（设计艺术学专业论文）现代科技视野下的能耗仪设计研究.pdf

摘要 现代科学技术的进步直接推动了现代工业设计的产生和发展。这是因为科 学技术的发展产生了大量的新技术、新材料、新工艺和科学的管理模式、科学 的设计方法。当代设计师要充分利用现代科学技术这一把利剑，将现代科技成 果有效的应用到产品设计中来。在现代科技视野下的能耗仪设计，是将这一理 念进行实践的过程。在这个过程中，有效利用现代科学方法进行用户研究，大 量的现代科技成果实现其功能，使用先进的设备、新材料、新工艺制造成品。 经济基础决定上层建筑，改革开放2 0 多年来，中国的经济发展突飞猛进， 人民的生活水平不断提高，人们在满足了物质需求之后，对精神和自我需求都 越来越关注，越来越多的人开始对自身的健康开始重视，而我国国民对科学运 动健身认识不足。这导致近年来，健康管理公司的出现和迅速发展。能耗仪作 为衔接健康管理专家与用户之间的桥梁应运而生。能耗仪是现代人们对高生活 品质的追求和现代科技发展而催生的产物。能耗仪中存储着健康运动专家针对 用户开设的运动处方，用户可以利用仪器来执行这个处方，从而进行科学的健 身运动。 本文首先对现有能耗仪和人们生活习惯进行调查研究，同时对现有能耗仪 功能及使用方式的优缺点进行详细分析。然后，结合现代的人们对科学运动健 身的需求与科学运动健身的理论进行交叉整合，设计出一款与众不同的能耗仪 产品。通过对能耗仪设计方法及生产流程的阐述，结合笔者参与这个项目开发 的实践经验，进而研究科学设计方法和新材料、新工艺在现代产品设计中运用。 最后，通过实例揭示了现代科技视野下产品设计中科学技术对产品设计的重要 作用。 在新产品的开发与研制过程中，创新的作用举足轻重且极富挑战性。国内 外越来越多的研究人士已将目光投向产品创新与技术创新这一领域。本文以能 耗仪的创新设计为研究对象，提出了在现代科技的支撑下开发设计能耗仪的可 能性。本文的研究内容涉及现代科学技术、创新思维理论、创新设计理论、工 业造型设计、计算机仿真等领域。 关键词：产品设计，科学技术，能耗仪 a b s t r a c t t h ep r o g r e s so fm o d e m s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yd i r e c t l yp r o m o t e t h e e m e r g e n c e 锄dd e v e l o p m e n t o fm o d e r ni n d u s t r i a ld e s i g n t h i s i sb e c a u s et h e d e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g yp r o d u c eal o t o fn e wt e c h n o l o g y ，n e w m a t 嘶a l s ，n e wt e c h n o l o g i c a la n ds c i e n t i f i cm a n a g e m e n t ，s c i e n t i f i cd e s i g nm e t h o d c o n t e m p o r a r yd e s i g n e r ss h o u l dm a k e f u l lu s eo ft h es w o r do fm o d e ms c l e n c e 柚d t e c h 0 1 0 9 y ，p u t t i n gm o d e m s c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c a la c h i e v e m e n t si n t op r o d u c t d e s i g ne f f e c t i v e l y i nv i e wo fm o d e m s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ，t h ed e s i g no fe n e r g y c o n s u m p t i o n i st h ep r o c e s so fp r a c t i c et h ei d e a i nt h i sp r o c e s s ，p e o p l ep r o d u c e u s e r r e s e a r c he f f e c t i v e l yu s i n go fm o d e m s c i e n t i f i cm e t h o d s ，al a r g en u m b e ro fm o d 咖 s c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c a la c h i e v e m e n t s t oa c h i e v ei t sf u n c t i o n ，t h e u s eo f a d v 柚c e de q u i p m e n t ，n e wm a t e r i a l sa n d n e