1.本发明涉及一种气味释放装置的设计方法，尤其是涉及一种气味释放装置个性化定制设计方法及电子设备。
背景技术：2.嗅觉对人的记忆、情绪、心理、行为有着直接且至关重要的影响。随着计算机软硬件技术以及多通道技术的普及，气味释放装置开始在健康与情绪管理、vr/ar/mr、游戏、驾驶环境等领域开始体现出强大的开发和设计潜力，是人机交互领域的新兴和热门方向。
3.气味释放装置关乎以怎样的物理形态存储气味原料、通过怎样的气味释放技术生成气味、再传输到人的嗅觉器官进而提供嗅觉信息。但由于目前科学家学者对人的嗅觉的认知还处在初级阶段，目前的气味释放装置的设计十分受限，主要体现在：(1)易用性差。由于气味的特殊性，例如气味原料的必要性、气味的扩散性等，现有的气味释放装置的结构设计较生硬，使用方式与使用环境受限；(2)专业性强学习成本高。一个可控的、处于真实场景下的气味释放装置的设计需要考虑气味存储模块、气味释放技术、气味释放的角度、气味控制模块、气味释放装置的使用方式与摆放位置、以及各个模块之间的位置关系等方面，是一种复杂的构成系统，其设计往往需要较强的专业知识支撑，普通用户有学习壁垒；(3)个性化需求无法满足。用户对气味释放装置的使用场景与气味释放有不同的需求，现有设计往往针对具体的某一个应用，无法灵活适配更多场景。以上几个方面极大的限制了气味释放装置在设计与应用上的普适性与可供性。
技术实现要素：4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单易用、灵活适用不同场景、设计快速的气味释放装置个性化定制设计方法及电子设备。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种气味释放装置个性化定制设计方法，包括以下步骤：
7.确定构成气味释放装置的关键形态因素；
8.分别对各所述关键形态因素进行三维基本体建模，生成对应各关键形态因素的三维几何基本体，所述三维几何基本体带有可组装或拆解的拼插结构；
9.在各所述三维几何基本体上添加可调参数；
10.接收用户设计参数，生成定制指令，该定制指令用以根据所述用户设计参数确定各三维几何基本体的可调参数，形成三维定制体，同时根据所述用户设计参数确定各三维定制体的排布方式，生成最终的气味释放装置，并显示。
11.进一步地，所述关键形态因素包括气味容器模块、气味控制模块、气味释放角度模块和连接件模块。
12.进一步地，所述三维基本体建模具体为：
13.提取所述关键形态因素的结构形态特征，利用参数化建模工具构建对应的三维几
何基本体。
14.进一步地，结合结构形态特征和使用场景，构建所述三维几何基本体。
15.进一步地，所述可调参数包括压电雾化片尺寸、气味容器类型、气味容器数量、气味容器管材长度、多气味容器排列方式、模块组合方式和可选模块选择特性。
16.进一步地，多气味容器包括垂直式多气味容器和水平式多气味容器，垂直式多气味容器对应的所述多气味容器排列方式包括方形、圆形、线型以及中心最省面积排列方式，水平式多气味容器对应的所述多气味容器排列方式包括圆形和线型排列方式。
17.进一步地，所述生成定制指令时，若气味容器管材长度》50mm且具有弯曲度，则在弯曲度数每》90
°
处生成管材底板结构，并增加限位器，且保证管材容器末端设置一个限位器。
18.进一步地，形成所述三维定制体时，对气味容器模块的管材进行碰撞检测计算。
19.进一步地，对设计结果进行布尔运算后，生成所述最终的气味释放装置。
