下面是兩篇創新設計類論文投稿范文，第一篇論文介紹了空間機構創新設計過程，提出了面向知識的空間愛你機構創新設計的過程模型，為創新設計提供理論依據。第二篇論文介紹了旅游工藝品創新設計研究，設計在在工藝材質、造型藝術、商業模式上實現創新研究。

　　《空間機構創新設計過程》

　　摘要：為了滿足空間機構在概念設計階段越來越高的設計要求，需要對其進行創新設計，提出了一種面向知識的空間機構創新設計過程模型。針對空間機構設計過程中所需知識離散性、模糊性的特點進行了研究，構建了本體庫系統模型，在此基礎上分析了在機構設計階段知識的組織、應用過程，提出了知識和創新方法策略的運行機制，并搭建了知識層、方法層和設計過程之間的邏輯結構。最后，以一發明專利實例驗證了該模型可引導設計人員應用創新設計方法及多學科知識完成空間機構的創新設計。

　　關鍵詞：空間機構;創新設計;知識表達;知識應用;設計過程

　　1引言

　　在新的航天任務需求牽引下需要新型的空間機構來完成多種空間任務。而空間環境惡劣、機構安裝和工作空間差異性較大、體積重量比要求極為嚴格、系統精度和工作壽命以及可靠性要求高，考慮到概念設計階段空間機構創新設計知識離散性、流動性、模糊性、復雜性的特點，如何整合與空間機構創新設計相關的技術資源，運用相關知識，并建立規范的創新設計過程模型，引導設計者有效使用創新方法，幫助設計者融合使用多領域知識，從而高效地完成空間機構的創新設計已成為當前迫切需要解決的問題。目前國內外研究主要涉及四個領域：產品創新設計的研究[1];產品創新設計過程模型的研究;基于知識的產品設計的研究[2];空間機構創新設計的研究[3]。然而針對于工作環境復雜、安全性要求極高的空間機構都有一定的局限性。針對空間機構涉及知識對創新設計過程進行研究，分析知識支撐概念設計全過程，提出面向知識的空間機構創新設計過程模型，為空間機構設計人員進行創新設計提供理論依據。

　　2知識的表達與應用

　　2.1空間機構創新設計知識表達

　　針對空間機構創新設計過程的不同階段，對知識的使用和要求有所區別，對于同一個知識點，要對其進行詳細程度不同的表達。引入知識粒度[4]表達空間機構創新設計知識，知識粒度是一條知識對其知識信息內容和相關信息關系描述的詳細程度。根據空間機構創新設計中使用知識的詳細程度，將知識粒度劃分為粗粒度知識，中粒度知識，細粒度知識，精細粒度知識。以原理效應類知識為例，需要表達到中到細粒度知識的程度，采用本體五元組來表示如下式：D=(N，C，T，F，G)式中：N—原理名稱;C—原理類型;T—原理文字描述;F—原理公式;G—原理說明圖形或者實例?？臻g機構創新設計模型是創新設計方法引導設計者運用知識的過程，將空間機構創新設計每一階段對應的知識，如表1所示。

　　2.2創新設計知識組織應用模型

　　在知識組織管理時采用文獻[5]提出的基于本體的FPBS模型，將空間機構創新設計知識按照功能、原理效應、行為、結構、約束及準則，建立一系列獨立的知識體，將每一個個體知識按照FPBS模型建立映射關系，建立知識個體之間的映射庫，對知識進行聯系和融合，實現對知識的組織管理，進而提出本體語義搜索的知識應用模型，如圖1所示。該應用模型分為用戶層、搜索層、本體層和數據層四個層次，主要包含兩個關鍵技術，一是設計知識的本體組織技術，另一個是對設計知識的本體語義搜索及推理技術。用戶層為設計者提供知識庫操作的接口，提供輸入查詢條件和實現查詢結果的界面。

　　3基于知識的空間機構創新設計過程模型

　　在知識應用模型的基礎上提出空間機構創新設計過程中知識的運行機制，從設計任務到理想方案全過程中，涉及到所有空間機構知識可以通過本體搜索應用模型直接連接到各知識庫、擴展知識通過網絡web搜索，創新方法策略作為方法層為設計人員提升創新思維和能力，如圖2所示。方法層是在空間機構創新設計過程模型中的創新設計方法及策略，為設計者提供創新方法，引導設計者尋找相關知識進行創新設計。

　　在空間機構創新設計過程中按照設計階段對創新方法進行分類，讓設計者利用創新方法從已建立好的多領域知識庫中提取知識。知識層為設計者提供知識的支撐，在空間機構創新設計知識分類、表達及組織管理的基礎上，結合知識運用模型，通過知識搜索的方式，知識層將知識呈現在設計者面前，由設計者在創新設計方法引導下選擇知識。

