人机交互论文精选(九篇)

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第1篇：人机交互论文范文

1.1研究方法

采用问卷调查法，使用自行设计的调查问卷。调查问卷分两方面，一般资料及专业技能需求。一般资料包括年龄、职称、学历、工作年限及医院级别等条目。专业技能需求设置了为4个方面，25个条目，主要为脑卒中偏瘫康复护理的相关知识，包括言语康复及吞咽障碍的康复(7个);物理疗法(6个);认知障碍的康复(6个)及康复评定(6个)。每个条目均为单项选择题，选项分别为非常需求、需求、一般、不需求，分别计4、3、2、1分，总分为100分，得分越高代表需求越高。本次调查共发放问卷120份，收回114份，剔除信息不全的问卷，共收集到有效问卷100份。

1.2统计学方法

采用SPSS13.0软件对所得数据进行处理分析，采用描述性统计、单因素回归分析等方法对数据进行分析，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2结果

2.1一般资料

本次调查对象共100名，年龄24～25岁，平均年龄(26.85±7.13);其中护师及其以上职称43名，护士57名;本科及其以上学历32名，大专或中专68名;平均从事神经内科的工作年限为(4.13±2.08)年。

2.2护理人员继续教育需求情况

本次调查所得护理人员对专业技能需求总得分为(65.87±12.31)分，其中言语康复及吞咽障碍的康复方向为(21.35±7.68)分;物理疗法方向(11.67±6.35)分;认知障碍的康复(18.76±6.84)分及康复评定方向(14.06±5.19)分。调查结果显示大部分人群对脑卒中偏瘫康复护理的相关知识的续教育需求较大，尤其在言语康复及吞咽障碍的康复方向和认知障碍的康复方向。

2.3神经内科护理人员继续教育需求情况相关因素分析

单因素分析结果显示，除医院级别外，年龄、职称、学历、工作年限等其余因素不同情况的对继续教育需求存在影响，组间差异有统计学意义(P＜0.05)，年龄越小、职称和学历越低、工作年限越短者对继续教育的需求度越高。多因素分析结果显示年龄、职称、学历、工作年限是神经内科护理人员对继续教育需求的独立影响因素。

3讨论

神经内科住院病人的病情通常较危重，疾病专科性强，因此护理工作的专业性要求较高。但护士在医学院校所接受的神经内科知识毕竟有限，临床上迫切需要加强护士特别是新护士的继续教育，以培养一支具备扎实的理论基础、良好的护理技能的护理团队。由于偏瘫病人生活无法自理，对偏瘫病人的护理专业性更强。有研究称通过配备有经验的护士协助脑卒中偏瘫患者进行早期康复训练，能大大改善患者的神经功能缺陷状况，促进其肢体功能的恢复，提高生存质量，降低并发症的发生率，可见偏瘫患者的康复护理对病人的康复有着积极的意义。有研究显示大部分医护人员对现有神经内科护理质量均不满意，尤其是护士的满意度更低，而且有相当的医护人员对神经内科护士能否敏锐预见、观察与处理患者病情变化并胜任神经内科临床护理工作持怀疑态度。本次研究结果显示，大部分神经内科护理人员对继续教育的需求较高。同时可见，年龄、职称、学历、工作年限等因素均会影响护理人员对继续教育的需求，年龄越小、职称和学历越低、工作年限越少的护理人员对继续教育的需求越大。这可能与这些人员临床工作年限短，为偏瘫患者提供的康复护理较少及康复护理相关知识缺乏有一定关系，简单的说就是缺乏理论知识和实践操作经验。

第2篇：人机交互论文范文

1.前期工作积累

笔者在德国慕尼黑大学攻读博士学位期间，曾担任本科、硕士专业课程的教学工作，也曾多次指导本科、硕士毕业论文，因此对人机交互方向创新人才的培养模式有一定的切身体会。另外，笔者于2013年赴英国格林多大学参加了为期4周的学术英语和双语师资研修培训，对欧洲高等教育的理念有了更为深入的理论认识，同时也促使笔者对本专业的教学教育改革进行思考和探索。在对国外高校软件工程人才培养模式的研究和实践基础上，我们认真分析了我国软件工程人才培养模式中存在的普遍问题，并在人机交互课程建设中进行了解决方案的探索。

2.人机交互课程特点

人机交互主要研究用户与系统之间的交互关系，为用户设计、实现和评估交互式计算系统，是一门涉及计算机科学、心理学、工业设计的交叉性学科。要求任课教师熟练掌握计算机图形学、编程语言等技术，同时需要对社会学、认知心理学等方面的知识有所了解，对教师个人素质和专业知识储备有着较高的要求。该课程覆盖面广，技术更新快，教学难度较大，需要学生的积极参与，良好的师生互动可以使得大量交互界面设计的教学变得直观易懂。

引导型教学模式可以有效激发学生的主观能动性和创造力，有利于新型交互创意的产生。因此如何在课堂教学中引入引导性教学模式以提高学生的教学参与度是笔者在人机交互课程建设中的重点研究方向。

3.引导型教学模式浅析

引导型教学模式的核心在于师生互动：从教师讲授为主的单向模式转变为教师引导学生进行主动学习的双向互动模式。下面我们将从课堂教学内容设置、教学方式、实验设计及评价、教师个人素质等四方面对引导型教学模式进行探索。

3.1课堂教学内容设置

人机交互的教学内容主要包括基本理论知识及案例分析两部分。理论基础包括交互模型及实例、设计规则、实现支持以及评估技术等。本课程还通过视频、图片等大量资料介绍普适计算、虚拟现实等热门专题。这些教学内容有助于拓展学生在人机交互方面的视野，提高学生的交互式设计的能力。

作为计算机领域的新兴研究方向，人机交互的理论和应用层出不穷、更新速度非常快，这对教学工作提出了极大考验。在教学准备上需要花费大量精力进行查新，尽量做到和国际最新成果接轨，并根据学生专业背景和反馈及时进行调整。

3.2课堂教学中的师生互动

教师应及时与学生沟通以调整教学进度和难度，并鼓励学生积极参与课堂教学互动。教师在教学中应采用理论讲授、个人陈述、分组讨论等多种教学方式。

人机交互的教学需要学生对交互设计具有一定的热情和敏感度。考虑到学生的专业背景、兴趣爱好等各不相同，在实例分析环节应将日常生活中常见的交互问题作为切入点，使得每个学生都可以联系实际、有话可说，从而鼓励学生融入互动教学。

3.3实验设计及评价

实验环节设置应避免理论和实际脱节，教师不同的交互设计题目，每个题目均围绕一个日常交互问题且难度递增。学生组队完成作业，项目管理方式可以激发学生的自主学习和工程实践能力。例如，学生首先应通过问卷调查、用户面试等方法了解用户实际需求，后期才有可能产生符合实际需求且有创意的交互设计理念。