20.本发明还提供一种电子设备，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述气味释放装置个性化定制设计方法的指令。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.1、本发明通过提取气味释放装置形态设计的关键因素，对已有的复杂专业知识进行简化，同时深化每个关键因素的具体形态分类并提供参数化实例，通过可视化建模设计方式快速生成目标模型，降低个人用户的学习成本，加速设计迭代与实践，同时最大化用户个性化需求。
23.2、本发明在气味释放装置设计过程中，对结构形态特征和使用场景等方面进行考虑，同时对设计结果进行碰撞检测、布尔运算等优化，能够设计更加实用可靠的产品。
24.3、现有气味释放装置的设计往往将容器部分、硬件控制部分等整合成一个整体，因此所适合的场景是有限的。本发明对气味释放装置的关键形态因素进行模块化分类，包括气味容器模块、气味控制模块、气味释放角度模块、以及连接件模块，分别对4组模块进行具体的形态与结构设计，且每个模块都可以通过标准的拼插结构进行任意组合，因此本发明方法设计的气味释放装置可以与不同的连接件进行组合，例如可以夹在桌子边上、磁吸在金属表面、也可以穿戴在身上。
25.4、本发明设计方法可以让没有建模知识、气味释放装置设计知识的新手用户根据自己的使用需求快速进行气味释放装置的形态设计，对于降低学习成本、提高用户体验的满意度、提升气味释放装置的设计方案产出效率、设计迭代效率以及加速嗅觉交互新兴领域的普适化有重要的意义。
附图说明
26.图1为本发明的整体思路框架示意图；
27.图2为实施例中垂直式气味容器模块与拼插结构几何基本体的示意图，其中，(2a)为垂直式气味容器模块，(2b)为带有拼插结构的垂直式气味容器模块；
28.图3为实施例中水平式气味容器模块与拼插结构几何基本体的示意图，其中，(3a)为水平式气味容器模块，(3b)为带有拼插结构的水平式气味容器模块；
29.图4为实施例中气味控制模块几何基本体示意图，其中，(4a)为一个角度的示意图，(4b)为另一角度的示意图；
30.图5为本技术实施例中气味释放角度模块与拼插结构几何基本体的示意图；
31.图中：1、标准固定件；2、垂直式底部固定件；3、锁扣结构；4、吸水棉芯；5、空心管材；6、密封塞；7、滑槽拼插结构公头；8、水平式底部固定件；9、限位器；10、管材底板结构；11、气味容器模块盖板；12、气味容器模块箱体；13、侧面滑槽拼插结构公头；14、背面滑槽拼插结构公头；15、滑槽拼插结构母头；16、万向球球体；17、万向球球槽；18、圆柱形夹结构连接件。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
33.本实施例提供一种气味释放装置个性化定制设计方法，包括以下步骤：
34.步骤s1、确定构成气味释放装置的关键形态因素。
35.该步骤中，分析气味用户体验及现有传统的气味释放装置的基本构成机制，提取构成气味释放装置设计的关键形态因素。
36.在具体实施方式中，考虑的关键形态因素可以包括气味容器模块、气味控制模块、气味释放角度模块和连接件模块。其中，气味释放角度模块为可选项。
37.步骤s2、分别对各所述关键形态因素进行三维基本体建模，生成对应各关键形态因素的三维几何基本体，所述三维几何基本体带有可组装或拆解的拼插结构。
38.三维基本体建模具体为：提取所述关键形态因素的结构形态特征，利用参数化建模工具构建对应的三维几何基本体。
39.在具体实施方式中，在三维模型软件工具rhino的插件grasshopper中构建三维几何基本体。
40.本实施例中，气味容器模块的结构形态特征包括：气味容器模块包括带有锁扣结构且可插入压电雾化片的标准固定件、气味容器以及带有锁扣结构的容器固定件，其中，气味容器的构造包括空心管材、内置棉芯和密封塞，管材长度可定制。进一步地，考虑不同的使用场景气味容器模块分为垂直式气味容器模块和水平式气味容器模块。
