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Sistema integral de prototipado rápido de armarios basado en interfaces de usuario avanzadas y en algoritmos de optimización combinatoria para la síntesis automática de propuestas de diseño

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Sistema integral de prototipado rápido de armarios basado en interfaces de usuario avanzadas y en algoritmos de optimización combinatoria para la síntesis automática de propuestas de diseño

Rodriguez Conde, Ivan
 
DATE : 2015-06-29
UNIVERSAL IDENTIFIER : http://hdl.handle.net/11093/727
UNESCO SUBJECT : 1203.09 Diseño Con Ayuda del Ordenador ; 1203.04 Inteligencia Artificial
DOCUMENT TYPE : doctoralThesis

ABSTRACT :

La construcción de armarios a medida surge como respuesta a las limitaciones espaciales que presentan gran parte de las viviendas actuales, facilitando la organización y un mejor aprovechamiento del espacio disponible en los habitáculos. Se trata de armarios prácticos y altamente funcionales, construidos a partir del gusto estético y las necesidades de almacenamiento del cliente. Aunque es el propio cliente el encargado en última instancia de decidir la configuración final de su armario, habitualmente carece de los conocimientos necesarios para abordar el proceso de diseño de manera autónoma. Por norma general, en esta fase de diseño previa a la producción, el individuo es asesorado por el propio fabricante, y juntos crean un prototipo inicial. Este modelo tradicional supone al cliente un tiempo de espera innecesario y un incremento en el coste final de fabricación del armario. La utilización de una herramienta software que incorpore el conocimiento experto de diseño, permitirá al usuario esbozar sus ideas sin necesidad de la supervisión de terceros. En relación con el ... [+]
La construcción de armarios a medida surge como respuesta a las limitaciones espaciales que presentan gran parte de las viviendas actuales, facilitando la organización y un mejor aprovechamiento del espacio disponible en los habitáculos. Se trata de armarios prácticos y altamente funcionales, construidos a partir del gusto estético y las necesidades de almacenamiento del cliente. Aunque es el propio cliente el encargado en última instancia de decidir la configuración final de su armario, habitualmente carece de los conocimientos necesarios para abordar el proceso de diseño de manera autónoma. Por norma general, en esta fase de diseño previa a la producción, el individuo es asesorado por el propio fabricante, y juntos crean un prototipo inicial. Este modelo tradicional supone al cliente un tiempo de espera innecesario y un incremento en el coste final de fabricación del armario. La utilización de una herramienta software que incorpore el conocimiento experto de diseño, permitirá al usuario esbozar sus ideas sin necesidad de la supervisión de terceros. En relación con el problema de interés, el mundo de la arquitectura cuenta con numerosas aplicaciones informáticas que facilitan los procesos de diseño y permiten obtener como resultado representaciones gráficas del mundo real. Estas herramientas CAD (Diseño Asistido por Computador) son concebidas como soporte a la labor de ingenieros, arquitectos y, en general, de todo tipo de profesionales del diseño. Son herramientas muy potentes, que proporcionan al usuario un elevado número de funcionalidades, pero de gran exigencia técnica y aplicación genérica en el ámbito ingenieril. Es por esto que estas aplicaciones no se ajustan en gran medida a un subsector tan tradicional y específico como el diseño de armarios. Con todo, durante los últimos años han aparecido en el mercado nacional algunas herramientas que pretenden cubrir este hueco y, unas en mayor media que otras, pueden ser consideradas como soluciones adecuadas para cubrir las necesidades del sector del mueble. Sin embargo, el nivel de penetración de este tipo de herramientas entre el público no profesional es escaso. Esto está motivado principalmente por las siguientes causas: • Alto nivel de cualificación requerido para la utilización de este tipo de herramientas. • Herramientas