wm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g yp r o d u c t s e c o n 咖i cb a s ed e t e 咖i n e st h es u p e r s t r u c t u r e ，i n c l u d i n gl i f e s t y l e m o r et h a n 2 0 v e a r so ff e f o r ma n do p e n i n gu p ， c h i n a sr a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n t a l l q c o n s t a n t l vi m p r o v ep e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d s ，t h e n e e d so fb o t ht h es p i n ta n d s e l f 二犁o w i n gc o n c e r l l ，m o r ea n dm o r ep e o p l eb e g a n t os t a r tt h e i ro w nh e a l t h ，b t i tt h e c h i n an a t i o n a ls c i e n c ef i t n e s si n a d e q u a t eu n d e r s t a n d i n g i n r e c e n ty e a r s ，t h e h e a l t hm a n a g e m e n tc o m p a n yd e v e l o p e dr a p i d l y e n e r g yc o n s u m p t l o nc a m e1 m o b e i n gf o rt h eb r i d g ec o n v e r g e n c e sh e a l t hm a n a g e m e n t e x p e r ta n dt h eu s e r e n e r g y c o n s u m p t i o ni s ap r o d u c tw h i c hb i r t hb yt h em o d e mh i g hq u a l i t yo fl i f e a n dt h e p u r s u i to fm o d e ms c i e n c ea n dt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t e n e r g yc o n s u m p t l o n s e t s u pt h ee x e r c i s ep r e s c r i p t i o nt h a th e a l t hc e r t i f i c a t e se x p e r t s d e p o s i ti nt h ec 锄p a l 萨 a g a i n s tu s e r s ， w h i c hc a nu s et h ee q u i p m e n t f o rt h ei m p l e m e n t a t l o n o ft h e p r e s c r i p t i o n ，w h i c hc o n d u c t e d as c i e n t i f i ce x e r c i s e f i r s t l vt h ep a p e rp r o d u c e st h es u r v e ya n dr e s e a r c h o ft h ee x i s t i n ge n e r g y c o n s u m p t i o n a n dp e o p l e sl i v i n gh a b i t s ，p u t t i n g ad e t a i l e da n a l y s i so ft h e a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h ef u n c t i o na n de n e r g y 。u s ef e a t u r e s s e c o n d l y t h e p e o p l eo fm o d e ms c i e n c ea n df i t n e s s n e e do ft h et h e o r yo fi n t e g r a t l o na l l dt h e n d e s i g nau n i q u ee n e r g y p r o d u c t i o n t h ep a p e rr e s e a r c hs c i e n t i f i cd e s i g n m e t h o d s u 卸dn e wm a t e r i a l s ，a i l dn e wt e c h n o l o g yu s ei nm o d e mp r o d u c td e s i g nt h r o u g h t h e s e t0 u to fp o w e r d e s i g nm e t h 。