41.本实施例中，气味控制模块的结构形态特征为最终承载控制硬件的容器盒。
42.本实施例中，气味释放角度模块的结构形态特征为万向球结构。
43.本实施例中，连接件模块主要功能是将设计生成的气味释放装置与现有产品、场景进行自然的结合。本实施例中，连接件模块的结构形态特征为夹结构、钩结构、环结构、磁吸结构、可黏贴结构或立式结构。其中，细分夹结构为圆柱形夹结构、长方形夹结构、柔性基底夹结构；环结构分为单环与双环结构。
44.本实施例中，每个模块之间的连接方式为拼插结构，每个或部分三维几何基本体上带有可组装或拆解的拼插结构，方便个体用户的组装与拆解。在某一具体实施方式中，拼插结构或采用滑槽拼插结构。
45.步骤s3、在各所述三维几何基本体上添加可调参数，实现用户实现个性化气味释
放装置的设计。可调参数包括压电雾化片尺寸、气味容器类型、气味容器数量、气味容器管材长度、多气味容器排列方式、模块组合方式和可选模块选择特性等。
46.本实施例中，可调参数具体包括如下内容：
47.①
设置垂直式的多气味容器排列方式包括方形、圆形、线型以及中心最省面积排列方式；水平式的多气味容器排列方式包括圆形与线性两种。根据对应类型的气味容器输入的数值，根据要排列的几何形状构造一系列矢量，然后将一个原本的基本体复制相应的数量后按照所计算的矢量进行移动。气味容器几何体之间的距离可以被自由调节，默认采用了2毫米的间距。几何体被移动完成后，使用凸包算法在下方生成底板，并执行布尔联集操作，从而得到完整的多气味容器的几何体。
48.②
判断水平式气味容器管材的长度l《50mm，无管材底板结构与限位器；管材长度》50mm，且弯曲度数每》90
°
生成管材底板结构，增加限位器，且保证管材容器末端设置一个限位器。通过碰撞检测算法确保气味容器模块的每个管材不会相互交叉。
49.③
设置气味容器与气味控制模块的组合方式分为一体式和分体式两种，以适配不同的使用场景。一体式情况下，设置气味释放模块的背面、侧面可生成拼插接结构；分体式情况下，在气味容器模块与气味控制模块上分别生成拼插结构以连接连接件模块。
50.④
设置气味释放角度模块为可选项。
51.对各关键形态因素所对应的三维几何基本体的可调参数具体说明如下：
52.(1)关键形态因素一：气味容器模块。
53.区别于传统采用玻璃瓶作为气味容器的设计结构，本方法设计的采用模块化的、基于空心管材的气味容器模块结构设计。由于气味的特殊属性，气味原料与其容器的必须性极大程度上造成气味释放装置的体积臃肿与结构生硬，因此，本技术的首先对气味容器模块结构进行再设计，目的是可以让用户根据不同使用场景和气味体验的需求对气味容器可以进行个性化定制。
54.如图2所示，本实施例中，气味容器模块几何基本体包含带有锁扣结构、可插入压电雾化片的标准固定件1、气味容器以及带有锁扣结构的容器固定件。其中，气味容器的构造由空心管材5、内置吸水棉芯4以及密封塞6构成。作为优选方案，本技术选择可获得性高、有韧性、易剪裁、经济实用、化学属性稳定的ptfe空心管材作为容器的主体材料。
55.同时，为适用不同的使用场景分类两种类型，用户可以对其进行选择：图2所示的垂直式气味容器模块和图3所示的水平式气味容器模块。垂直式主要部件包括带有锁扣结构、可插入压电雾化片的标准固定件1、带有锁扣结构可插入管材容器的垂直式底部固定件2；水平式包括标准固定件、带有锁扣结构可分别插入棉芯和管材的水平式底部固定件8。
56.其中，垂直式的参数变化主要体现在纵向，因此可以更适配狭长较为窄的适用场景与环境，相反的，水平式的参数变化主要体现在横向上，因此更适配平面向的使用空间。
57.面向用户的个性化可调参数还包括：