　　4示例

　　為更好地展示所述基于知識的空間機構創新設計過程模型，下面以關于空間機器人手爪的已授權發明專利作為一個簡單示例。

　　4.1分析確定設計任務

　　最終目的是設計一種新型靈巧空間機器人手爪，完成空間所需任務。而最終理想方案是完全具備人手的功能;目前的障礙是手指并不能像人手那樣靈活，導致的結果是無法完成任務所需的某些功能;克服障礙的條件是存在一種特殊手指結構;可以利用的資源是手指本身。

　　4.2需求獲取與表達

　　用AHP法對用戶需求分析處理，判斷相應的重要程度，得到用戶需求重要度排序如下：完成空間多種任務(0.269807)，良好的環境適應性(0.134900)，手爪靈活(0.134900)，壽命長、可靠性高(0.118783)，安全、低風險(0.118783)，工作效率高(0.065382)，能耗少(0.065382)，體積小、重量輕(0.059382)，成本低(0.032686)。

　　4.3需求分析與轉換

　　采用QFD方法建立需求轉換質量屋，裁剪屋頂，如圖4所示，得到各項技術特征的重要度，按照權重大小排序如下：機能多樣性(3.68)，作業性(3.36)，自適應性(3.2)，結構布局(3.17)，外觀(2.97)，材質(2.80)，耐環境性(2.76)，力學特性(2.64)，自動化(1.78)，經濟性(1.69)。圖4需求轉換質量屋Fig.4HouseofQualityforDemandConversion

　　4.4功能分析

　　結合空間機構力矩裕度、精度分配、機構非線性、阻尼控制、熱匹配與空間潤滑等知識，確定靈巧多功能空間機器人手爪的功能：抓取、夾持、捕獲以及捕獲目標物，同要求手爪傳動平穩，控制簡單，在執行的時候穩定、靈活，具有良好的適應性。同時要求縮小體積、減輕重量，手爪的結構組成簡單緊湊。

　　4.5可靠性分析

　　靈巧多功能空間機器人手爪功能可靠性FMECA分析結果，如表2所示。得到上述每個功能對應的改進措施和設計要求。重點考慮增力、柔性設計、結構布局以及冗余設計。

　　4.6方案設計

　　多功能空間機器人手爪的設計包含傳動方式、驅動方式、控制反饋方式、聯接支承方式以及執行機構的設計與選擇。結合特殊工作環境，采用體重比更小的步進電機以及工作穩定性能更高的滾珠絲桿傳動結構;末端執行手指設計為便于抓持和捕捉形狀不規則物體的自適應調整的開合機構;手掌與手指配合完成空間目標物的定位;在執行末端手指上設置力、位移傳感器，實現簡單的閉環控制;手爪的材質采用鋁合金，如圖5所示。

　　4.7方案優化與驗證

　　針對得出的初步設計方案，采用AD—TRIZ對其進行優化設計。為解決手爪體積與重量都較大的問題，參考發明原理7(套裝)第二條：“使一個物體穿過另一個物體的空腔”，把機器手掌設計為圓形套筒，驅動電機和滾珠絲桿均置于內腔。參考發明原理15第一條：“使物體或其環境自動調整，以使其在每個動作階段的性能達到最佳”，指尖采用彈性材料可在增大夾持力的同時滿足其適應性高的特點。最后根據奧斯本檢核表法驗證方案符合最初用戶需求和空間環境要求。解決了傳統手爪夾持力小、重量大、使用復雜不方便的問題，具有結構緊湊、體重比小、工作效率高、性能穩定的特點，通過一個主體手爪連接不同功能手指，完成在失重、強輻射環境下抓取物體、進行試驗、裝配維修等指定動作。

　　5結語

　　參照認知的過程，對于空間機構的創新設計，重點針對空間機構的概念設計階段，建立了一套完整有效的面向知識的空間機構創新設計過程模型，輔助設計者應用創新設計方法及多領域知識完成空間機構創新設計。用該模型指導空間機器人手爪的創新設計，最終設計了一種新型靈巧多功能空間機器人手爪。靈巧多功能空間機器人手爪的創新設計驗證了面向知識的空間機構創新設計過程模型的正確性和有效性。

　　作者：劉超 趙武 尚萬 錢志遠 單位：四川大學制造科學與工程學院 上海市空間飛行器機構重點實驗室

　　《旅游工藝品創新設計研究》

　　摘要：隨著旅游業的發展，近年來到銅陵旅游的游客逐年上升，作為銅陵特色產業之一的銅工藝品的開發卻明顯滯后市場的需求，跟不上旅游經濟發展的節奏。而如何從銅陵的歷史文化中發掘和梳理具有代表性特色的文化元素與符號，并精心創意融入到旅游工藝品設計中，就需要設計者在工藝材質、造型藝術、商業模式上不斷地創新。

