SDIM新工科教育春季学期期末作业开展,计算设计/Computational Design课程率先出场!

6月15日,SDIM新工科教育春季学期期末作业在南科大一丹图书馆开展,SDIM将陆续展出学生们在春季课程各科项目汇报,其中,“计算设计/Computational Design”(SDM315)率先出场。本次展览主要展出的是学院(设计智造学院/SDIM)工业设计专业南山一期(三年级)学生的项目作品。本次展览将持续到6月24日。

SDIM新工科教育春季学期期末作业展 · 计算设计/Computational Design现场

在第四次工业革命的背景下,设计被赋予了更为广义的作用,它既是高质量社会发展的文化象征,又是多学科成果交叉的技术融合。面对新时代对人才培养的需求,SDIM的新工科教育体系,将知识与综合能力同步培养及多学科融合的新工科教育理念融入本科教育的全过程培养方案,聚焦人工智能、智能制造等国家战略发展领域,培养既具有坚实均衡的工程与工业设计知识基础,又具有个性鲜明的学科特长,既具国际化视野、设计思维、系统思维、批判思维、团队精神,又具有优秀领导力、执行力、表达能力、动手能力、科学伦理及跨文化沟通能力的复合型领军人才。

SDIM春季学期课程包括:

二年级春“SDM114 产品设计视觉表达技巧;SDM213 工业设计史;SDM214 工业设计基础;SDM215 美学与设计心理学;SDM223 系统设计与管理;SDM283 设计力学”。

三年级春“SDM313 智能制造与设计;SDM315 计算设计;SDM319 产品品牌与创业;SDM321 质量工程与管理;SDM375智能机器人设计;SDM378计算机视觉与应用;SDM391交互设计;SDM393 新产品开发与设计;SDM5002 移动机器人的智能感知系统”。

其他课程的作业展将于9月份在一丹图书馆展出。

 

一、课程介绍

计算设计/Computational Design

授课教师:周鼎 助理教授

计算设计(SDM315)是SDIM工业设计专业的核心课程之一,致力培养学生创造、分析、优化产品的计算设计以解决真实问题的能力。在人本设计的主题下,学生使用计算设计软件Rhino Grasshopper开发可批量定制的有形解决方案,并通过课程项目掌握:1)以人为本的设计原则(理解并提出核心问题、关注人的因素、使用行为中心系统方法、使用原型和测试快速迭代);2)面向可批量定制解决方案的计算设计过程(发现真实问题、开发可批量定制的解决方案、运算化解决问题)。同时,学生应掌握的计算设计知识包括:1)产品设计领域的计算设计方法;2)适合应用计算设计的真实问题;3)面向增材制造和力学仿真的计算设计软件。

二、面向社会福祉的外骨骼机器人计算设计・智能算法构建

计算设计是算法技术和设计技术的智能融合,作为AI赋能工业设计的典型领域,正在逐渐被广泛用于实现产品(特别是康复医疗装备)批量定制化。随着现代医疗科技和医学水平的提高,人类平均寿命得到持续的延长,但也伴随着人体下肢运动性和灵活性的衰退。此外,脑卒中、脊髓损伤等疾病,或事故导致的偏瘫、截瘫的患者越来越多,社会对辅助运动和运动功能恢复的福祉需求随之增大。越来越多的国内外医疗机构采用康复机器人来满足相关社会福祉的需求—提高治疗效果、降低治疗成本、减少治疗时间。在康复机器人中,基于机械、电子、人机交互、仿生学等多学科交叉技术的可穿戴式下肢外骨骼机器人,通过检测穿戴者的运动意图,辅助并保护其进行康复训练与完成日常行动。

然而,传统的可穿戴式下肢外骨骼机器人大多采用整体式设计,导致其结构笨重;机械杆件和绑缚装置的尺寸多采用人体平均值,难以适应个体的差异,无法满足使用者的个性化要求。计算设计,为解决外骨骼机器人的开发难点提供了有价值的思路。将计算技术融入设计工作流程的底层逻辑,从根本上改变了人们创造和构建目标产品的方式。设计师不再指定固定的形状,而是定义创建对象的整个过程,生成过程由算法驱动,通过一组指令、变量和参数自动生成。

三、项目展示

项目作品1·Guidewalker外骨骼机器人设计开发

1. 小组成员:张正祥、刘洪磊、魏子豫、苗子良、陈纪翔、唐呼博成

2. 设计概念:研究表明,通常每天行走超过1万步的成年人,往往容易受到关节劳损,尤其是髋关节。根据相关调查,从事导游行业的群体平均每天步行数量超过3万,本项目致力于通过设计外骨骼机器人来保护此类人的健康。

 

视频链接:

 

项目作品2・姿态矫正外骨骼机器人设计开发

1. 小组成员:林卓垠、周晋徽、杨思宇、吴垠、李凌峰、程佳一

2. 设计概念:外骨骼设备的第一性是能够增强人体的下肢力量。佩戴外骨骼机器人不仅能够使运动更加精细,锻炼更加全面,还可以矫正人们行走时的步态。

 

项目作品3・Ranger外骨骼机器人设计开发

1. 小组成员:何不为、李⼼洁、都思琪、赖璟宜、余彤歌

2. 概念介绍:Ranger外骨骼机器人旨在帮助海拔2000米以下的中小型林场护林员在日常巡逻中减轻负担。该设备在将自身重量合理分摊的同时,可以很好地兼容护林员的背包、灭火以及安防等工具,并尽可能减轻工作过程中自然环境对设备的损伤。

 

项目作品4・脑卒中患者康复辅助外骨骼机器人设计开发

1. 小组成员:冯浩轩、段成龙、李飞睿、黄宏达、张宇堃、罗福

2. 概念介绍:脑卒中患者大部分由于神经受损会出现步态障碍等问题,从而影响日常生活,甚至增加摔倒风险。外骨骼下肢康复机器人不仅能够支持力量较弱的患者进行早期减重状态下的模拟正常行走,还能减轻治疗师负担,节约社会资源。

 

项目作品5・守护者外骨骼机器人设计开发

1. 小组成员:张恒斌、冯昱源、班舒

2. 概念介绍:这款外骨骼机器人主要针对女性医护人员,具有贴合身体曲线、极致轻量化、尺寸可调节、参数化设计等特点,可以更好地辅助其进行搬运病人、换药等高消耗且需要频繁走动的工作。

 

四、作业展精彩花絮

 

扫码观看项目视频