基于语义学的智能掘进机产品设计

2025-05-11 上传，收录于 2025届研究生毕业设计作品

在全球工程机械无人化发展的趋势下，智能掘进机作为矿山开采的核心装备，其设计面临功能语义模糊、人机信任不足等问题。当前相关研究大多集中于技术实现层面，缺少基于产品语义学的系统性设计思考，难以满足复杂工况下的人机协同需求。 本研究依托三一重装有限公司与学院合作的“智能悬臂式掘进机工业造型设计”产学研项目，以三一无人化智能掘进机为研究对象，基于产品语义学理论，探索无人化智能掘进机的设计策略与实践方法，希望通过语义设计提升设备的可用性、安全性以及用户的认知体验。 研究首先分析了产品语义学在工程机械领域的设计挑战，指出智能掘进机因无人化、模块化和场景复杂性，通过对竞品的调研和对核心用户（包括操作人员、维护人员及工程管理者）的访谈，挖掘出他们在设备功能识别、操作安全性及环境适应性等方面的潜在需求。 其次，研究构建了基于产品语义学的设计策略框架。从原则层（智能化导向、功能显性化、情感化平衡、场景适配性）、要素层（形态语义、CMF策略、人机交互）到应用层进行逐层解析，提出形态语义设计需要融合技术特征与品牌符号，CMF策略应兼顾防护性能与材质的情感表达，人机交互设计需保障维修便利性与操作清晰性，并通过冲突场景的优先级决策实现设计要素的有机整合。 最后，研究基于设计策略开展工业设计实践，经过多轮方案迭代和企业评审，完成了形态语义概念提取、草图发散及方案优化，最终形成了兼具技术辨识度与用户体验的无人化智能掘进机设计方案。通过数字模型构建与样机验证等环节，证实了产品语义学在解决无人化设备功能语义传达、增强人机信任等方面的有效性。 本研究将产品语义学理论及策略应用于无人化智能掘进机设计，突破了传统功能导向设计的局限，为同类工程机械的语义化设计提供了方法参考，也为提高无人化工程机械工业设计水平提供了案例借鉴。