desarrolladas específicamente por las grandes multinacionales del mueble, que sólo son válidas para sus modelos de armarios. • La finalidad para la que han sido concebidas es para representar de forma realista sus productos y no para mejorar el proceso de diseño. • Limitaciones en el modelo de abstracción, diseño y edición de los armarios. • Restricciones marcadas por los procesos productivos de las grandes cadenas de montaje, las cuales no son sensibles a los muebles a medida. Expuesta esta realidad, podemos establecer como hipótesis de partida que en la medida que seamos capaces de subsanar estas carencias, lograremos acercar el proceso creativo al público general. La búsqueda de soluciones debe estar orientada, por tanto, a la simplificación de las tareas implicadas en el diseño, la mejora de la interacción del sistema con el usuario, y la asistencia u orientación del individuo durante la creación del prototipo. En este contexto, el presente trabajo plantea el desarrollo de una sistema de prototipado rápido de armarios a medida que brinde al cliente potencial una herramienta intuitiva y flexible para crear una propuesta de diseño totalmente personalizada. Para ello, se propone el estudio y aplicación de técnicas procedentes del ámbito de HCI (Human Computer Interaction) para el desarrollo de un sistema de interacción táctil y gestual, apoyado en las capacidades multitáctiles de los dispositivos móviles actuales. La apuesta por una interfaz de usuario natural consigue que el usuario se familiarice rápidamente con el manejo de la herramienta, permitiéndole afrontar el proceso de diseño de una manera ágil y satisfactoria. Con todo, el proceso creativo no es sencillo y se apoya en gran medida en conocimiento experto que el usuario habitualmente no posee. Además, este proceso de creación parte a menudo de una fase inicial eminentemente negativa, en la que el sujeto se ve invadido por sentimientos como la angustia, el abatimiento, la inseguridad, etc. Es necesario derribar de algún modo esta barrera inicial que impide la satisfacción plena del usuario y que, en muchos casos, puede causar el abandono de la herramienta. En este sentido, la aplicación debe constituir un marco adecuado para la generación de nuevas ideas, proporcionando al individuo propuestas que guíen sus propios diseños. En esta línea, se pretende desarrollar un conjunto de algoritmos que permita la síntesis automática de posibles propuestas de diseño a partir de (i) las necesidades de almacenamiento del individuo, (ii) las restricciones espaciales y funcionales intrínsecas al propio armario y a sus elementos estructurales, y (iii) el color de los elementos que comparten habitáculo con el mismo. Así pues, el trabajo a desarrollar debe abordar los siguientes puntos: • Aproximación al problema de distribución espacial. Selección del método más adecuado para abordar el problema de distribución del espacio interior del armario. • Especificación del algoritmo de optimización encargado de calcular la distribución en base a una serie de restricciones espaciales y funcionales. • Aproximación al problema de armonización de color. Selección de un modelo que nos permita evaluar el grado de compatibilidad entre una serie de colores dados. • Especificación de un algoritmo que nos permita extraer una paleta de colores representativa de los elementos constitutivos del habitáculo y, a partir de ella, determinar el color más adecuado para el armario, esto es, aquel que presente un mayor grado de compatibilidad con dicha paleta. La bondad de los posibles diseños sintetizados por el sistema vendrá determinada por el nivel de satisfacción del usuario final: en la medida que las distribuciones creadas se acerquen a las propuestas del propio individuo, podremos afirmar que el sistema es fiable y proporciona soluciones consistentes. Así pues, para contrastar el éxito del trabajo de investigación realizado llevaremos a cabo un estudio perceptual en el que se contrasten los diseños obtenidos de manera autónoma por el sistema y los creados por el usuario, y evaluaremos el grado de similitud entre ambos. [-]
 