d sa n dp r o c e s s c sa n dt h ea u t h o ri n v o l v e d i nt m s p r o j e c tw i t ht h ed e v e l 。p r e e n to fp r a c t i c a l e x p e r i e n c e l a s t l y t h ep a p e ff l l n h e r r e v e a l st h ei m p o r t a n tr o l eo ft e c h n o l o g yt op r o d u c td e s i g ni nt h ev i s i o no f m o d e m s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yt h r o u g h a c t u a lc a s e bt h ed e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c h o fl l e wp r o d u c t s ，i n n o v a t i o np l a y s a i l i 1 i l p o n 龇t o l ea n dv e r yc h a l l e n g i n g m o r ea n dm o r er e s e a r c h a th o m e 卸da b r o a d w h oh a v ee v e s0 naf i e l di np r o d u c t i v ei n n o v a t i o na n dt e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o n t h i sp a p e rb a s e so ne n e r g yc o n s u m p t i o nf o rt h ei n n o v a t i v ed e s i g n ，p u tf o 刑a r d 1 n s u p p o r t0 fm o d e ms c i e n c ea n dt e c h n o l o g y d e v e l o p m e n ta n dd e s l g n f o ft h e p o s s i b i l i t yo fe n e r g yc o n s u m p t i o n t h i sp a p e r a d d r e s s e sr o o d e l - n s c l e n e ea n d t e c h n 0 1 0 9 y ，i n n o v a t i o nt h e o r y ，t h e o r y o fi n n o v a t i v ed e s i g n ，i i l d u s t n a ld e s l g n ， c o m p u t e rs i m u l a t i o n ，a n do t h e r f i e l d s k e yw o r d s ：p r o d u c td e s i g n ，s c i e n c ea n d t e c h n o l o g y ，e n e r g yc o n s u m p t i o n m e t e r i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权 保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 日期：啦 武汉理工大学硕+ 学位论文 1 1 课题背景 第1 章绪论 马克思主义认为一定社会、一定时代的生产方式决定着人们的生活方式。 生产方式改变了人们的生活方式也一定会随着改变。“现代科学技术日新月异 的发展，全球化以空前未有的速度推进，正加速改变着社会、经济、文化，继 而改变着人们的生产方式、生活方式、思维方式。”1 随着人们生活水平的提高， 人们越来越关注自身的健康，但是，生活方式的改变同样给人们的健康带来了 很多不可避免的影响。“世界卫生组织曾发布了一个健康的公式：1 0 0 健康 = 1 5 遗传+ 1 0 社会因素+ 8 医疗+ 7 气候因素+ 6 0 生活方式。”2 可见，决定 健康的主要因素是可能一直被人们所忽略的生活方式、行为。另据报道，因为 不良的生活方式而造成的肥胖症、糖尿病、高血压、血脂异常、心脑血管以及 肿瘤等慢性病大幅度增长，早在9 0 年代末，就约7 5 的人是死于这类生活方 式疾病，且每年以3 0 的速度递增。据卫生部对1 0 个城市的上班族调查显示： 亚健康状态的员工达到4 8 ，尤以经济发达地区为甚，其中，北京是7 5 3 ， 上海是7 3 4 9 ，广东是7 3 4 1 。这是一组令人震惊的数字，这将是未来几年 中国政府，乃至国际社会面临的不可回避的挑战。因此，选择科学、健康的生 活方式势在必行。 