3.4教师的专业素养和个人魅力

学生对设计原则、交互风格等的理解较为费时，且必须在实践基础上逐渐积累。如果只是被动接受大量案例，既不利于学生对理论知识的理解，还会限制学生的创造力和想象力，就很难发挥想象力和创造力产生出创新的设计方案。因此要求教师具有坚实的专业背景和丰富的项目实践经验，能随时跟踪专业动态和最新研究成果。

教师的个人魅力在人机交互的教学中起着举足轻重的作用。良好的专业背景，丰富的教学和实践经验，自信、热情的性格以及活跃的课堂气氛能很好地吸引了学生的注意力，激发学生的创新欲望。

4.成果及展望

有效的人机交互人才培养可以提高学生的创新能力和工程实践能力，具有重要的实践意义。本课题对人机交互课程建设进行了系统探讨，分别从课堂教学内容设置、教学方式、实验设计及评价、教师个人素质等四方面对引导型教学模式进行了深入分析。目前，我们已在“人机交互”、“信息可视化”等相关专业课程中进行了引导型教学模式的应用研究，同时积极鼓励学生参与各级大学生创新创业训练计划，在加强学生创新和实践能力方面收效明显。

第3篇：人机交互论文范文

关键词：虚拟现实技术；三维虚拟环境；人机交互；三维图形引擎；沉浸式

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）33-8066-03

伴随着制造企业信息化进程的不断发展，仿真建模在产品制造中的应用也由分散到集成，由局部到全局，并且更加注重可视化技术的应用和与用户之间的交互[1]。采用虚拟现实技术为相关装置构造虚拟环境可以摆脱传统仿真培训系统中所存在的一些不足，例如在软件仿真中，主要以图、图表、照片和现场录像等传统多媒体方式为表现手段，真实感和临场感都较为欠缺；而在物理仿真中，系统复杂、庞大难于实现，虚拟现实技术可以在很大程度上提高场景的沉浸感和真实感。

1　三维虚拟环境框架

虚拟环境的开发涉及了网络技术、并行处理技术、人工智能、高性能计算技术、模式识别、传感技术、计算机图形学、图像处理等技术，还涉及社会学、美学、气象、通信、物理、数学等学科，复杂程度可想而知。虚拟现实要达到实现自然实时交互和逼真的多种感觉的要求，其组成主要应包括几方面：虚拟环境生成系统，产生实时的图像；用以确定参与者位置和动作的定位跟踪系统；提供虚拟空间多用户协同交互功能的网络接口；含有CAVE、PowerWall、立体显示设备的沉浸式显示系统；提供立体声源和判定空间位置的音效系统；提供参与者感知力与压力的反馈的触觉和力反馈系统。

虚拟环境[2]框架的功能主要体现在：首先支持对象的属性和交互的订购，同时提供回调和事件的通知机制，支持HLA的各种时间管理策略，从而达到在全部联邦范围内的对象可以根据已给定的时序和消息传递关系来工作；其次是提供与各种对象定位、创建、删除等相关的服务，并且分类、统一组织管理不同功能和不同性质的仿真实体，即是对虚拟场景的结构和组织管理；最后还可以通过事件驱动和回调函数机制和场景对象组织、仿真对象管理功能集成，沉浸式人机交互设备和接口的集成。

根据软件模块[3]的分层结构，我们把系统分为三个层次，如图2所示，即用户界面层、交互层和数据服务，虚拟环境和仿真管理层。

界面层提供的用户界面输入可以接收用户对数据的访问请求，然后经环境和仿真层的相关转换成为对数据服务层的访问请求，然后数据服务层将其处理后通过中间层传送给界面层进行最终的输出。

实现虚拟场景的基础是三维图形引擎。现在，开发者较多使用可以提供功能强大模块的较为流行的绘制引擎，例如OpenGVS、CG2公司的Vtree和Multigen公司的Vega等，但是它们也存在很多不足：商业引擎开发缺乏灵活性，因为其一般都不提供底层开发接口，从而限制功能的扩展；商业引擎无法渲染出较为逼真的场景效果，浪费GPU的处理能力从而影响系统实时性；由于其功能繁多，产生冗余代码也多，影响其运行效率。

介于以上图形引擎的诸多不足，OpenSceneGraph（OSG）作为虚拟场景图形引擎，是一个跨平台的、开放源码的、高效的三维图形引擎，目前应用于高性能图形设计领域中，例如虚拟现实、游戏、仿真、科学可视化等。OSG不仅提供基于OpenGL的面向对象的框架，还有加快图形应用开发的附加功能模块和可扩展接口库。

2　基于情景上下文的虚拟交互

随着虚拟现实技术的不断发展以及人机交互在其中所占有的重要地位，虚拟环境和其参与者的人机交互作用赋予了新的内涵。沉浸式虚拟环境[4-5]让用户有一种“身临其境”的感觉，这也正是用户与对象之间进行交互的过程，其归根结底要解决如何操作和改造虚拟环境中的对象。

2.1　语义对象与交互行为

“信息透镜”概念指的是界面对象通过视图的不同缩放比例来显示相对应的外观信息，这是Jazz在可伸缩用户界面中提出的早期语义对象的概念；再如“按需提供细节（the　mantra　of　detail.on.demand）”的技术[6]是Ben　Shneiderman在信息可视化系统中提出的。

语义对象的定义可以从实现面向语义的高层交互隐喻的目标这个角度来诠释，一个语义对象由交互构件（interaction　component）、图形构件（graphics　component）、规则构件（rule　component）、和应用构件（application　component）　行为构件（behavior　componen0构成.在虚拟环境中的虚拟对象，它的语义一般包括一系列行为状态和规则事件。换句话说，存在于虚拟环境中为用户所感知的对象或者物体（包含其交互上下文的语义信息和外观几何信息）按照相应的规则反馈和相应所发生的交互事件，继而完成相应任务。

通过我们分析观察的上文所提及的事件，　在人机交互中多由用户所触发，一般分为虚拟场景中用户化身的位置变化即化身位置感应（PositionRps）和用户在虚拟对象[7]上进行各种交互操作的用户手势操作（GestOpt）。语义模型可以很好的解决场景图处理不好交互语义的问题，它是具有特定应用含义和组织形式的场景构成模式，达到易于操作处理用户界面的目的。

在实际操作中，我们一般会遇到的例如对象在化身可操作范围内时处于“可操作”状态，离开操作范围后变为“不可操作”状态，或者鼠标的各项操作和三维手势等。

1）规则构件[8]：在我们的现实世界里，有很多操作都会有特定的先后顺序，比如先倒水再喝水，在虚拟世界中我们把它看作是是否响应事件和如何响应事件，规则构件则表达了虚拟对象的交互规则和约束。另外，在现实世界里某些对象具有特定的供给属性，比方说人可以在水里游泳却不可以在陆地上，这就说明了水具有可以游泳的供给，而陆地不具备，所以规则构件还含有某些特定的供给属性，这也同时决定了某些对象的交互特性。

