仿生学群智能行为指导产品设计研究

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1、仿生学群智能行为指导产品设计研究张雯雯2015年12月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540仿生学群智能行为指导产品设计研究作者姓名张雯雯学院名称设计与艺术学院指导教师冯明副教授答辩委员会主席史习平教授申请学位设计学硕士学科专业工业设计学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年12月ProductDesignGuidedbyBiomimicryandSwarmIntelligenceBehavioursCandidateName：ZhangWenwenSchoolorDepartment:SchoolofArtsan

2、dDesignFacultyMentor:AssocProf.FengMingChair,ThesisCommittee：Prof.ShiXipingDegreeApplied:MasterofArtsMajor：IndustrialDesignDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：December，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含

3、其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要人类创造性活动的发展，始终离不开自然界给予我们的灵感，仿生学所提倡的向自然学习的理念也由此而来。本文通过分析仿生学在产品设计领域应用的现状与问题，开拓从行为层面进行产品仿生设计的新视角。提出不仅可以从生物表象进行产品仿生设计，还能够以群智能行为作为仿生对象，结合相关领域仿生学创新方法和产品设

4、计专业特点，构建适用于产品设计的群智能行为仿生设计方法。在研究分析阶段，本文概括了进行群智能行为产品仿生设计研究的意义,综述了仿生学、仿生设计、产品设计方法和群智能研究的现状以及前景,明确当前研究存在的问题,确定本文的主要研究内容。分析群智能行为的涵义,阐述了群智能行为的主要特点。通过比较研究群智能行为模式与产品设计,构建群智能仿生适用于产品设计的一般方法。以蜂群觅食行为作为研究模型，缩小群智能研究对象的范围，提出了可视化的群智能行为仿生设计模式，为更多产品设计协同群智能行为模式提供方便。在设计实践部分，本文以蜜蜂觅食行为作为生

5、物模型，以协作式灾难搜救无人机组作为产品模型,进行产品行为仿生设计的实践研究。以二者功能、行为之间的相似性作为仿生学指导设计实践的基础。从设计调研工作中了解到产品行为流程优化对于灾难搜救产品的重要性。通过相关产品调研与趋势分析，得出协作式搜救无人机组的设计需求，以模块化的设计手法解决群智能提出的设计需求。最后经过产品原型构建与测试最终完成的仿生产品设计实践。本文以理论与实践论证所提出的方法与模式的可行性，并展望可行的产品设计实践方向。提倡以理论创新引导产品设计实践创新，促进产品仿生设计多样化发展，优化产品的执行策略，推动产品设计

6、走向高效和智能化。关键词：仿生学；群智能；产品设计方法；行为模式；无人机组1北京理工大学硕士学位论文AbstractInthedevelopmentofhumancreativeactivities,naturehasalwaysbeengivingusinspirations.Thisisthereasonthatbiomimicryadvocatedtheideaoflearningfromnature.Thisthesisanalyzesthecurrentstatusandproblemsofapplyingbiomim

7、icryinproductdesign,andadvocatestomimicnaturefromabehaviorallevel.Itproposesthatnotonlytheappearanceofproductscanbeinspiredfromnature,butalsotheproductbehaviorscanbeguidedbynaturebehaviors.CombinedwithBiomimicryinnovativeapproachinrelatedfieldsandprofessionalfeatures

8、ofproductdesign,thethesisbuildsanapplicabledesignprocesstomimicnaturebehaviorsininteractiveproductdesignwhileusingswarmintelligence