　　關鍵詞：創新設計;工藝材質;藝術造型;實用功能;商業模式

　　近年來隨著我國經濟的迅速發展和人民生活水平的提高，旅游經濟的蓬勃發展，“旅游”已逐漸成為一種生活方式，形成了一條“食、住、行、游、購、娛”完整的旅游產業鏈，作為旅游產業鏈中重要經濟來源的旅游工藝品的設計也越來越重要。旅游工藝品是指旅游者在旅游活動中購買的具有工藝性、藝術性、紀念性、禮儀性、兼具物質功能和精神功能的富有民族特色的商品。它不僅是游客對旅游活動的美好回憶、情感的寄托;而且游客還可以通過對旅游工藝品更好的了解、感受所到之處的地域文化和民風習俗。所以說，任何一件有特色的旅游工藝品都是集地方文化、工藝技巧和物質資源的產物，是地方悠久歷史文化的縮影，是宣傳地域文化特色的重要載體。它不僅體現出設計者的智慧，同時也是旅游活動的延續。目前，我國的旅游工藝品的同質化現象十分嚴重，千篇一律，不管到哪個地方，賣的都是一樣的竹雕、一樣的木梳、一樣的飾物等所謂的“地方工藝品”,很難尋覓到真正具有當地地域特色的紀念品。這些缺乏個性特色的旅游工藝品既沒有持久的觀賞性、更沒有文化價值和收藏價值，根本激不起游客的購買欲。

　　一、銅陵銅工藝品的發展現狀與特點

　　作為一個城市，銅陵的歷史并不長，但其采銅、冶銅、鑄造的歷史則是悠久而完整。依據史料記載，銅陵古代銅礦發展史從西周時期開始，歷經春秋、戰國、秦、漢、六朝、唐、宋等朝代，延續3000多年，伴隨了整個中國古代文明的歷史，境內眾多的古采冶銅遺址及出土的青銅文物更予佐證了銅陵“中國古銅都”的稱號。銅陵市不僅在古代有過輝煌的歷史，在近、現代時期也對中國歷史的發展做出過了卓越貢獻，新中國的第一爐銅水、第一塊銅錠、第一個銅工業基地、第一支銅業股票均出自銅陵。而針對銅工藝品的設計與創作，80年代末銅陵市的一些工藝美術工作者就開始不斷的探索、嘗試著進行銅工藝品的生產與開發，不但復制、仿制古代青銅器，而且還以銅為材質或以銅為主原料設計制作出了各種擺件飾物等具有裝飾效果的生活用品。

　　二、銅陵銅質旅游工藝品的市場現狀分析

　　目前銅陵市場上的銅工藝品的種類相對豐富，所建的銅博物館，館藏了120余件古代青銅器與80余件現代銅商品的代表作品;建有市場，集中展示與銷售銅工藝品。但這些銅工藝品大多是觀賞性與裝飾性的，多用于饋贈親友或永久珍藏，而作為旅游產品的小件工藝品卻非常少，僅僅是一些生活的小掛件。隨著旅游業的發展，近幾年來銅的游客逐年上升，作為銅陵特色產業之一的銅工藝品也越來越受到旅游者的青睞。但作為旅游產品的銅工藝品銷售卻微乎其微，景區內不但沒有銅工藝品的店面銷售，而且銷售的其它旅游紀念品幾乎都是從其他地方批發的“大路貨”，品質低劣，根本體現不出銅陵本地的地域特色。所以說，目前銅陵市場上銅質特色旅游工藝品的開發明顯滯后市場的需求，跟不上旅游經濟發展的節奏。“旅游工藝品的設計，實際上就是一種文化設計。”[2]旅游工藝品作為銅陵地方文化的傳播渠道，需要借助銅工藝品這個有形的載體，而如何從銅陵的歷史文化中發掘和梳理具有代表性特色的文化元素與符號，并精心創意融入到旅游工藝品設計中，就需要設計者在工藝材質、造型藝術、商業模式上不斷的創新。