2）图形构件：在某些情况下，当我们需要对图形构件进行更进一步的抽象来实现高层交互语义时，接收的输入内容含有复杂的交互行为指令，这时图形构件就发挥了作用。它包含了虚拟对象的诸如纹理、颜色、材质、形状等属性、语音信息以及动态特征等，方便同一层次中的交互行为。

3）应用构件：当用户和虚拟环境发生交互时，当图形构件提供相应的视听觉方面的线索于反馈时，应用构件表达与之相关的应用任务，并由交互构件触发执行。

4）交互构件：交互构件可以处理基本的交互事件如点击和拖拽等，还可以处理完成给复杂的例如三维手势的交互性操作。它主要做了处理接收和交互分发的工作，处理接收转化用户的交互操作以及语义对象能够相应的交互事件，将其发送给行为构件来执行。为实现复杂的交互操作，分析和推理交互事件通过调用规则构件来进行。

5）行为构件：行为构件反应了虚拟环境中相应对象的各种行为，在人机交互的过程当中，通过调用图形构件的功能来实现执行对象的行为。这些行为描述了语义对象对对象状态变化和语义对象对用户交互动作的响应。行为构件接收交互构件所发来的查询命令，将反馈状态的信息发送给交互构件，交互构件因此来分析判断最终决定执行何种交互行为。

语义对象体系结构[9]中的各个构件之间通过查询规则状态、反馈对象的行为规则及状态或者功能调用来实现它们之间的通信，实现从输入“事件”到输出“反馈”的流程。在虚拟环境中，通过加入交互语义IS=来识别虚拟对象需要执行的交互任务。交互对象为Object，用谓词逻辑演算表达式来描述的触发交互行为的规则为rule，参与者和相应的交互对象所产生的动作为action，交互结果即所执行的交互任务为task，交互产后后的多感知通道级视听觉和触觉等的反馈为feedback。

综上所述，我们通过一张图来说明语义对象解析和响应交互事件的过程：首先，经过系统的分析整合，用户的实际操作封装成交互事件传递给正在交互的虚拟对象；其次，语义动作的生成，通过查询该虚拟对象的语义规则然后将交互事件附上特定的语义属性；最后，系统判断做动作反馈还是进行导航，还是选择、操作或者控制任务，如果是反馈，则包括纹理、材质或颜色等可视化表达信息和旋转平移等几何变换。

如何让用户根据实际感知来和虚拟环境进行交互？通过人机接口系统将虚拟环境中的压力、音响、图像等信息传送到这个封闭回路系统中的重要角色用户的感官，并及时的将用户的行为反应通过传感器进行测试来调整生成的序列。

所以，随着技术的日益完善，人已不再是被动的接受者于虚拟现实系统相对立，而是一个不可或缺的关键角色，这种观念引导着更加和谐的人与虚拟环境的关系，也让人机交互更加的人性化、真实化。

3　结束语

虚拟现实主要通过使用计算机及其外部设备生成虚拟环境，并且能够实现对其中的实体进行控制和交互操作。操作者能够很好地融入到虚拟环境中，达到一种身临其境的感觉。

它是集传感器技术、计算机图形学、计算机仿真、人工智能、人机接口等多种高科技为一体的人机交互技术。作为一种高级的人机交互技术，虚拟现实的研究主要围绕着提高系统的构想性、沉浸感、交互性来进行。随着对人类感知系统的不断深入研究，三维图形技术和多传感器技术的不断发展，虚拟现实作为一项实用技术，广泛的应用于很多领域，例如娱乐、训练、产品原型设计、教育、医疗、遥控操作等。

虚拟现实研究的热点也是重要的研究领域为虚拟环境，它是通过计算机生成听、视、触觉等感觉作用于用户，使用户产生“身临其境”感觉的交互式视景仿真系统。该文所构建的仿真虚拟环境的沉浸感还不足，可以通过结合虚拟现实技术中的传感器技术、人工智能等技术来加强，考虑逐步增加其它交互通道。

参考文献：

[1]　王晓伟.虚拟环境及其应用[J].计算机工程与应用，　1994，16（4）：60-63.

[2]　王红兵.虚拟现实技术——回顾与展望[J].计算机工程与应用，2001，37（1）.

[3]　薛晓明，敬万钧，刘锦德.虚拟环境交互技术研究[J].系统仿真学报，2001（S2）：549-552.

[4]　雷超，戴国忠.三维交互体系结构的研究与实现[J].计算机研究与发展，2001，38（5）：557-562.

[5]　李自力.虚拟现实中基于图形与图象的混合建模技术[J].中国图象图形学报，2001（1）..

[6]　刘贤梅.虚拟现实技术及其应用[J].大庆石油学院学报，2002（2）.

[7]　王炜，包卫东.虚拟仿真系统导论[M].长沙：国防大学出版社，2007.

第4篇：人机交互论文范文

实施教学管理是高校为了提高学校整体水平而采取的一系列活动。高质量的教学管理有利于高校的可持续发展，对其教学水平、科研水平都有重要影响，因此大力提高教学管理质量已成为每所高校必不可缺的建设任务。

2 高校教学管理教师的现状分析

作为高校建设工作的重点，教学管理工作备受各高校的充分重视并予以大力投入进行建设，且已初见成效。目前形成了集中化、规范化的模式，并将进一步向全面信息化迈进[1]。高校属于事业单位，进行人事调配时受到诸多因素的制约，自由度降低，不能很好地贯彻“以人为本”原则致使教学管理队伍素质参差不齐，间接拉低了总体水平。

同时，部分高校忽视促进管理人员个人水平的继续提高，没能为他们提供有效的再培训机制;而管理人员自身限于工作之余时间不足、难以承担培训费用等因素，更无可能自我进修，从而导致教务管理人员素质难以得到提高。随着社会的发展和高校总体实力的不断提升，对高校教学管理提出了更高的要求，教学管理人员面临越来越严峻的挑战。因此，不经过系统的培训来提高能力是无法跟上时展的。教学管理队伍作为教学管理的中坚力量，其整体素质决定了教学管理的质量。因此，如何着力提高教学管理人员的素质，成了高校管理工作中的重点问题[2]。

2.1 高校教学管理教师教学管理层总体素质不高

就目前教学管理层中教师师资学历、年龄出现不均衡现象，硕士学历以上的人数较少，缺乏管理经验;年长的教学管理虽固有丰富的经验，但对于发展中的高校而言学历提升也是势在必行的。年轻的教学管理者需要更具工作经验的、教学管理经验、社会阅历丰富的前辈扶持去完成整个教学管理工作。