A construción de armarios a medida xorde como resposta ás limitacións espaciais que presentan gran parte das vivendas actuais, facilitando a organización e un mellor aproveitamento do espazo dispoñible nos habitáculos. Trátase de armarios prácticos e altamente funcionais, construídos a partir do gusto estético e as necesidades de almacenamento do cliente. Aínda que é o propio cliente o encargado en última instancia de decidir a configuración final do seu armario, a cotío carece dos coñecementos necesarios para abordar o proceso de deseño de xeito autónomo. Por norma xeral, nesta fase de deseño previa á produción, o individuo é asesorado polo propio fabricante, e xuntos crean un prototipo inicial. Este modelo tradicional supón ao cliente un tempo de espera innecesario e un incremento no custo final de fabricación do armario. A utilización dunha ferramenta software que incorpore o coñecemento experto de deseño, permitirá ao usuario esbozar as súas ideas sen necesidade da supervisión de terceiros. En relación co problema de interese, o mundo da arquitectura conta con numerosas ... [+]
A construción de armarios a medida xorde como resposta ás limitacións espaciais que presentan gran parte das vivendas actuais, facilitando a organización e un mellor aproveitamento do espazo dispoñible nos habitáculos. Trátase de armarios prácticos e altamente funcionais, construídos a partir do gusto estético e as necesidades de almacenamento do cliente. Aínda que é o propio cliente o encargado en última instancia de decidir a configuración final do seu armario, a cotío carece dos coñecementos necesarios para abordar o proceso de deseño de xeito autónomo. Por norma xeral, nesta fase de deseño previa á produción, o individuo é asesorado polo propio fabricante, e xuntos crean un prototipo inicial. Este modelo tradicional supón ao cliente un tempo de espera innecesario e un incremento no custo final de fabricación do armario. A utilización dunha ferramenta software que incorpore o coñecemento experto de deseño, permitirá ao usuario esbozar as súas ideas sen necesidade da supervisión de terceiros. En relación co problema de interese, o mundo da arquitectura conta con numerosas aplicacións informáticas que facilitan os procesos de deseño e permiten obter como resultado representacións gráficas do mundo real. Estas ferramentas CAD (Deseño Asistido por Computador) son concibidas como soporte ao labor de enxeñeiros, arquitectos e, en xeral, de todo tipo de profesionais do deseño. Son ferramentas moi potentes, que proporcionan ao usuario un elevado número de funcionalidades, pero de gran esixencia técnica e aplicación xenérica no ámbito ingenieril. É por isto que estas aplicacións non se axustan en gran medida a un subsector tan tradicional e específico como o deseño de armarios. Con todo, durante os últimos anos apareceron no mercado nacional algunhas ferramentas que pretenden cubrir este oco e, unhas en maior media que outras, poden ser consideradas como solucións adecuadas para cubrir as necesidades do sector do moble. Con todo, o nivel de penetración deste tipo de ferramentas entre o público non profesional é escaso. Isto está motivado principalmente polas seguintes causas: • Alto nivel de cualificación requirido para a utilización deste tipo de ferramentas. • Ferramentas desenvolvidas específicamente polas grandes multinacionais do moble, que só son válidas para os seus modelos de armarios. • A finalidade para a que foron concibidas é para representar de forma realista os seus produtos e non para mellorar o proceso de deseño. • Limitacións no modelo de abstracción, deseño e edición dos armarios. • Restriccións marcadas polos procesos produtivos das grandes cadeas de montaxe, as cales non son sensibles aos mobles a medida. Exposta esta realidade, podemos establecer como hipótese de partida que, na medida que sexamos capaces de emendar estas carencias, lograremos achegar o proceso creativo ao público xeral. A procura de solucións debe estar orientada, xa que logo, á simplificación das tarefas implicadas no deseño, á mellora da interacción do sistema co usuario, e á asistencia ou orientación do individuo durante a creación do prototipo. Neste contexto, o presente traballo suscita o desenvolvemento dunha sistema de prototipado rápido de armarios a medida que brinde ao cliente potencial unha ferramenta intuitiva e flexible para crear unha proposta de deseño totalmente personalizada. Para iso, proponse o estudo e aplicación de técnicas procedentes do ámbito do HCI (Human Computer Interaction) para o desenvolvemento dun sistema de interacción táctil e xestual, apoiado nas capacidades multitáctiles dos dispositivos móbiles actuais. A aposta por un interface de usuario natural consegue que o usuario se familiarice rapidamente co manexo da ferramenta, permitíndolle afrontar o proceso de deseño dun xeito áxil e satisfactorio. Con todo, o proceso creativo non é sinxelo e apóiase en gran medida en coñecemento experto que o usuario habitualmente non posúe. Ademais, este proceso de creación parte a miúdo dunha fase inicial eminentemente negativa, na que o suxeito vese invadido por sentimentos como a angustia, o abatemento, a inseguridade, etc. É necesario derribar dalgún modo esta barreira inicial que impide a satisfacción plena do usuario e que, en moitos casos, pode causar o abandono da ferramenta. Neste sentido, a aplicación debe constituír un marco adecuado para a xeración de novas ideas, proporcionando ao individuo propostas que guíen os seus propios deseños. Nesta liña, preténdese desenvolver un conxunto de algoritmos que permita a síntese automática de posibles propostas de deseño a partir de (i) as necesidades de almacenamento do individuo, (ii) as restriccións espaciais e funcionais intrínsecas ao propio armario e aos seus elementos estructurais, e (iii) a cor dos elementos que comparten habitáculo co mesmo. Así pois, o traballo a desenvolver debe abordar os seguintes puntos: • Aproximación ao problema de distribución espacial. Selección do método máis adecuado para abordar o problema de distribución do espazo interior do armario. • Especificación do algoritmo de optimización encargado de calcular a distribución en base a unha serie de restriccións espaciais e funcionais. • Aproximación ao problema de armonización de cor. Selección dun modelo que nos permita avaliar o grado de compatibilidade entre unha serie de cores dadas. • Especificación dun algoritmo que nos permita extraer unha paleta de cores representativa dos elementos constitutivos do habitáculo e, a partir dela, determinar a cor máis adecuada para o armario, isto é, aquel que presente un maior grado de compatibilidade con dita paleta. A bondade dos posibles deseños sintetizados polo sistema virá determinada polo nivel de satisfacción do usuario final: na medida que as distribucións creadas se acheguen ás propostas do propio individuo, poderemos afirmar que o sistema é fiable e proporciona solucións consistentes. Así pois, para contrastar o éxito do traballo de investigación realizado levaremos a cabo un estudo perceptual no que se contrasten os deseños obtidos de xeito autónomo polo sistema e os creados polo usuario, e avaliaremos o grado de similitude entre ambos. [-]

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