成柔性四连杆结构。平行四边形支架立柱为主要承载结构,油缸连杆为主要运动机构,其运动特征影响因素主要为上下柱窝间距和前后连杆与掩护梁铰接位置间距,其中掩护梁与后连杆是支架位姿调控的关键,且支架运动过程中无双扭线产生。研究结果为该类条件工作面支架提供了一种选型,一定程度上保障了该类煤层的安全生产。

摘要：为提升公务机的航空安全和适航性能,营造合适的驾驶舱环境氛围,构建了公务机驾驶舱内饰布局设计的感性评价模型,提出了系统化的设计知识以指导公务机驾驶舱内饰布局的感性设计优化。首先,基于图像边缘检测技术提取设计特征,建立了公务机驾驶舱内饰布局设计案例库。其次,通过对感性语汇的搜集与聚类,构建了能诠释公务机驾驶舱内饰布局设计表象、抽象、意象信息的“实体层—秩序层—氛围层”感性意象空间。然后,融合“主观评价—眼动—面部表情”3个指标的数据,从“实体层—秩序层—氛围层”3个感性意象评价维度建立了公务机驾驶舱内饰布局设计的综合感性评价模型。最后,分别从整体层和细节层两个层次剖析了公务机驾驶舱内饰布局设计特征与感性评价之间的映射关系,并形成系统的设计优化知识。为公务机驾驶舱内饰布局设计感性评价提供了新的实验范式及数据分析体系,为其内饰布局设计提供了方法指导。

摘要：无人集群作战正在成为一种改变战争形态的新型作战样式。针对当前无人装备试验相对独立、缺乏一体化闭环设计与集成验证手段的问题,提出了一种体系设计与仿真评估方法。该方法包含了作战概念建模与需求分析、体系设计理念与体系设计、内场仿真实验与方案探索、体系原型研发与评估优化、外场集成试验与综合决策五个阶段,创新发展了体系设计、仿真试验、评估优化的理论方法、工具链路、集成环境,为无人集群的体系化、智能化、实战化提供了一定的理论与技术支撑。

摘要：连续纤维增强复合材料由于优异的比强度、比刚度、可设计性和轻量化特质,日益受到航空航天等高端装备制造领域的青睐.3D打印技术的发展改变了连续纤维复合材料结构的生产制造流程,使复杂结构的自由成型成为可能,为先进结构材料提供了巨大的设计空间.为充分发挥先进材料性能优势和3D打印成型灵活性,研究人员分别从材料性能和结构设计出发,探索与3D打印连续纤维复合材料相适应的设计制造一体化解决方案,实现产品创新设计和性能提升.本文系统性地回顾了面向连续纤维复合材料性能分析、工艺改进和结构优化的研究工作,结合研究实践对连续纤维复合材料的结构多尺度优化方法进行总结分析,并对未来先进材料结构设计实时化、功能化、智能化的发展趋势进行探讨和展望.

摘要：为探究点渲染方式对量化点云主观质量的影响并优化渲染算法,设计了不同基础几何体类型和渲染半径计算方式的点云主观质量评价实验。通过威尔科克森符号秩检验和双独立样本T检验,分析了基础几何体类型和最近邻渲染算法对几何和属性量化失真点云主观质量的影响。实验结果表明:基础几何体类型由于混叠程度不同而对主观质量影响不同,基础几何体混叠面积越大则主观质量越低;最近邻渲染算法对主观质量影响不显著,该算法减少了点云渲染后空洞的产生,却增大了混叠程度。在属性失真较小时,最近邻渲染算法效果优于渲染半径固定算法;在属性失真较大时,则劣于渲染半径固定的算法。结合主观实验结果,建立了混叠、空洞失真和基础几何体渲染半径的数学模型,在几何量化采用八叉树剪枝的基础上,通过空间相似性对模型参数进行简化并求解,提出一种利用几何量化参数计算基础几何体渲染半径的算法。与最近邻渲染算法相比,所提算法节省了52%的时间复杂度,渲染点云峰值信噪比提升了12.3%,主观质量分数提升了0.5。研究减少了计算资源,提高了渲染效率,可为渲染器的设计和优化提供参考。