2.2 高校教学管理教师专业化的主要内涵

具有优良的综合素质、文化素质：掌握一定的人文社会科学与相关自然科学的基础理论、基础知识;具有比较开阔的文化视野和文化选择与批制的能力;具有一定的审美眼光和文体知识。具有与所从事的教务管理相关的学科专业基本知识;规范管理，使教学管理流程科学、高效。加强教务管理的实践与研究;以参与本科教学工作水平评估为契机，迅速提高教务管理专业水平。具有与所从事的教务管理相关的学科专业基本知识。

3 高校教学管理教师成长因素分析

教学管理教师在教学管理过程中随时与知识水平、业务水平、专业技能和职业素养提升有着密不可分的关联度。在从事管理的职业生涯中，不仅是完成高校教学管理的工作中常规工作例如：制定人才培养计划、开课计划、安排教师的授课、选课工作问题的反馈、课堂教学信息及时反馈和处理并分析教学存在问题给将来带来的诸多问题和解决的方案、项目申报工作、核算教学超工作量、考试等毕业论文及材料归理等。对教学管理教师而言需要熟悉教学改革、教学建设、教学管理三大领域的相关业务工作，使综合性与专业性相统一、事务性与思想性相统一、经常性与突击性相统一。只有规范管理，才能使教学管理流程科学高效进行。

3.1 教学管理教师职业素养的提升

高校教学管理教师在正常的教学管理中，不应局限于工作中曾经获得过的经验和丰富的社会阅历。而是要不断的加强自身的学习，除如学历提升也是知识结构提升的有效方式外，还有就是积极争取外出学习和同行其他高校教学管理者进行教学管理经验交流和学习、教学管理领域的培训学习。这些都有助于教学管理者职业素养的提升和自我能力的再现和完善。

拓展知识面、能力培养、管理水平的科学性和工作效率是在长期的教学管理工作中，尝试分析问题和解决的方法的中随时间的沉淀增加的。

3.2 教学管理教师成长途径

使教学管理者具备以上的条件，凸显出教学管理教师在工作中将越来越成熟，在时间的进程中教学管理者更具水平，整个学院教学管理工作的推进将无疑更上一个层次。高校教学管理者更应具备相应的管理水平和教师素质，通过这些素质的提高形成教学管理教师成长的重要途径。

教学管理不仅是完成常规工作，还要将问题转为分析，学会关注教学管理中的各种问题，需要教学管理者不断学会观察、跟踪问题、收集问题中的各种数据、进行实地研究、定量研究，进行数据抽样和分析，从而解决问题。

3.3 教学管理教师应加强实践与研究

将教学管理过程中存在的问题通过以论文或是课题立项的不同方式，来形成自己实证研究，在项目研究的过程中获得更多的问题的求解途径和方法。同时，解决教学管理中不能解释的问题有利于提升自己教学管理水平和科研水平。其次通过对课题的研究以解决教学管理中的实际问题和获得工作效率上升趋势和科学的管理水平。如《基于填补时段法的人机交互式排课进程》、关于实践教学资源利用的探讨等，的确解决了高校二级学院在大规模排课过程中遇到而又无法解决的现实问题。该项目的研究将排课填补时段法应用于人机交互式排课中，以排课流程图的方式避开了排课中的诸多因素干扰，让人机交互式排课工作更为简捷、合理。该方法经过多次在排课实践过程中的检验，基本实现了减轻排课者排课难度和重复性工作的目的，同时提高了教师对排课的满意度。人机交互式排课中填补时段法的应用，对于教务工作规范化和教学工作常规化，都有着积极的影响，值得在本校其他二级学院和同类本科院校中推广和借鉴[3]。

4 结语

美国着名教育心理学家波斯纳曾指出一个人成长的公式“：经验 + 反思 = 成长”。教学管理中也可以应用此成长公式在教学管理过程中不断地学习、积累、反思、提升，才能使自己有创新的思维。从事教学管理工作的教师应具有专业的职业素养、不断的提高自身的业务能力。学习、能力、思维能力、创新能力的再现是作为教学管理者永恒的主题。教学管理者应对教学管理中存在的问题善于去求解，通过知识的积累和科研的尝试去获得更大的提高和发展的空间。

参考文献：

[1]解琼.浅析我国教学管理的现状[J].中国校外教育：下旬刊，2009(5)：14.

第5篇：人机交互论文范文

论文摘要：文章在介绍虚拟现实技术等相关概念的基础上，探讨虚拟技术的在产品概念设计中的应用，这项技术的使用让设计思路和设计表达更上一个全新的台阶，在产品的开发过程中，保证产品开发的一次性成功。

目前国际上流行的一种“故事版情景预言法”的概念设计，就是将要开发的产品置于一定的人、时、地、事和物中进行观察、预测、想象和情景分析，其形式是以故事版的平面设计表达展示给人们。于是，产品在设计的开始便多了一份生命和灵气。然而，设计表达在信息时代已是多元化的展示形式，虚拟现实技术的应用，使设计思路和设计表达如虎添翼。让人多了一种直观的、亲切的及交互的感受，这样开发设计的产品与传统相比，大大减少了投放市场的风险性，也为 企业 决策人寻找商机、判断概念产品能否进一步开发生产，提供更好的依据。

一、虚拟现实与虚拟现实技术

（一）虚拟现实（virtual reality，vr）及虚拟设计（virtual design，vd）

虚拟现实（virtual reality，vr）是利用 计算 机省城一种模拟环境，通过多种传感设备使用户“沉浸”到该环境中，实现用户与该环境直接进 自然 交互的技术。这里所谓模拟环境就是计算机生成的具有色彩的立体图形，它可以是某特定现实世界的真实体现，也可以是纯粹构想的世界。传感设备包括立体头盔、数据手套、数据衣服等穿戴于用户身上的装置和设置现实环境中的传感装置。自然交互是指用日常使用的方式对环境内的武体进行操作并得到实时立体反馈。虚拟现实是一种全新的人机交互系统，它能对介入者产生各种感官刺激，如听觉、视觉、嗅觉、触觉，给人身临其境的感觉，人能以自然的方式与计算机生成的环境进行交互操作。

虚拟设计是以“虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象的设计手段”，借助这样的设计手段，设计人员可以通过多种传感器与多维的信息环境进行自然地交互，实现从定性和定量综合集成环境得到感性和理性的认识，从而帮助深化概念和萌发新意。

（二）虚拟现实技术

虚拟现实技术是人的想象力和 电子 学等相结合而产生的一项综合技术，它利用多媒体计算机仿真技术构成一种特殊环境，用户可以通过各种传感系统与这种环境进行自然的交互，从而体验比现实世界更加丰富的感受。

