IntroductiontoIndustrialDesignandComprehensiveApplicationExamples工業設計概論與綜合應用實例DESIGN第十一章運動器材類產品設計實例DESIGN03/知識拓展01/項目背景02/設計展開04/項目小結與綜合訓練目錄ContentsDESIGN01ComprehensiveApplicationExamples項目背景項目背景項目內容社會背景技術變革對殘疾人體育運動及其開展產生著深遠影響。輔助技術也正在變得更加專業化，專為運動員量身定制的裝備已經大量投入使用。項目設計價值與目的以3D掃描、3D打印為代表的數字智能制造技術為產品設計開展提供了新技術、新方法、新元素。為殘疾人運動輔具個性化定制問題提供了可行的解決方案。設計重點、難點殘疾體育運動輔具設計特點設計重點、難點面向殘疾運動員的運動輔具的設計制造涉及人機工學、運動力學等一系列專業學科，應在激發運動員潛能突破成績的同時，最大程度避免因訓練、比賽不當造成二次受傷。本項目從人機工學、個性化定制方面入手，對面向殘疾運動員的皮劃艇運動輔具的設計與實現進行探索。面向普通殘疾人群的輔具圍繞功能代償作用、功能補償作用、支撐和穩定作用、預防和矯正作用、促進和改善機能作用等5方面開展設計；面向殘疾運動員的運動輔具除上述要求以外，還應滿足比賽中穩定性和速度方面的更高要求。設計展開02ComprehensiveApplicationExamples設計開展用戶分析本項目運動輔具的使用者為我國靜水女子皮劃艇運動員，兒時患小兒麻痹致殘，多次獲得全國錦標賽冠軍，并在國際比賽中取得優異成績。該運動員比賽經驗豐富，爆發力強，技術動作協調穩定。產品分析該輔具的設計、制作需滿足運動員的身體條件和運動習慣，具有顯著的個性化定制產品的特征；運動員在座艙內需被支撐的身體部位包括背部、臀部和腿部；根據運動員的身體條件，臀部和腿部部位的支撐需具備良好包裹性，以保持運動員劃槳時的身體穩定，背部支撐除了參與身體穩定支撐外，還需考慮劃槳過程中的輔助發力。設計開展逆向工程利用手持式3D掃描儀對運動員身體和皮劃艇座艙空間進行3D掃描獲得設計所需數據信息；利用逆向工程軟件，將3D掃描獲取的運動員身體數據和皮劃艇座艙空間3D數據轉換成設計軟件可用的數字模型。人機分析多途徑調研皮劃艇項目的技術特點，了解運動員的身體殘障情況和運動員在劃槳過程中的動態施力習慣；從人機工程的角度提煉項目實施的關鍵設計信息。設計開展設計過程開展基于3D掃描、3D打印技術的正向、逆向相結合的產品創新設計；設計過程按：“概念設計”—》“方案評議、選定”—》“方案細化”—》“結構設計”依序展開；3D打印模型制作在工程軟件環境中完成運動輔具的外觀設計和結構設計，進一步獲得運動輔具用于3D打印的數字模型；根據該運動輔具的尺寸和結構特點，選擇工業級光固化3D打印工藝設備進行加工制作實物模型。設計開展測試評價將運動輔具實物樣品安裝到皮劃艇的座艙內，由運動員對使用效果進行驗證，并反饋運動體驗。根據樣品的實際安裝匹配情況和運動員的反饋信息，對設計方案做進一步的調整，直至得到最優設計方案。03知識拓展ComprehensiveApplicationExamples知識拓展逆向工程逆向工程（ReverseEngineering，RE）是集測量技術、數據處理技術、圖形處理技術和加工技術于一體的工程技術，通過數據采集設備獲取實物樣件的外形數據，輸入數據處理軟件或帶有數據處理能力的三維CAD工程軟件進行處理并進行三維重構，在計算機上復現實物樣件的數字化建模，在此基礎上進行原樣復制、修改或重新設計。逆向工程實施過程原型件的三維數據測量；測量數據處理，提取原型件的幾何特征；原型件數字模型構建；CAD數字模型的檢測與修正。知識拓展基于逆向工程的產品設計逆向工程通過3D掃描儀掃描產品獲取三維數據，通過逆向設計軟件和工業設計建模軟件對采集的三維數字模型進行改型設計，實現從實物到三維數據的建模過程；逆向工程實現提高了對產品的改型或仿型設計、原產品的數據還原、數字化模型的檢測等方面工作的效率。項目小結與綜合訓練04ComprehensiveApplicationExamples項目小結和綜合練習項目小結本項目將3D掃描、3D打印技術等數字化技術引入產品創新設計過程中，完成了基于逆向工程的個性化運動輔具的設計與制作；3D掃描技術對產品設計的意義在于通過對實物外形和結構進行掃描，獲得實物形體的三維信息，并進一步轉化為設計軟件可操作處理的3D數字模型，為實物的數字化提供了方便快捷的手段；3D打印技術以其生產高度柔性、制造過程幾乎不受產品結構復雜度影響以及快速數字制造的工藝特點，為產品個性化定制問題提供了可行的解決方案。項目小結和綜合訓練邊學邊練：基于本項目的個性化定制體育用品設計方法，發散更多3D數字技術與體育運動相結合的設計情境；研究報告：針對該項目的技術實現路徑，探討以3D掃