58.气味原料的容量：气味原料的容量主要体现在管材长度l的选择。由于管材容器结构的特殊性，系统设置lmax＝200mm。
59.在水平式设计中，判断当气味数量n＝1，可通过增加通道数量n1和增加管材长度l来增加气味液体总容量，如图3所示；
60.假设海绵容器的半径为r，管材容器的半径为r，管材容器所使用到的弧长为l，可
使用的通道数量为n1，则：
[0061][0062][0063][0064]
当气味数量n》1，默认采用单通道设计，增加管材长度l来增加气味液体总容量。
[0065]
多气味容器的排列方式：垂直式的多气味容器排列方式包括方形、圆形、线型以及中心最省面积排列方式；水平式的多气味容器排列方式包括圆形与线性两种。为丰富外观设计，用户可以对水平式设计中的管材曲率，包括直线与弯曲两种。
[0066]
根据对应类型的气味容器输入的数值，根据要排列的几何形状构造一系列矢量，然后将一个原本的基本体复制相应的数量后按照所计算的矢量进行移动。气味容器几何体之间的距离可以被自由调节，默认采用2mm的间距。几何体被移动完成后，使用凸包算法在下方生成底板，并执行布尔联集操作，从而得到完整的多气味容器的几何体。
[0067]
判断水平式气味容器管材的长度l《50mm，无管材底板结构与限位器，如图(3b)所示；管材长度》50mm，且弯曲度数每》90
°
生成管材底板结构10，增加限位器9，且保证管材容器末端设置一个限位器，如图(3a)所示。通过碰撞检测算法确保气味容器模块的每个管材不会相互交叉。
[0068]
(2)关键形态因素二：气味控制模块。
[0069]
如图4所示，气味控制模块的具体形态为最终承载控制硬件的容器盒，在本实例中主要包括气味容器模块盖板11和气味容器模块箱体12。出于使用安全性以及美观性，本实例默认盖板11与箱体12底部不设有拼插结构，个体用户可根据个人需求选择连接件与控制模块的空间关系，主要包括左/右侧的侧面滑槽拼插结构公头13和背面滑槽拼插结构公头14。此外，因为气味释放角度主要与气味生成的方法有关，本实例使用压电雾化片的方式，因此在选择分体式组合方式时，箱体12默认不与万向球结构组合。
[0070]
(3)关键形态因素三：气味释放角度模块。
[0071]
本实施例中，气味释放角度模块一个万向球球体16、万向球球槽17结构以及一个滑槽拼插结构母头15。该结构可以允许角度在三轴的方向旋转270
°
。通过设置球体与球槽之间的模型公差以增加摩擦，可以使气味释放装置固定在一个确定的角度。在个别使用场景下，角度不是必须的，例如可穿戴场景，因此该设置为可选项。此外，在模型构建上，改因素被选择时，球型槽体17与连接件模块为一个整体，如图5所示，本实施例中，连接件模块为圆柱形夹结构连接件18。
[0072]
(4)关键形态因素四：连接件模块：
[0073]
本实施例提供六类八种不同类型的连接件结构，使气味释放装置可以自然的附加到日常使用环境，并结合参数化工具面向用户提供不同结构的可调参数，具体包括：
[0074]
圆柱形、长方形夹结构主要针对相对规整的、硬质的几何形体，常见的物品载体如桌腿、椅子扶手、支架等；
[0075]
柔性基底夹结构主要针对相对柔性的基底材料，该结构需要结合日常用品夹子来
组合使用，因此可调参数为具体使用的夹子的宽度，该结构可以适用常见物件如衣服、围巾、发饰、床上织品等，此外该方案因与柔性基底配合使用，基底相对灵活，因此在设计时默认不与万向球结构组合；
[0076]
钩结构适用于相对不规则、厚度较小的几何形体，例如电脑屏幕、柜子架子边缘等位置；
[0077]
环结构包括单环与双环结构，该方案同样需要配合绳、带等物件共同使用，主要适用场景有手腕可穿戴、项链式可穿戴、或者绑带式，同样因该结构的灵活性与结构特殊性，该结构默认不与万向球结构组合使用；