二、概念设计的定义及内涵

pahl和beitz在《engineering design》一书中提出“概念设计”这一名词以来，人们对概念设计进行了十几年的研究。他们将其定义为：在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理极其组合等，确定出基本求解途径，得到求解方案，这部分设计工作叫做概念设计。

国内的学者也对概念设计进行了大量的研究，其中邓家褆在《产品概念设计》一书中将“产品概念设计”定义为“由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的，可组织的，有目标的设计活动，它表现为一个由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具体、不断进化的过程。”

在几十年的时间里，人们对概念设计的研究日益增加、不断深入，使概念设计的内涵更加广泛和深刻。主要体现在:根据产品生命周期各个阶段的要求进行市场需求分析、功能分析、功能的工作原理、动作行为的构思、行为载体的选择和方案的组成的等。可见，确定方案是概念设计的最终结果，产品生命周期全过程的满足才是概念设计的关键。设计方法上更加全面融合各种方法，寻求综合最优方案，同时使设计更具创造性。

概念设计是对产品或部件的构思，目的是捕捉产品的基本形状。这个阶段，产品的形状和精确尺寸尚未确定，设计人员有一定变更自由，所以尽可能考察设计方案，以便选出生产成本最低、创意良好的方案。利用传统的计算机辅助设计，往往多是二维交互工具，缺乏三维或者多维的功能，但是产品却是三维的部件，这样必然导致人机交互效率低。现行的计算机辅助设计系统要求定义零件的尺寸，而在产品的概念设计阶段这样的尺寸可能无法精确得到或者根本没必要精确定义，这样必然影响设计效率和周期。传统的计算机辅助设计需要两类人员配合，即产品的设计人员和电脑绘图员，产品设计人员有关产品的概念信息通过草图或者口述的方法传达给电脑人员，这样导致信息的丢失或者绘图者的曲解，而如果设计者本人直接参与电脑辅助设计建模的话，由于现行的电脑辅助设计系统的操作复杂和交互能力若，大大分散了设计者的精力，限制了思路。为了克服这样的限制，充分发挥设计人员的创造性，人们开始把虚拟现实技术引入计算机辅助设计系统进行概念设计，将虚拟现实技术和概念设计有效结合，利用丰富直观的交互手段，在虚拟环境中进行概念设计，从而节省产品精确描绘和尺寸定义的时间，这就是基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计，即虚拟概念设计。

三、虚拟概念设计的研究方向和应用前景

（一）概念设计中应注意的两个问题

1.  虚拟现实环境下的概念可视化。概念可视化是指设计师透过画面或者模型，将市场的需求转换成可视化的具体形态。概念设计是否能符合目标用户的要求，“眼见为实”的图面或者模型是最具有说服力的。

2.  虚拟现实环境下的人机交互界面。想实现人机互动，必须解决一系列技术问题，形成和谐的人机环境。虚拟现实就是一种基于可 计算 信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用计算机技术为核心的 现代 高科技省城逼真的视听触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以 自然 的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、互相影响，从而产生“沉浸”于等同真环境的感受和体验。

（二）虚拟现实技术在概念设计中的前景

在虚拟现实环境下，进行产品的概念设计是虚拟现实技术的基本内容。在电脑虚拟现实提供的良好的可视化条件下，对电脑辅助设计建立的三维模型在几何、功能、加工与装配等方面进行交互性的修改，利用虚拟现实给用户提供诸如视听触觉等各种感知交互手段，最大限度地方便用户的操作，从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。相关人员可以对原型的各方面包括视觉效果、部件间比率进行评价。针对不同用户的爱好要求，在不同的虚拟环境中，亲自体验修改模型；选择产品的可选部件，观察设计和修改过程。

概念设计是设计过程的初步阶段，它的目的是获得做够多的有关产品式样和形状的信息，同时它又是设计过程中的重要阶段，因为产品成本的60%～70%是由这个阶段决定的。面对日益加剧的产品市场竞争的挑战，可以预见，基于虚拟现实技术的计算机辅助概念设计必有长足 发展 ，最终将与现有计算机辅助设计系统实现无缝集成。激烈的全球市场竞争，各国投入大量的资金对虚拟现实技术及其在 工业 设计领域中的应用进行深入研究。将研究的成果及时转化为生产力，这是产品迅速占领市场的关键。 

参考 文献

[1]周洪玉，王慧君，周岩．虚拟现实及应用的研究[j]．哈尔滨理工大学学报，2005，(5)．

[2]薄瑞峰，李戈．虚拟现实技术在计算机辅助概念设计中的应用[j]．华北工学院学报，2004，(10)．

第6篇：人机交互论文范文

顾嘉唯是微软亚洲研究院首席设计师、人机交互组研究员，目前在微软亚洲研究院主管用户体验设计研究，为微软研发5到10年后可能使用的技术。在研究院工作的3年中，他主要的研究方向是跟可触摸到的、有形化的东西做交互，以及近两年流行的可穿戴设备，让人们能够用更自然、更多元的方式和机器“交谈”。除了手头项目之外，顾嘉唯还需要第一时间接触全球领先的研究成果，以及与国内外不同高校和研究机构进行合作。

对于微软研究院来说，来自全球高校的实习生是最宝贵的资源之一。所以通常每3至6个月就会有一名新学生进入顾嘉唯的人机交互组来进行课题研究，因此，顾嘉唯的工作中还有很大一部分时间是作为企业中的导师去指导这些实习生。

“我的工作环境很特殊，就像一个高科技企业里面的象牙塔。”微软研究院中95%以上的工作人员是博士，他们的很多工作和高校老师是一样的，搞科研、发论文、申请专利。顾嘉唯说他与自己的团队成员之间更多的是师生关系，而不是老板和下属的关系。他甚至会跟新加入的实习生排练小组会上20分钟的英文介绍，纠正其每一个语法和发音错误。

在清华读研究生期间，顾嘉唯也曾在联想设计中心、诺基亚研究院做过实习生，他深知一个企业导师对于实习生的重要性，因为在短则3个月、长则1年的实习时间里，导师要帮实习生找到他们感兴趣的研究方向，并利用自己的资源帮他们把学术成果转化成可对外发表的作品。

“研究院的工作就像是拍摄科幻电影，科幻电影鼓励人们做梦，而研究院不但鼓励我们做奇怪的梦，还要把梦变成现实。”比如，他和一位实习生发现用普通的电容笔在平板电脑上写字只有一种触觉反馈，于是他想到将大量直径为0.03毫米的形变材料塑胶球作为笔触使用在笔头上，外面再用一个导电橡胶包裹，当微电脑控制的气泵抽气时，笔头上的笔触就会变形，再配合上不同的视觉效果，用户在使用电容笔的时候就能产生如毛笔、油画笔等不同笔锋的触感反馈。