随着社会经济的高度发展和人民生活水平的提高，以及人们健身意识的加 强，“花钱买健康”成为为健康投资的首选，越来越多的人开始投入到体育生活， “体育生活是现代人类生活中既涉及到物质生活又涉及到精神生活的一个特殊 领域，亦可称为体育生活方式。”3 体育生活方式是一种健康的生活方式，是 与现代人生理、心理、社会健康休戚相关的特殊生活方式。 4 社会的进步、体 育运动的蓬勃发展和日新月异的科学技术促进了健身器材的不断改进和创新。 但是如何科学、合理地健身越来越成为人们关注的热点。 1 于琨奇，花菊香现代生活方式与传统文化科学出版社，1 9 9 9 第2 1 7 贞 2 引自：h t t p b l o g m y s p a c e o n 1 3 0 5 6 2 5 4 0 3 a r c h i v e 2 0 0 8 0 3 3 0 4 0 0 6 6 6 1 4 1 a s p x 3 苗人培论体育生活方式北京体育大学出版社，, 2 0 0 4 第2 页 4 苗大培论体育生活方式北京体育人学出版社，2 0 0 4 第8 8 页 武汉理工大学硕十学位论文 在当今迅速发展的时代，产品开发与创新需要更丰富的跨学科知识体系， 更先进的技术力量支撑更完善的创新理论基础。创新技术能将多种领域的科学 知识有机地结合起来，促使设计者拓宽思维打破思维定势获得突破性的创新知 识为产品创新提供创造性的设计方案。能耗仪设计开发就是在先进的科学技术 的基础上，引导并满足人们科学的健康运动的需求应运而生。研发能耗仪的目 的就是为了指导人们进行科学的健康运动，提高人们生活质量。 1 2 研究目的 信息技术时代的到来，增强了社会的物质技术特点。信息社会里，人们并 没有因为网络和虚拟社区使关系变得更为密切，反而增强了私人化的生存方 式。在竞争激烈的时代，精神上的压力以及身体的疲惫使人们需要有一个健康 的、充满活力的生活方式。设计于是承载了慰籍人类精神和心灵的重任。 “设计是人类为了实现某种特定的目的而进行的一项创造性活动是人类得 以生存和发展的最基本的活动它包含于一切人造物品的形成过程之中。”5 中国 工业设计协会表示在感性消费时代设计已经不再仅仅是注重视觉还要面向触 觉、味觉、听觉等。所以在现代科技的视野下如何使能耗仪更好地满足人们生 活方式的需要成为设计目标。从而要研究不同消费群体的文化背景、习惯好恶 等从多方面入手。“用知识与情感来编织设计与生活也惟有知识与情感兼备设 计才能走得远生活才会因设计而更美好。”6 随着全民健身运动的广泛开展体育健身已成为新的发展潮流健身器材正 渐渐融入到人们的生活中。如何科学、合理地运动是当前世界上最受关注的热 点问题之一。在中国这种流行趋势也正呈上升趋势。在科学技术飞速发展的时 代如何把先进的科学技术融入到能耗仪的设计中，以更好的满足消费者的需求 应该引起设计界人士的高度关注。文章就从这个切入点进行分析。 5 何人可t 业设计史北京理工人学出版社，2 0 0 0 第4 页 6 李雪如搞设计中国建筑i 、i l , , t l 版社。2 0 0 3 第6 页 2 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 选题意义 本课题旨在从现代科技的角度和能耗仪的设计、开发过程，多角度地探索 满足现代人们科学健身需求的能耗仪设计开发的特点和发展新趋势。日本著名 设计师黑川雅之曾说过：设计的终极目的在于抚慰和唤醒人们。文章通过融入 现代科技的能耗仪设计来引导人们的科学健身消费、运动休闲消费。从现代科 技的角度展开能耗仪设计，是现代科技背景下产品设计的必然。是改善人们生 活方式、推动我国体育行业发展的需要，也是促进我国健身产业产品走出一条 中国产品做自主品牌的需要，为我国自主知识产权产品走向世界之路奠定了坚 实的基础。与此同时吸引业界对这一产品领域更多的关注。 1 4 研究方法 现代科技视野下的能耗仪设计研究是一个交叉性很强的课题，相关联的知 识主要包括：艺术学、设计学、美学、视觉认知学、人机工程学、系统方法学、 健身运动学、消费心理学、现代科技学、市场学等等，这些复杂的知识背景促 生了现代科技视野下的能耗仪设计的复杂性。文章采取以下方法作为指导思 想： 1 、系统分析法：通过分析消费者的消费心理、审美需求、价值取向整合 出现代科技背景下消费者的需求。 2 、归纳与演绎法：通过归纳现代科技的特征，现代科技产品的设计要素 演绎出能耗仪的设计特征和设计原则。 3 、试验法：通过知名企业或优秀产品设计的鲜活案例作为论文的有力证 据，归纳出现代科技视野下能耗仪设计趋势。 1 5 论文框架 论文全面探讨了现代科技视野下能耗仪的设计研究具体框架如下： 第1 章：绪论。主要介绍文章的研究背景、目的意义、研究方法、论文框 架、论文创新点和不足之处等内容。 3 武汉理t 大学硕士学位论文 第2 章：概述。主要阐述现代科技视野、能耗仪的发展、功能、以及国内 现状和能耗仪设计的发展趋势。 第3 章： 第4 章： 第5 章： 第6 章： 第7 章： 论述了现代科技对产品设计的影响。 归纳、总结现代科技视野下能耗仪的设计要素和特征。 重点论述现代科技视野下能耗仪的设计原则。 设计实践。 结语部分是对全文的一个总结和反思。 