　　三、銅陵銅質旅游工藝品的創新設計

　　(一)工藝材質的創新設計

　　旅游工藝品是旅游活動的延續，所以在設計時不僅需要考慮到它的紀念性，而且要考慮到時尚性。目前銅陵市場上的銅工藝品的材質大多是以銅為主，雖然在工藝材料上充分體現了地域特色，但卻缺少現代的旅游文化氣息，而大多數的銅工藝品是古銅色或黑褐色等暗色系的，雖然凝重但卻缺少活力，所以對年輕人群的吸引力不夠。因此，在銅工藝品的旅游產品的開發過程中，可以從工藝與材質的融合上創新，嘗試著將傳統材料與新工藝結合或是將新材料與傳統工藝共融互補，如運用銅器彩繪、銅刻工藝、掐絲琺瑯等技術將銅質與瓷器、木材或其他金屬進行“混搭”，推陳出新，使銅工藝品的外表更加豐富多彩。通過工藝材質的創新將青銅的遠古、陶瓷的光潔、木雕的古樸融合在一起，不僅可以增強其藝術表現力，帶給人們以不同的觸覺與視覺感受，也有利于提高銅質旅游工藝品的創新美感與科技含量。

　　(二)藝術造型的創新設計

　　隨著科技的發展和時代的進步，人們的審美也在不斷的提高，因此旅游工藝品的設計也必須要跟上時代的步伐。一直以來，銅陵市場上的銅工藝品品種雖然很多，但大多是仿古設計，延續著傳統的款式，雖然精美，但體現不出銅陵區域性的文化特征，同時在造型上也存在偏大偏重的弊端，隨身攜帶不太方便。而游客外出旅游都希望行李輕便，所以在旅游工藝品的設計上，應突出其“小、精、美”的要求和旅游攜帶的便捷性，避免追求“大”而“全”的設計。[3]因此，在銅工藝品旅游產品的造型開發過程中，要遵循“適用、經濟、美觀”的原則，在產品研發時，要突破時空、形態、內容的限制，尋找多元的地域素材進行系統的創新設計。

　　(三)實用功能的創新設計

　　旅游工藝品作為特殊的設計藝術產品，除了具有觀賞性外，也應該具備一定的實用功能。調查顯示，雖然有一些旅游者看中工藝品的收藏價值，但絕大多數的旅游者則希望購買價格適中，有一定實用價值的旅游工藝品。而目前銅陵市場上現有的銅工藝品大多是作為裝飾品而存在，以饋贈禮品為主流產品，很少考慮到其實用性，且價格高昂，這就使得銅工藝品滯留在了欣賞與收藏價值的層面上，所以對大多數旅游者來說存在一定的購買障礙。在銅工藝品的旅游產品研發中，我們需要考慮將現代的設計元素與旅游產品的實用功能相結合。比如可以圍繞“銅文化”為主題設計一些日常用品，用于家居生活，如名片盒、打火機、指甲剪、紀念幣、鑰匙扣、U盤等現代器具，這些小件的銅質旅游工藝品不僅體小量輕，便于攜帶，能夠批量生產降低成本，讓每位游客都能消費的起，而且可以在游客的日常工作生活中體現它的實用價值，設計出真正的“可觀、可賞、可觸、可用”的現代旅游工藝品。

　　(四)商業模式的創新設計

　　在互聯網高速發展的今天，網絡營銷改變了傳統的商業模式，已逐漸成為營銷策略中的重要部分。目前，銅陵的銅工藝品生產企業也采用了網絡銷售的模式，但是，這些企業在網絡營銷上一般只注重企業單向傳播，向消費者傳播企業及產品相關信息，在交互溝通方面則不足，同時銅工藝品企業由于后期并不能維護好網站和及時更新信息，導致網絡營銷效果不顯著。[5]結合當下的手工熱潮再現和旅游者的實際情況，銅陵旅游工藝品的網絡營銷可以嘗試采用“互聯網+傳統手工藝”的商業模式。通過建立官方微信公眾號，定期發布研發的銅質旅游工藝品的信息，以及“線上線下”舉辦的各類活動的通知等，拉近與旅游者的距離，實現與游客的零距離交互溝通。同時也可以面向游客開展個性化定制，通過在網上平臺接收游客對銅工藝品的不同需求，進行訂單式的設計生產。

　　參考文獻：

　　[1]孫虎鳴.關于旅游工藝品同質化與旅游工藝品設計創新的思考[J].現代交際,2016(9):126.

　　[2]楊瑞洪.旅游工藝品設計與制作基礎[M].沈陽:遼寧美術出版社，2009：153.

　　[3]楊瑞洪.旅游工藝品設計與制作基礎[M].沈陽:遼寧美術出版社,2009：8-35.

　　[4]楊帆.地區文化與旅游商品設計融合價值取向[J].常州工學院學報，2012(4)：42.

　　[5]劉文靜.銅工藝品行業的網絡營銷策略探討[J].經濟研究導刊，2016(13):66.

　　作者：劉靜 單位：銅陵學院

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