第7篇：人机交互论文范文

中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1007-9416（2012）04-0000-00

1、论文研究背景及意义

近多年来，由于计算机及网络相关技术的迅猛发展，世界经济发展的必然趋势就是数字化，数字城市也逐渐引起了人们的注意。那么怎样应用计算机技术来构建数字城市，近而实现城市的数字化已经引起城市规划及管理人员和城市居民的共同关注。城市仿真技术在构造数字城市过程中发挥着非常重要的作用，因此成为当前一个新的研究热点。仿真(Simulation)技术是利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术，以模拟的方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图形界面，使之在感知行为的逼真体验中获得直接参与和探索仿真技术对象在所处环境中的作用和变化。城市仿真(Urban Simulation)技术就是仿真技术在城市规划、建筑设计等领域中的应用，表现为人机交互、真实建筑空间感与大面积三维地形仿真，即交互式实时三维(Interactive Realtime 3D)。采用虚拟现实技术构造出来的城市视景仿真系统是数字地球的重要组成部分和支撑手段，已经被广泛应用在城市的规划、建设以及管理当中，对于城市发展规划的各个方面都具有相当重要的意义。

2、国内、外的视景仿真工具

MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三维建模软件是世界上流行的实时三维数据库生成系统的软件环境，在仿真系统中得到广泛的应用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的世界领先的软件环境。Urbansim是基于城市交通需求模拟分析和城市土地综合分析的新型城市发展仿真软件。MagicCity属于WinTel架构基础上的虚拟现实和视景仿真系统。我国在视景仿真系统开发的同时，也在进行仿真系统软件平台的开发。TrueSim v2.0 三维实时仿真软件平台是深圳市创想科技发展有限公司在综合了国内外多项最新三维仿真技术的研究成果以及多年来从事三维仿真研究所积累的多种经验的基础之上推出的具有自主知识产权的仿真平台。神州视景信息技术有限公司自主研发了“基于普通PC和Internet的大规模场景实时漫游引擎系统――SCVR”。 Virtools是一个实时三维虚拟现实编辑软件，可将多种常用文件格式（三维模型、二维图表、声音等）整合到一起，并具备交互功能，能够开发出电脑游戏、建筑仿真、交互娱乐等多种3D产品。

3、本文的研究目的及重要内容

本文通过研究虚拟现实视景仿真技术的相关知识，实现以我们学院校园为虚拟环境的视景漫游系统。通过对虚拟场景的构建，能够实现视景漫游中的自动漫游和交互漫游等效果。本系统应用建筑草图大师Sketchup和MultiGen Creator软件工具来构建虚拟场景中地形及建筑物的三维模型，并建立道路、树木、路灯等虚拟景物，借助Vega Prime软件平台和工具集对校园虚拟场景进行仿真，在VC++开发平台下实现三维景观及模型的交互式（以鼠标、键盘等交互方式）控制，实现了虚拟校园景观的视景仿真漫游系统。

本文主要研究内容和所做工作总结如下：

(1)了解视景漫游技术以及虚拟现实的发展，对国内外虚拟现实技术应用现状进行调研。

(2)对黑龙江农垦科技职业学院的视景环境数据进行搜集和整理，包括地形数据的获取、建筑物数据的获取、纹理数据的获取等等。

(3)研究用虚拟现实建模软件Sketchup、Creator以及三维建模技术、模型真实感技术以及模型优化技术等对地形、道路、教学楼和图书馆等建筑以及校园之中的花草树木等进行建模，构建出虚拟场景模型库，然后用视景漫游软件Vega Prime和VC++对虚拟场景进行漫游和交互控制。

(4)研究模型数据库建模和优化技术问题，模型数据库的建构、调整和优化对提高实时仿真系统中运行的速度和流畅性起着至关重要的作用，成为目前重要的研究课题。

(5)碰撞检测技术。开发虚拟现实仿真系统有一个主要目标就是能够让用户以尽可能接近自然的方式与构建的虚拟场景中的物体直接进行交互。要实现自然的、精确的人机交互功能首先要解决的是碰撞检测的问题。碰撞检测是虚拟场景中动态物体与静态物体之间或动态物体与动态物体之间进行交互的基础。在碰撞检测中有两个问题需要解决，一是检测到碰撞的发生和碰撞的位置，二是计算碰撞后的反应。而碰撞检测是计算碰撞反应的先决条件，因此，碰撞检测是虚拟环境中一个必不可少的部分。

(6)为保证虚拟场景的真实性、生动性及其对用户的感染力，对基于粒子系统的虚拟场景环境特效技术进行研究。

校园视景仿真就是在计算机环境中对真实校园的景观进行虚拟再现，采用虚拟现实相关技术，生成一个实时的、能给用户各种真实感受的三维虚拟环境。利用计算机软硬件及其相关输入输出设备，使用户可以在虚拟的校园场景中进行浏览和交互漫游，感受校园中的风景。利用这种方法可以让更多的人来了解我们的学校，对本校园的环境及交通现状等方面有更深刻的认识。

参考文献

第8篇：人机交互论文范文

工程教学和实践环节是工业工程人才培养极其重要的必修环节。通过实验室建设为加强教学实验和项目训练提供基本条件，通过大量的实践训练，使工业工程专业的学生能够加深对基础理论和工程基础知识的理解提高综合运用多种工业工程手段（工程的或管理的）解决实际问题的能力，以适应培养高层次应用型、复合型人才的要求。

1.工业工程专业实验室的规划

为了建设高水平的工业工程专业教学实验室，我们进行了精心的规划和反复论证。我们对国内外多所名校的工业工程系实验室进行了调查和网上查询，此外还重点请教了多位国际知名的工业工程专家。目前，各学校工业工程系由于各自的研究侧重点不同，实验室建设侧重情况都有所不同。考虑到我系学生的培养需求以及今后的学科发展方向，以及我们现有的情况，发挥工科背景的后发优势，取其它学校之长，制定了比较符合时展要求和我校特点的建设方案。

我们决定重点建设3个专业实验室：先进制造及数字化企业实验室，人因工程实验室，物流工程实验室。此外，我们不可能将工业工程面临的各种系统都在实验室建立物理模型，因此利用信息技术和现代展示技术弥补这一不足是一个重要解决方法。因此，我们建设一个全面支持系统仿真与展示的综合体验演示中心。利用信息技术将仿真结果更加逼真地展示出来，便于学生理解复杂企业大系统的运行情况，同时可支持各类系统的远程体验和演示，演示中心与三个分实验室用内部高速网络连接起来。