1 6 论文创新点 本文力图通过探讨现代科技视野下的能耗仪设计研究这一“交叉融合点”提 高自己对设计艺术理论、对现代科技的认识并将其演变为更具普遍意义的观点 和方法实现其在交叉中的和谐发展。论文主要创新点在于： 1 、从艺术、设计的角度归纳、总结能耗仪设计的规律、原则、发展特点 以及未来走向等； 2 、从现代科技的角度分析科技高速发展的时代背景下消费者的需求，为 能耗仪设计寻求定位； 3 、从现代科技的视野分析了现代科技产品的设计要点归纳出能耗仪设计 原则。 1 7 不足之处 论文的撰写对我来说首先是对三年学习的一个总结，同时又是一个不断学 习、探索的过程。在写作过程中我努力用自己的话来讲清楚现代科技视野下的 能耗仪设计研究这一交叉融合的课题，但是由于视野狭窄、知识贫乏，难免会 重复别人说过的话，或是说错话等。 希望各位专家、学者以及老师、同学们不吝赐教，使我得以补充、完善和 提高1 4 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章概述 2 1 现代科技视野的概述 2 1 1 科学 由于科学本身在不断地发展，人们对科学的认识也在不断的深化，所以很 难给科学下一个永恒不变的定义。 辞海中对科学的解释是：“关于自然、社会和思维的知识体系。它适应人 们生产斗争和阶级斗争的需要而产生和发展，是实践经验的结晶。每一门学科 通常都只是研究客观世界发展过程的某一阶段或某一种运动形式。”7 “科学是运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质 和规律的知识体系，是社会意识形态之。”8 科学具备以下五方面的内容： 第一，科学就是知识。 第二，科学是一个理论化、系统化的知识体系。 第三，科学是人类对自然、社会、人类自身规律性的认识活动。 第四，在现代社会，科学还是一种建制。 第五，科学技术是第一生产力。 2 1 2 技术 “技术是人类运用知识、经验和技能，并借助物质手段以达到利用、控制 和改造自然的目的的完整系统。它是人们的知识和能力同物质手段相结合，对 自然界进行改造的过程。，9 技术创新是指与新产品的制造、新工艺或设备的商业应用等有关的研究开 发、设计、制造及其他的商业性活动。技术创新包括产品创新、工艺创新和服 7 夏征农辞海上海：上海辞书出版社出版，1 9 8 0 第1 7 4 6 页 8h t t p ：b a i k e b a i d u c o i i i 9h t t p ：h ai k e b a i d u c o i n 5 武汉理工大学硕士学位论文 务创新。简而言之，技术创新就是将新产品、新工艺、新服务导入市场。 2 1 3 视野 医学中对视野的解释是：眼睛所能看到的空间范围。视野是帮助人们看清 方向的重要因素。从视野的高度可以统观全局，把握发展趋势，洞察事物发展 的规律从而找到正确的发展方向。 现代科技视野是指充分运用现代信息技术建设各种必要的信息基础设施 和信息应用系统，开发各种与科技相关的信息资源，营造良好的信息化环境为 各相关组织和个人提供优质的信息服务。现代科技视野是适应全球进入信息社 会推进信息化高速发展实现现代科技生活方式承诺的系统范畴。 2 2 能耗仪概述 近年来，能耗仪引起了健康管理行业的广泛关注。能耗仪是一款基于三轴 加速度m e m s 传感器技术，采用微芯片技术、智能模糊识别和高精度能量模 型计算技术打造的，针对个人健康管理服务的个性化仪器。它能够时刻监测使 用者的能量消耗情况，同时可以配合一套个性化的健身运动处方进行运动，并 可以把运动处方通过计算机输入到仪器中，运动处方是通过网络另一端的专家 系统自动生成的，这样就可以为使用者提供一套完整的健身指导方案。 2 2 1 能耗仪发展过程 “能耗仪是出现是在科技飞速发展和人们追求生活高品质的背景下出现 的。在科技促进经济发展后，人们对自身的健康状况和生活品质越来越关注， 健康管理行业应运而生。健康管理的核心的两大问题是解决合理的膳食和科学 的运动问题，科学的运动包括健身方案的制定和运动的监控。而人体运动能量 消耗的测定是涉及到这两大问题的关键点，如果不能定量而精确地监测人体运 动能量消耗的情况，合理膳食和科学运动很难走到有效实施的阶段。 在早期，人们为了评估和度量人体的运动能量消耗问题，采用计步定量估 算的办法。由此，计步器就被人们应用到健康和运动科学中来。计步器作为一 种评估人体活动的一种工具是在7 0 、8 0 年代，或许更早的时候出现的，在出 6 武汉理工大学硕士学位论文 现之初，计步器是利用机械摆动的重锤推动机械表走动实现的，就像早期的机 械表。由于机械结构的原理，当时的计步器只能佩戴在腰间，并且，按照一个 特定方向( 垂直) 方向佩戴。后来，随着m c u ( 微控制器芯片) 的发展，步 数的记录改为电子记录，并通过l c d 显示，但是，计步原理没有发生任何改 变。当然，由于m c u 的应用，人们不仅仅限于步数的记录，而是在计步的基 础上增加了运动能耗的估算，估算的方法是根据测定步数幸步幅计算步行距离， 然后根据距离和能耗之间的常模公式推算能耗值( k c a l ) 。直到2 0 0 0 年前后， 日本出现了利用金属片制作了2 轴加速度传感器应用到计步器上，电子计步器 不仅仅可以改变了佩戴方式，应为2 轴的工作原理可以同时记录2 个轴的动作， 因此，它可以在两个方向上佩戴，为人的使用方便提供了条件。