[0078]
磁吸结构主要组合使用金属基底材料，例如铁质支架、金属柜等物件，其中模型中中空的为使用磁铁的大小，改尺寸可根据具体使用场景确定；
[0079]
黏贴结构适用于任何平面基底，主要通过增加减小可粘贴的面积保证粘贴牢固性；
[0080]
立式结构主要提供气味释放装置独立摆放、放置的效果，常见基底有桌面、地面、架子表面等；由于该结构为相对固定的结构，气味释放角度是必须的，因此该结构默认与万向球结构使用；
[0081]
与此同时，该关键形态因素同时包含“无连接件”选项。
[0082]
步骤s4、接收用户设计参数，生成定制指令，该定制指令用以根据所述用户设计参数确定各三维几何基本体的可调参数，形成三维定制体，同时根据所述用户设计参数确定各三维定制体的排布方式，对设计结果进行布尔运算后，生成最终的个性化定制的气味释放装置，并显示。
[0083]
各三维定制体的排布方式主要根据气味容器模块和气味控制模块的组合方式确定，分为一体式和分体式，并根据不同的组合方式，在不同的位置生成滑槽拼插结构，保证四个关键形态之间的灵活的模块化组合。具体地：
[0084]
①
判断为“一体式组合”，即气味释放模块与气味控制模块将会作为一个整体进行布尔运算，默认气味释放角度模块与连接件模块通过滑槽拼插结构附加在气味控制模块上；
[0085]
②
判断为“分体式组合”：即气味容器模块与气味控制模块为两个独立的个体生成几何体，个体用户可分别在气味容器模块和气味控制模块附加释放角度模块和连接件模块，默认生成滑槽拼插结构安放于合适位置。
[0086]
上述方法定义并参数化关键形态因素、采用可视化生成式设计来实现面向用户的气味释放装置形态设计的快速建模与定制，效率高。同时，上述方法可实现模块化的气味释放装置结构设计，易于终端用户拼装、拆分与使用，同时设计产出可结合3d打印等相关成熟技术，可实施性、可获得性高，除功能相关的形态设计以外，该方法还可以从材料、色彩、机理等角度由个体用户有很大自由度与可拓展性，尤其面向创客用户、diy用户、相关科研测试用户、以及其他有个性化气味需求的个体用户。上述可视化个性化定制系统的设计流程是非线性的，个体用户在输入气味需求后，可根据自己的个人喜好在不同阶段对设计结果进行调整，直至设计结果完成和满意。
[0087]
上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说
对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0088]
在一个具体实施方式中，利用上述方法实现一种小型腕带式可穿戴气味释放装置设计。
[0089]
现有的气味释放装置往往体积较大，造型臃肿，且无法进行便携的穿戴式设计，也较难定制气味的数量。目标个体用户希望可以在运动和健身等公共场所使用具有清洁和提神功能的气味释放装置，尤其在疫情时代下对公共设施消毒的需求。改设计实例选择三个直径为10mm的压电雾化片，分别用三个垂直式气味容器来释放三种不同的气味。因为是可穿戴场景，为了减小气味释放装置的整体视觉重量感，排列气味容器为线型，同时通过分体式组合将气味容器模块与气味控制模块分开放置，并对两个模块的连接件进行单独设置。该实例选择双环结构，用来与腕带结合，气味控制模块选择“柔性基底夹结构”与夹子结合使用用来固定在穿戴者的衣服或袖口。该设计实例中，万向球结构未被选择。
[0090]
在另一具体实施方式中，利用上述方法实现一种桌面放置式气味释放装置设计。
[0091]
