可打印机电设备的组装感知设计

从智能玩具和家用电器到个人机器人，机电设备在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。我们的目标不是依赖大规模生产的 gadgets，而是让普通用户能够根据自己的需求和偏好定制设计此类设备。为此，我们提出了一个利用数字制造和 affordable 电子产品（如传感器和微控制器）兴起的计算设计系统。系统输入是所需设备形状的3D表示，以及一组用户偏好的现成组件。基于此输入，我们的方法生成一个优化的3D可打印外壳，可容纳所需的组件。为自动创建这些设计，我们形式化了一个新的时空模型，该模型捕获整个组装过程，包括设备内组件的放置、安装结构和附件策略、组件必须插入的顺序，以及无碰撞组装路径。以此模型为核心，我们利用工程设计指南和高效的数值技术来优化设备设计。在一项用户研究中（也突出了设计此类设备的挑战），我们发现我们的系统在降低普通用户创建设备的入门门槛方面是有效的。我们还通过设计和制造三个具有不同功能的设备来展示我们方法的通用性。