这些专业实验室总面积约600m2，特点在于：一是着重于企业生产服务活动的整体；二是立足于教学，每个实验室都考虑教学实验和案例的建设；三是可为全校学生进行工业工程方面知识的教学和实践培训；四是可为工业工程系学科的发展提供基本平台，服务于长远科研基本需求。

2.工业工程专业实验室的建设情况

2.1 先进制造及数字化企业实验室

“先进制造及数字化企业实验室”在国家211和清华大学985有关经费资助下已经具备相当规模。设有先进制造实验分室和数字化企业实验分室，面积约30cm2。目的在于全面培养学生对工厂、企业车间层的有关工程知识和实践技能。为工业工程系学生开设制造、生产系统方面的专业课以及为全校学生开设制造系统方面选修课，并支持有关课题研究。

实验室目前拥有一套教学用微型CIMS系统（包括车中心、铣中心、立体仓库、自动导引小车、三坐标测量机、机器人、物料传输线）7台教学型数控机床以及40台微机。拥有CAD/CAM软件和数字化企业建模与仿真软件，如Pro/E、I-DEAS、AutoCAD、FACTO-RY、Flexsim等。全部计算机、设备联网，并与校园网相连，实现资源共享，形成协同学习的环境。

利用实验室条件，学生可以进行CAD/CAM技术、CNC技术、NC编程、物流系统控制、FMS技术、CIMS技术、仿真技术、虚拟产品开发技术等内容的学习，可以进行实际操作的训练，实现理论与实践的统一，教与学一体化。

2.2 人因工程实验室

人因工程是工业工程主要的专业方向之一。建设人因工程实验室的目的在于综合运用人因工程方面的设备和技术，教学上支持人因工程、虚拟现实应用。协同设计与制造等方面的工业工程和制造工程课程实验，提供学生创新能力培养的基本环境和设备技术实施手段，同时支持在虚拟设计制造、产品快速开发、劳动作业安全、人机系统设计与仿真等方面的研究。

人因工程实验室面积约156m2，分为4部分：人因工程基础教学实验室、人体测量与生物力学实验室、可用性评测与人机交互实验室和虚拟现实与人机界面技术实验室。

1）人因工程基础实验室建设

此实验室主要应用是人体和环境基本测量与分析，工作地设计等。

主要满足人因工程基础实验教学要求。主要实验内容包括人体基本测量（形体尺寸、生理参数、认知特性等）、环境基本测量（温度、湿度、光照、噪声、辐射、空气等）以及工作地基本测量（几何、物理测量等）等。目的是让学生掌握基本的人因学测量手段和测量概念，强化人因工程的概念，并且能在今后的实际工作中自觉地考虑“人-机-环境”的互动关系，提高工程设计的人性化水平。结合这些实验，本实验室建设内容主要包括人体生理计测仪器、环境计测仪器等仪器的购置以及设计基础实验。

2）人体测量与生物力学实验室建设

此实验室主要应用是三维人体测量、建模、应用与分析等。

主要针对现代三维无接触人体测量技术及应用，满足人因工程高等专题实验教学项目要求。建设内容主要包括三维无接触人体测量设备的购置、配套硬件建设和数据处理及应用软件的研究与开发等。目的是让学生掌握先进的人体测量手段，了解三维人体数据的应用，结合专题设计实验或项目充分领会人因工程在工程设计中的重要性。

3）可用性评测与人机交互实验室建设

此实验室主要应用是用户研究、心理测试、计算机人机交互评测等。

主要针对以下3个方面的内容，产品的可用性（易用性）、用户需求分析及用户研究以及计算机人机交互测评等实验内容。重点针对现代信息产品的可用性测评；如何运用工程手段把握用户的特征和需求（显性需求和隐性需求）以保证产品开发的成功率；针对软件的界面设计以及移动商务、移动设备进行实验研究。通过这3个方面的实验，希望能培养学生运用技术手段把握客户需求，特别是针对当前流行的电子商务、软件和移动设备进行人性化设计的综合能力。建设内容包括：用户测试室和研究观察室的监控设备集成、人机交互设备、移动电子产品评测样本以及相应的记录和分析软硬件。

4）虚拟现实与人机界面技术实验室建设

此实验室主要应用是多通道复杂人机交互系统仿真与分析、虚拟体验教学实验、操作行为测评与分析、人体运动跟踪与仿真等。

主要针对以虚拟现实技术为基础的复杂“人-机-环境”交互系统进行模拟、仿真、测评和研究，立足于构建各种人机界面进行近似真实场景的测评，并运用多通道人机界面技术开展部分虚拟体验教学研究，通过“视觉、听觉、触觉”的集成体验来加深理论知识的学习并“感知”复杂的系统或理论。本实验将作为高等人因工程专题实验和一系列研究类专题实验的重要部分，培养学生运用新技术解决复杂问题的思路和基本能力，特别是自己动手进行研究类实验的设计、运行、总结、提高的能力。同时本实验室还作为工业工程系其他专业方向教学和研究用实验平台，开展体验类教学实验和成果展示。主要建设内容包括三通道虚拟现实立体投影系统、触觉人机交互装置研制、虚拟现实软件平台购置、驾驶行为仿真测试系统研究以及专题实验设计。

2.3 物流工程实验室

物流（广义包括企业内部物资流动和企业外部供应链管理）在现代企业生产和服务活动中占据日益重要的地位，并已经引起政府和工业界的高度重视。物流实验室建设的目的在于培养学生对复杂的物流系统进行设施规划、设计、过程优化以及流程管理的实际能力。满足相关的教学和科研的需求。利用计算机网络技术，虚拟现实技术、仿真技术、信息管理与决策技术等多种技术手段，使实验室充分体现和展示现代物流技术。物流实验室面积约9cm2，硬件设备主要是二个方面：混流装配生产线（企业内部物流）物流实验室商业物流。

1）混流装配生产线（企业内部物流）

该生产线是装配生产线，有8个工位，传送带可以连续移动或节拍移动。在生产实验过程中教师可以生产指令、监控生产状态、控制装配线的运转，让学生直观地看到企业实际加工的装配生产线，让学生了解和熟悉企业内物流。同时可以进行产品的功能结构分析与装配流程规划、装配线配置与布局、装配线平衡、装配作业动作分析时间研究、在线库存管理与生产现场物流、MRP与JIT生产模式对比、JIT方式下停线实验、装配质量控制、基于MES实时计划调度等实验。

2）物流实验室商业物流部分

物流实验室商业物流部分主要由40个货位的自动仓库、货柜、电子标签系统、电动传输带、条形码系统组成。学生根据老师提出的物流系统的需求，自行设计、分析、建立一个配送中心（仓储、分拣、搬运、进出库等）规划物流系统。提高其运用理论解决实际问题能力，同时，对于现代物流配送有基本认识，了解和熟悉库存管理。对于可以进行实验室实验、设计、实施的配送中心部分，在实验室进行，对于不便进行实验室分析、实施的送货线路部分，采用规划及仿真软件进行。