该设计实例选择水平式气味容器，为保证气味释放装置的使用时间，该实例选择直径较大的压电雾化片，直径＝16mm，按照圆形结构进行排列，因使用较长的空心管材，长度为160mm，系统会自动生成管材限位器与底板以保证方案的可行性；同时该方案选择弯曲管材的设计增加气味释放装置外观形态的趣味性与美观性；该实例选择一体式组合方式，作为桌面放置的气味释放装置，设计选择立式结构，调整合适高度为120mm。
[0092]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
技术特征：1.一种气味释放装置个性化定制设计方法，其特征在于，包括以下步骤：确定构成气味释放装置的关键形态因素；分别对各所述关键形态因素进行三维基本体建模，生成对应各关键形态因素的三维几何基本体，所述三维几何基本体带有可组装或拆解的拼插结构；在各所述三维几何基本体上添加可调参数；接收用户设计参数，生成定制指令，该定制指令用以根据所述用户设计参数确定各三维几何基本体的可调参数，形成三维定制体，同时根据所述用户设计参数确定各三维定制体的排布方式，生成最终的气味释放装置，并显示。2.根据权利要求1所述的气味释放装置个性化定制设计方法，其特征在于，所述关键形态因素包括气味容器模块、气味控制模块、气味释放角度模块和连接件模块。3.根据权利要求1所述的气味释放装置个性化定制设计方法，其特征在于，所述三维基本体建模具体为：提取所述关键形态因素的结构形态特征，利用参数化建模工具构建对应的三维几何基本体。4.根据权利要求3所述的气味释放装置个性化定制设计方法，其特征在于，结合结构形态特征和使用场景，构建所述三维几何基本体。5.根据权利要求1所述的气味释放装置个性化定制设计方法，其特征在于，所述可调参数包括压电雾化片尺寸、气味容器类型、气味容器数量、气味容器管材长度、多气味容器排列方式、模块组合方式和可选模块选择特性。6.根据权利要求5所述的气味释放装置个性化定制设计方法，其特征在于，多气味容器包括垂直式多气味容器和水平式多气味容器，垂直式多气味容器对应的所述多气味容器排列方式包括方形、圆形、线型以及中心最省面积排列方式，水平式多气味容器对应的所述多气味容器排列方式包括圆形和线型排列方式。7.根据权利要求5所述的气味释放装置个性化定制设计方法，其特征在于，所述生成定制指令时，若气味容器管材长度>50mm且具有弯曲度，则在弯曲度数每>90
°
处生成管材底板结构，并增加限位器，且保证管材容器末端设置一个限位器。8.根据权利要求2所述的气味释放装置个性化定制设计方法，其特征在于，形成所述三维定制体时，对气味容器模块的管材进行碰撞检测计算。9.根据权利要求1所述的气味释放装置个性化定制设计方法，其特征在于，对设计结果进行布尔运算后，生成所述最终的气味释放装置。10.一种电子设备，其特征在于，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-9任一所述气味释放装置个性化定制设计方法的指令。
技术总结本发明涉及一种气味释放装置个性化定制设计方法及电子设备，所述设计方法包括以下步骤：确定构成气味释放装置的关键形态因素；分别对各所述关键形态因素进行三维基本体建模，生成对应各关键形态因素的三维几何基本体，所述三维几何基本体带有可组装或拆解的拼插结构；在各所述三维几何基本体上添加可调参数；接收用户设计参数，生成定制指令，该定制指令用以根据所述用户设计参数确定各三维几何基本体的可调参数，形成三维定制体，同时根据所述用户设计参数确定各三维定制体的排布方式，生成最终的气味释放装置，并显示。与现有技术相比，本发明具有简单易用、灵活适用不同场景、设计快速等优点。设计快速等优点。设计快速等优点。
技术研发人员：王亚男 崔志彤 陈霆 龚何波
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：2022.06.21
技术公布日：2022/11/1