但是，其能耗 推算原理没有发生任何变化。因为计步器对人的步幅无法很好的确定，这就直 接导致了这种原理无法得到高精度的能耗记录，根据国家体育总局科研所的测 定，这种方法所得到的精度只能徘徊在6 0 左右。 而运动能耗监测仪，简称“能耗仪”，它与计步器出发点相同，都是要了解 人体体力活动的状况。但是，二者在计算原理，以及其性能都存在很大的差别： 首先，“能耗仪”的目的是为了精确记录人所消耗的能量；其次，它可以记录人 体在做多种动作时所作的能量而不仅仅是走步。因此，能耗仪采用的传感器往 往是三个轴向的加速度传感器；最后，能耗仪必须可以记录每分钟的动作次数， 即运动强度，而不仅仅是每天的总步数。因为，运动的强度对于脂肪和糖类的 供能比率起着至关重要的关系，它是科学运动的关键要素。”1 0 以往的计步器功能比较单一，用户群也趋向于大众化。由于各自的市场定 位不同，能耗仪的设计更趋向于科技感。主要是满足中年的高端用户的需求。 在造型、用料、色彩搭配、质感方面有了更高的要求。在操作方式上更人性化； 在界面设计上更具有亲和感。 2 2 2 能耗仪的功能 ( 1 ) 智能运动状态识别 能耗仪采用三轴m e m s 加速度传感器，通过智能模糊算法可以识别人体 任何方向的动作，并且可以识别不同的运动状态。例如：慢走、快走、上楼、 1 0 弓l 自笔者项目组研究总结网址：h t t p ：w w w h e a l t h b a n k s c n b l o g b l o g s c r a p a s p x ? u s e r i d = 2 2 3 6 & b l o g i d = 7 3 7 武汉理工人学硕士学位论文 下楼、骑车、坐车等，以此为基础来计算每个人的能量消耗。 ( 2 ) 能量消耗检测 能耗仪通过不同的运动状态配合专业的数学数据模型，可以检测出每个人 的运动过程中的能量消耗，以及当时运动状态下能量消耗的的状态。以便于使 用者能够把握虽佳的运动方式。 ( 3 ) 能量消耗数据存储 能耗仪可以把使用者的每天2 4 小时的每分钟能量消耗记录于自身的存储 器中，总共可以记录使用者2 1 天的每分钟能耗数据，以便于专业的指导专家 分析使用者蛀佳的锻炼方式。 ( 4 ) 提供定时报警声音系统 能耗仪的使用是基于运动处方的指导为基础的，运动处方让使用者知道自 己的最佳运动方式和最佳能耗值。它是根据使用者自身的身体指数通过科学的 专家系统而制定的。如果监测到使用者在2 4 小时内没有完成处方设定的目标 值，它就会自动出来并以声音报警，并提示使用者还有多少能量需要消耗，督 促使用者进行锻炼。 2 2 3 能耗仪的分类 能耗仪是针对运动的能量监测，所以，我们把人们最容易实现的代表性运 动方式作为对象；走跑、自行车、游泳。因此能耗仪的设计也是需要根据这三 种运动方式的不同，从造型和使用操作方式上有所侧重。每种运动方式一般都 会有其特定的人群。所以，要对相应的人群要有相应的调查分析。 2 3 国内外相关产品设计的发展现状 能耗仪是现代科学技术发展的产物，它集合了现代微芯片处理技术、现代 计算机技术、现代网络技术、现代工业设计、现代加工工艺等。能耗仪出现的 吾圆 图21 知己图2 - 2f p 0 2图2 - 3l p 0 2 8 武汉理工大学硕士学位论文 时间不长，最有代表性的有中国的b e i n f f o w e r 、知己等。 2 3 1 国内相关产品设计发展现状 国内能耗仪主要生产厂家有知康( 香港 国际科技有限公司联合国家体育 总局科研所研发的两个型号产品f p 系歹l j 和l p 系列两款。如图2 2 为2 0 0 7 年 正式投产的f p 系列的第二个型号f p 0 2 和图2 3 为2 0 0 8 年正式批量生产的型 号为l p 0 2 的第二代产品，这款产品是基于三个自由度加速度传感器的高科技 产品，它可以同时采集xyz 三个轴方向的加速度，通过加速度的特征来判断 人体的动作，并可以精确的显示和存储每个人每天2 4 个小时每分钟的能量消耗 状态。从整个造型看这个发展过程，由传统的风格慢慢趋向于时尚发展。 2 3 2 国外相关产品的设计发展现状 在国外来说基本上都是一些记步器产品所附带能量检测功能的仪器，由于 其对产品的定位更为大众化，面向于大众消费对能量消耗不是要求太高的用 户。其功能上倾向于记步功能，在造型上更趋于多样化。 2 3 3 国内外相关产品对比 功能上：这罩所说的功能上的对比，主要是体现在能量消耗检测的精确度 上，经过国家体育总局体育科学研究所体育系统仿真实验室对现有几款产品试 验对比结果如下： 1 、测试主要仪器：德国v 认s y sh e a l t h c a r e 公司的j a e g e rp r o 气体分析仪1 台， 以及j a e g e r 跑台1 台。 2 、温度：2 0 2 3 、相对湿度：4 0 一6 0 ； 4 、室内环境：空气保持新鲜，其氧含量保持在2 0 9 0 。 试验结果详见附录1 结论和简单分析： ( 1 ) 能耗相对精度的优劣为康动( 9 7 5 7 ) 知己( 8 9 2 1 ) 欧姆龙 2 ( 6 8 5 9 ) 欧姆龙1 ( 6 7 8 6 ) 。 ( 2 ) 康动和知己均可以作为能耗记录仪，康动表现了较高精度和稳定性， 9 武汉理t 大学硕士学位论文 知己表现仅次于康动，无论是欧姆龙1 型还是2 型则均表现不佳。 ( 3 ) 欧姆龙1 型和2 型表现了较高的一致性。 ( 4 ) 根据以上结果推断，欧姆龙作为计步器，能量消耗的计算为固定模 型，也就是能耗值是距离的函数，即e = f ( s ) ，也可以从有关文献上查到，由于 距离是步频和步幅的函数，但是，步幅在实际的运动中很难确定。因此，欧姆 龙很难得到较高的能耗计量。 ( 5 ) 此外，由于欧姆龙是计步器，在计步方面具有很好的精度，因此， 在同一品牌中比较，无论是1 型还是2 型均可以得到很小的离差。当然，也说 明了他的计算模型为一个固定线形模型。 ( 6 ) 康动和知己均能得到较好的能耗计算，但是，知己低于康动的原因 是，康动采用了3 轴的加速度传感器，能够很好地捕捉到任意方向的运动。故 能得到较好的精度。 表1 - 3 形态对比1 1 知己 b e i n g p o w e r 形态自身解说力不足， 形态具有很强的解说力，使用 形态与识别 很难判断其自身属性者很容易看出其功能和属性 产品个部分形态区分不 明显，属于看的和可动 操作符合人机工程学原理，佩 形态与操作戴设计合理，既节约了不必要 的区分不清，操作不合 习惯。 的空间有能实现背扣的功能。 没有能激发使用者好奇 形态与使用 心和想象力，表达简单、使用简单，大屏幕便于视读 直白 不具有深刻记忆信息，造型个性鲜明，容易被识别记 形态与记忆 很难产生共鸣和亲切感忆。 不符合运动能量监测仪适合运动健身能量监测仪器 形态与环境 器的形态 的的形态感 针对于其他仪器的优缺点我们在设计b e i n g p o w e r 能耗仪f p 型号过程中， 1 1 对比方法来源于：吴翔编著产品系统设计产品设计( 2 ) 北京：中国轻工业i ；版社。2 0 0 2 第9 2 9 页 1 0 武汉理工大学硕十学位论文 针对于中年设计，宽大的屏幕利于视读，造型规整符合中年人群对产品的喜好倾 向。简洁、大方、稳重，特别是在电池和背扣设计充分考虑兼顾体积和结构的 矛盾处理上，既节约了空间又能够满足佩戴的功能。颜色使用银灰色，配以镜 面型号的镭射效果，使整个形态稳重又不失给人以美好的体验感。 2 4 能耗仪设计发展趋势 现代科技有力地促进了对大众体育进行科学研究和指导，使人们体育锻 炼学化。现代科技不但促进了体育科技和体育理论的发展，而且增强了人们对 体育运动的作用、体育运动与抗衰老关系的认识。激发了人们参与体育健身运 动的积极性。科学的锻炼原则、运动处方都是现代科技的结晶。能耗仪的设计 在现代科技飞速发展的今天，必然向着更科学、更准确、更合理、更符合人们 需求的趋势发展。 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章现代科技对产品设计的影响 3 1 现代科技对生活方式的影响 迈入2 1 世纪，受到现代科技革命的影响，现代化的生产方式日益渗入到 人们的日常生活中，改变着人们的家庭生活方式。 科学技术革命就是一种社会革命的力量。当人类从农业社会进入工业社 会，再到后工业社会( 也可以说是信息社会) ，科学技术不但推动人类生产方式 不断进步，同时还改变了人类社会的整体面貌。 第一，每一次科技革命和先进科技的运用，都使人类增强改造自然、获得 生活资料的能力，从而改善人们的物质生活，提高生活质量； 第二，作为一种社会革命力量，科学技术思想冲击了传统、落后、愚昧的 价值观念，树立了现代、先进、科学的价值理念，不断指导人们的生活方式向 前进步； 第三，每一次科技革命在改变人们的生产方式的同时，还影响了人们的行 为模式，从而推动生活方式向合理化发展。 显然，现代科技的进步是主导人类生活方式变迁的直接因素。 3 1 1 设计与技术创新 科学技术的发展与创新推动社会文明和产品设计的发展，同时设计也为科 技的进步提供了动力。环顾我们的四周，技术创新对人类生活的恩惠无处不在。 没有内燃机蒸汽机技术的发明就不可能有汽车、火车和飞机这样的高速运输工 具的出现。没有无线电、电子管、晶体管等技术的发明就不可能有电视机、音 响等产品的产生。同样，没有数字处理和大规模集成电路技术的出现，我们也 就根本无法体验到有这些技术所衍生出来的无数数字化产品给人们工作和生 活带来的种种便利与乐趣。技术创新造就了人类新的生活方式，也促进了世界 的繁荣与发展。 但是，当人们从内心深处体验由技术创新给人们带来的种种好处时，往往 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 忽略了与技术创新结伴同行的另一个重要驱动力设计。 首先，设计是将技术转化为商品的桥梁。毋庸置疑，技术创新的目的是解 决人类生活中出现的问题，并以此来提高和改善人们的生活质量。“一种新技 术的出现或是一种新材料、新能源的发明必定要应用到与人们生活密切相关的 产品上。 1 2 技术创新的成果只有被转化为社会所需要的商品后才能体现出其真 正的价值。但是，在转化过程中，必定要考虑到人们是否需要这些商品以及技 术与新形成的商品是否匹配等相关问题。而设计正是解决这些问题的最好途 径。以日常生活中最为熟悉的工业产品( 如家电、娱乐设备、交通工具等 为 例。