基于知識的虛擬裝配序列規(guī)劃系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在并行工程中，利用計算機進行產(chǎn)品裝配規(guī)劃，推理確定裝配序列，確保產(chǎn)品真實裝配過程中裝配序列的可行性和最優(yōu)性，對進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期具有重要意義。裝配序列的生成問題是裝配規(guī)劃研究的核心，是評價、優(yōu)化與選擇裝配序列的前提，是選擇裝配設(shè)備與夾具的依據(jù)，是實現(xiàn)裝配過程仿真的基礎(chǔ)。 在裝配序列的生成中，隨著裝配體中零件數(shù)量的增加，會引起計算上的“組合爆炸”問題，本文針對這一裝配序列生成的難點，提出一種解決復雜

2、裝配體裝配序列生成問題的方法；綜合知識系統(tǒng)、虛擬裝配和裝配序列推理等多種技術(shù)，構(gòu)建了基于知識的虛擬裝配序列規(guī)劃系統(tǒng)（Knowledge-based Virtual Assembly Sequence Planning System，KVASPS）體系結(jié)構(gòu)，并深入研究了KVASPS的實現(xiàn)方法和關(guān)鍵技術(shù)。本文主要研究工作如下： 1.為了克服基于知識、推理和虛擬裝配的裝配序列規(guī)劃方法各自在解決復雜裝配體裝配序列規(guī)劃問題的弊端，本文將基

3、于知識、推理和虛擬裝配的裝配序列規(guī)劃方法相結(jié)合，提出基于知識的虛擬裝配序列規(guī)劃方法。該方法結(jié)合了自動裝配序列規(guī)劃和虛擬裝配序列規(guī)劃的優(yōu)點，是解決復雜裝配體序列規(guī)劃求解問題的有效途徑。 2.為了保證復雜裝配體裝配序列的準確、高效生成，克服割集法在解決自動裝配序列規(guī)劃問題的弊端，提出了基于知識裝配序列生成和評價方法及初始模型擴充理論，構(gòu)建了描述裝配語義關(guān)系的裝配模型，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了高效的自動裝配序列規(guī)劃，采用分階段和分任務(wù)方法對裝

4、配序列規(guī)劃問題進行求解，最終簡化了自動裝配序列生成難度。 3.研究了基于實例和裝配復雜度的產(chǎn)品組件分類方法。通過子裝配體識別獲得穩(wěn)定的組件，構(gòu)建了面向裝配序列規(guī)劃的實例模型，基于該模型設(shè)計了實例匹配算法；構(gòu)建了有效的裝配復雜度計算的算法模型，根據(jù)組件的裝配體屬性、組件屬性和操作屬性，提出了有效的基于裝配復雜度分類算法。 4.提出并構(gòu)建了適用于知識表示及知識獲取的虛擬裝配模型，在分析虛擬裝配環(huán)境中的裝配過程數(shù)據(jù)特征的基礎(chǔ)上

5、，提出虛擬裝配環(huán)境中的基于粗糙集的知識獲取方法，該方法結(jié)合了倉庫網(wǎng)格在不熟悉領(lǐng)域的情況下對問題領(lǐng)域評估的能力以及粗糙集在處理散亂數(shù)據(jù)上的優(yōu)點，有效地解決了虛擬裝配環(huán)境中知識獲取的難題，為實現(xiàn)KVASPS的智能性提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 5．為了使虛擬裝配系統(tǒng)能夠?qū)υ谄渲羞M行沉浸式操作的用戶作出智能指導，構(gòu)建了虛擬裝配智能導航界面模型，在構(gòu)建生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用推理算法模型分別對具有靜態(tài)障礙物和動態(tài)障礙物裝配環(huán)境的路徑指導進

6、行仿真學習，證明了這種智能導航機制的有效性。 6.對如何構(gòu)建可重用的裝配規(guī)劃領(lǐng)域集成知識系統(tǒng)進行了研究，提出了層次的本體知識建模方法，為解決裝配序列規(guī)劃和異構(gòu)知識系統(tǒng)間知識重用問題提供了可能；定義了任務(wù)本體、方法本體、映射本體和領(lǐng)域本體，并對它們之間的關(guān)系和各自的功能進行了描述；研究了如何應(yīng)用本體語言DAML+OIL描述裝配序列規(guī)劃領(lǐng)域本體，設(shè)計了基于本體的裝配序列規(guī)劃問題解決機制。 7．開發(fā)了基于知識的虛擬裝配序列規(guī)劃