基于情境感知的智能虛擬裝配系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)械產(chǎn)品的復(fù)雜性和裝配工藝規(guī)劃的經(jīng)驗(yàn)性，導(dǎo)致了虛擬裝配的高度復(fù)雜性。針對“虛擬裝配信息空間和工藝信息管理任務(wù)日益增長的復(fù)雜度”與“交互通道的帶寬和人有限的認(rèn)知以及信息處理能力“之間的的矛盾，本文將普適計(jì)算“以人為中心”的思想引入虛擬裝配環(huán)境，提出了“以情境為基礎(chǔ)，以感知為核心”實(shí)現(xiàn)“具有一定智能的計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)”的構(gòu)想。以系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，綜合應(yīng)用本體論、人工智能、Agent技術(shù)為手段，并靈活應(yīng)用XML這種技術(shù)，從情境表示、情

2、境構(gòu)建、情境推理、情境應(yīng)用及系統(tǒng)集成五個依次遞進(jìn)的層面，對基于情境感知的虛擬裝配工藝規(guī)劃進(jìn)行系統(tǒng)的探索和研究。通過3D-IVAPP原型系統(tǒng)的開發(fā)，對論文提出的理論技術(shù)和關(guān)鍵算法進(jìn)行了集成驗(yàn)證。論文主要工作如下：
　　 1、基于本體的情境感知體系結(jié)構(gòu)框架構(gòu)建在分析了裝配工藝規(guī)劃的影響因素以及裝配工藝知識分類基礎(chǔ)上，討論了裝配情境的內(nèi)涵與外延，得出了裝配情境與裝配知識的關(guān)系，結(jié)合CTK構(gòu)建了基于本體的情境感知體系結(jié)構(gòu)框架，提出了面向

3、虛擬環(huán)境智能的小世界情境的概念，并基于本體設(shè)計(jì)了裝配情境工作模型和感知框架，為智能裝配系統(tǒng)制定了功能模塊與關(guān)鍵技術(shù)。
　　 2、智能裝配的情境信息的本體建模通過對傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)裝配設(shè)計(jì)方法的分析，設(shè)計(jì)了一種虛擬裝配的多層次裝配模型，并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)分析了裝配特征語義信息的提取，提出了一種可操作性強(qiáng)的層次化裝配語義模型；在對本體的概念、構(gòu)造準(zhǔn)則方法以及本體語義分析的基礎(chǔ)上，建立了裝配的本體領(lǐng)域詞匯；建立了裝配特征與本體的信息映射關(guān)

4、系，基于SolidWork進(jìn)行了語義信息提取，并應(yīng)用集合理論封裝了情境裝配信息模型，為系統(tǒng)的情境感知奠定了基礎(chǔ)。
　　 3、本體語義推理與智能扣件
　　 全面分析、比較了OWL-DL和SWRL在語義推理方面各自的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了基于OWL-DL和SWRL結(jié)合的DL-RL推理方案，進(jìn)行OWL本體知識庫和SWRL規(guī)則庫的建立，設(shè)計(jì)了事例與規(guī)則的轉(zhuǎn)換方法，并建立了零件裝配體從屬關(guān)系、概念一致性檢測、裝配體自由度等規(guī)則描述；應(yīng)用D

5、LRL推理器，提出了本體實(shí)例化智能扣件Widgets，給出了智能零件識別的算法流程為挖掘隱性知識提供了有效手段。
　　 4、裝配情境感知機(jī)制研究
　　 基于虛擬裝配的功能特點(diǎn)，指出任務(wù)感知是虛擬裝配情境感知的核心，分析了裝配中的任務(wù)、角色之間的關(guān)系，構(gòu)建了面向裝配情境感知的多Agent系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，給出了基于多Agent的的消息響應(yīng)模式，設(shè)計(jì)了基于多Agent的裝配情境感知機(jī)制。在分析情境識別、獲取需求基礎(chǔ)上，建立了裝配情境

6、多粒度模型，提出了基于商空間的多粒度感知算法。并利用粒子群計(jì)算對裝配序列進(jìn)行了智能規(guī)劃，為智能虛擬裝配系統(tǒng)的感知決策提供了方法，并提高了效率。
　　 最后，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一個基于情境感知的虛擬裝配工藝規(guī)劃原型系統(tǒng)，簡稱為3D-IVAPP，其中包括：從SolidWorks環(huán)境中導(dǎo)出三維模型、語義信息，Open Inventor支持下的虛擬環(huán)境中智能裝配扣件的算法流程和實(shí)現(xiàn)以及基于Web的工藝資源管理平臺中用戶數(shù)據(jù)、權(quán)限管理以及三維模