作为一个商品，要满足人们对它使用功能方面的要求就必须要有先进技术 对它的支撑，但仅有好的技术而缺乏好的设计，商品也不能发挥出它应有的价 值作用。特别是在当今人们生活质量快速提高的时代，消费者在选购商品时， 更注重与设计相关的“美感”、“情感”、“文化特征”等非技术因素。因此设计师 在设计这些产品是必定要根据社会特定时期人们的生活方式和需求特征，综合 评价和配置组成产品的各种要素，从而使技术、社会、人的因素方面和产品形 式本身达成最佳的平衡并产生出最为合理的结果。我们现实生活中的洗衣机、 冰箱、彩电、手机、m p 3 、m p 4 、数码相机等商品就是在不同时期新技术在设 计作用下所产生的结果。 其次，设计能使技术创新成果的价值最大化。从设计的本质看，设计本身 也是一种创新活动。在设计创新的作用下新技术的应用是千变万化的，即使是 同样的技术，也会衍生出无穷无尽和各不相同的新产品，使技术创新的价值最 大化。如早期的计算机技术主要应用于数据的运算，但随后被应用于信息传播 和多媒体等领域。如今，计算机技术几乎被应用到人类所有的生活领域，如各 种数码办公用具、数码家用电器、数码娱乐用具包括数码玩具、健身器械等都 是因设计而使对这一技术得以衍生。可以想象，在未来几年，在我们的生活中 将出现更多数字化产品。 3 1 2 新科技革命与生活方式 在农业社会中，人类的生活方式是落后的，生产力水平很低，较多地依赖 自然界，其生活方式等同于生产方式。第一次科技革命( 工业革命) 的发生， 1 2 刘国余编著设计管理上海：上海交通大学出版社，2 0 0 7 第8 页 1 3 武汉理丁大学硕士学位论文 迅速提高了生产力，加剧社会分工，生活方式逐渐脱离生产方式，同时还使人 们改变了思想价值观念。而工业社会晚期，信息技术的迅猛发展，人们进入信 息社会，进一步提高了生产力，人们的生活方式向更高层次逐步发展。互联网 的出现，从人类生活方式的转变不难看出，这些都是与科学技术的发生发展、 生产力水平的不断提高紧密联系的。因此对科技进步影响下的生活方式进行研 究，对研究信息化时代的能耗仪的设计具有重要意义。 3 2 现代科技对产品设计的影响 “设计总是受着生产技术发展的影响，1 3 迪特拉姆斯认为：基于现代科技视 野下的产品造型，其根据是技术进步和社会文化价值。“每一种科技在它问世 以后都促成了不止一种的设计。”1 4 比如1 9 世纪中叶摩提维亚的托内特工厂发 明的弯木与塑木的新技术，被用于家具的设计，产生了漂亮的弯圆体造型。再 如，二战后发明的金属重压技术也促成了不少经典的设计。事实证明，每一种 新技术的发明都在拓宽产品设计的领域，增加设计师的灵感空间。“科技不仅 激发设计师的创作热情，而且是设计创新的根本保证。”1 5 笔者从现代科技对产 品设计中的材料、工艺、观念、方法上加以分析。 3 2 1 设计材料方面 每件产品的诞生，都是由一定的材料经过一定的加工工艺的结果。成功的 产品设计，是在综合考虑了材料、加工工艺和结构等物质技术条件和满足使用 功能的前提下，将现代科学技术提供的新材料、新技术加以运用，使之满足人 们日益增长的物质需求和精神需求。 每种新材料的诞生往往会给设计带来重大的影响，比如轧钢、轻金属、镀 铬、塑料、胶合板、层积木等等。在2 0 世纪，塑料是对设计影响最大的材料。 赛璐珞作为最早的塑料，是替代一些昂贵材料如牛角、象牙、玉石而应用于商 业。2 0 世纪初，美国人拉开塑料工业的序幕，发明了酚醛塑料。这种复合型 的人工材料有易于成型和脱模的特点，而且成本低廉，所以很快被应用到设计 1 3 尹定邦著设计学概论长沙：湖南科技大学出版社，2 0 0 3 第5 1 页 1 4 易中天主编这不是一只烟斗厦门：厦门人学出版社。2 0 0 2 第1 7 页 1 5 易中天主编这小是一只烟斗厦门：厦门大学 j j 版社，2 0 0 2 第1 8 页 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 中，从电器零件到收音机外壳等等。“塑料在3 0 年代已建立起了它的工业地位。 随之，纳吉以之为造型中介，配以光，在他的舞台设计和电影设计中采用了这 种光的表现手法，显示了塑料美学上的潜力。到了二战末期，聚乙烯、聚氯乙 烯、聚氯丙烯、有机玻璃等塑料都被开发出来，塑料赢得了战争的神奇材料 之名。它们大都被用于各种产品上，如电话机、吹风机、家居、办公用品、机 器零件以及各种包装容器。”1 6 塑料成为战后的人们设计材料，6 0 年代亦被称 为“塑料的时代”。 进入信息时代，新兴的信息技术引起设计生产及设计模式划时代的变革。 信息技术以微电子技术为基础，引发了产品设计的技术革命。 现代科学与技术的飞速发展，催生了越来越多的新兴材料的广泛出现，新 材料的出现也促进了新型产品的不断涌现。材料如同人类的知识、生活空间、 食品、能源一样，都是人类的基本资源之一。在社会生产和生活中人们不但能 合理、有效地使用材料，扩大材料的使用范围和寿命，而且还不断提供新的材 料发展新技术。“与此同时新材料的出现与应用又给产品设计提出新的设计要 求。例如为发展能源工业所提供的耐高温、耐腐蚀和磨蚀的各种工程陶瓷材料， 可耐1 3 0 0 - 1 5 0 0 高温，用于导弹、飞机、卫星方面的碳纤维，具有强度高、 刚性好、抗疲劳、耐振动、抗烧融和自润滑性的优异性能，而且成型方便，已 成为许多工业国家优先开