3.工业工程专业实验室的建设成果

目前，先进制造及数字化企业实验室中的先进制造实验分室在原有的基础上继续完善，开发实验网络教学课件，増加新的实验内容，扩大效益。学生可在实验室里进行数控编程及加工，CAD/CAPP/CAM、FMS、机器人、CIMS、生产调度及仿真优化等反映先进制造技术的单元或系统的学习和实践训练。除为我校学生提供教学实践服务外，每年都有其他院校（北京农业大学、北京林业大学、北方交通大学等）来我系实验室做实验和实习。数字化企业实验分室已经实现从零件设计、工艺分析、工厂设计、企业管理到企业运作仿真的系统集成。学生可以在实验室学习数字化时代与企业生产经营有关的几乎所有软件系统，进行企业知识的全方位训练。

已经建成的人因工程实验室，是国内高校中建设比较完备的一个人因工程教学实验室，而且建设内容突出反映了国际上人因工程专业方向的发展趋势，融入了较多的新技术和新思路，如信息产品的可用性及用户研究、虚拟现实技术在复杂人机界面方面的应用、虚拟现实体验与展示等。实验室建设规划内容被许多国内兄弟院校的工业工程系索取和参考，为国内工业工程系人因工程方向的教学改革提供了先例。

物流工程实验室各个部分设备已基本建成。物流实验室的软件建设正在进行，软件建设主要以科研成果为基础进行开发，形成与实验设备配套的软件，如仓储管理系统、运输管理系统、供应链管理系统等。这些软件补充物流实验室的教学功能，通过该系统的应用不仅能够使学生了解先进的物流管理信息技术，而且通过模拟操作，能够培养学生的实际操作能力。同时把实验内容同企业的实际需要相结合，能够大大提高学生参与实验的积极性。

通过实验室建设，培养和锻炼了一批研究生和有关实验技术人员。实验技术人员结合实践教学基地建设，包括软硬件建设和教学实验建设，熟悉了工业工程新的学科方向，主动参与了所有实验教学内容的准备。研究生通过参与开发教学实验，特别是研制实验系统，不仅为学校节省了巨额的资金，而且也培养了独立从事科学研究的能力。同时，实验室的建设也推动了国际交流与合作，目前承担了六项大型国际合作项目，总经费约300多万元。

4.工业工程专业实验室的运行和管理

目前，年轻教师和实验技术人员共同参与管理专业实验室，以教学与研究互动的原则运行和发展实验室。在教学实验的设计阶段是教师、研究生和实验技术人员共同策划开发，一旦成熟就完全交给实验技术人员负责运行。

利用现有的专业实验室，以教学计划为依据，对学生进行实践动手能力、协同合作能力、分析和解决问题的能力、创新能力等全面素质的培养。针对不同的实验对象，我们精心设计实验内容，包括基础实验和提高实验，单元实验和系统实验，以及研究类专题实验和新技术含量的专题实验。采用多种实验教学方式，比如看录相、现场操作演示、学生动手实践、计算机仿真等。与此同时，也将新研究成果引入教学，不断更新和丰富教学实验内容，使实验教学始终能够紧跟学科的发展，具有一定的先进性和代表性。针对19门课程，我们已新开设实验40多个，年接纳学生人数1000多人次。

配合专业课程和教学实验，实验室还开发制作了丰富的多媒体课件和网络课件，供学生自学。同时实验室接纳本科生的生产认识实习，毕业设计（综合论文训练）SRT项目和研究专业技术的研究生论文工作。此外，还对工厂企业工程技术人员、大学、大中专教师进行工业工程专业相关技术的继续教育培训。

第9篇：人机交互论文范文

【关键词】MSP430F149；电力参数；谐波

引言

随着现代科学技术的迅猛发展，一方面，造成电能质量问题的因素不断增加，另一方面，各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，人们对电能质量及可靠性要求越来越高，这样的矛盾越来越突出[1]。

另外，随着电力工业的快速发展以及电网的不断扩大，电力运行对电力调度自动化水平和安全性的要求越来越高，为给电网安全和经济运行提供参考依据，需要电力监控仪表来对电压、电流、功率、功率因数、谐波、频率等电力参数进行实时检测。为此，本文提出了基于MSP430F149的三相多功能综合测试仪的总体方案，该方案具有功能全面、成本低、人机交互性好等特点。下面重点介绍一下三相多功能测控仪的软硬件设计。

1.采集器硬件设计

1.1 硬件总体设计

整个硬件电路以MSP430F149为核心，由数据采集模块、时钟模块、数据存储模块、人机对话模块、通讯模块和电源管理模块构成，硬件总体设计如图1所示。

MSP430系列的单片机是TI公司生产的一种超低功耗的混合控制器，性能优越，具有超低功耗、强大的处理能力、系统稳定、方便高效的开发环境等特点，结合本测控仪的功能要求，硬件设计中主要应用了MSP430F149的如下性能：（1）ADC12模数转换模块；（2）硬件乘法器；（3）多种定时器；（4）双路的USART

口；（5）有48个I/O口。

系统的硬件模块较多，我们以数据采集模块为例，说明它的工作过程。

1.2 数据采集模块

被测三相电流和电压经电流电压互感器电路转化交流小电压，经低通滤波将系统高次谐波滤掉，后分两路处理：一路是将滤波后的信号经电平抬升送于MSP430F149模数转换模块处理；另一路是将信号通过过零比较电路转换为与信号同频率的方波信号，再通过锁相电路得到频率为信号频率64倍的方波信号，用于同步采集瞬时电压电流信号。其硬件框图见图2。

2.测控仪软件设计

软件系统采用了模块化设计思想，这样使得软件结构简单清晰，便于修改、调试和扩充。本软件将系统功能分成初始化模块、主循环模块、数据处理模块、通讯模块、人机对话模块等。系统上电复位后，主函数对系统初始化，然后定时对任务轮巡，当查询到某一任务条件满足，该任务标志位置位，则调用相关程序模块，执行该任务并在该任务完成后返回。软件总体框架见图3。

结束语

基于MSP430F149的三相多功能测控仪对电流、电压、频率、功率、功率因数、谐波、电度等电力参数进行了测量，在现实中可以广泛应用于城市居民小区、工厂、农村等场合，同时，功能全面、成本低、人机交互性好等特点使其具有很广的应用前景。

参考文献

[1]郭先概.电能质量参数检测系统的研究[D].哈尔滨工业大学硕士论文.2006,6.

[2]刘玉宏.MSP430单片机C语言和汇编语言混合编程[J].微计算机信息,2003,19.