45 t岸边集装箱起重机可视化装配仿真

为缩短岸边集装箱起重机生产制造过程中的装配周期并降低成本,针对某45 t岸边集装箱起重机,基于面向装配设计的方法引入可视化虚拟装配技术,运用CATIA对其进行虚拟装配仿真分析,确定零部件装配层次关系,设计零件的部装、预拼装和总装等部分的整体装配流程.在CATIADMU平台建立基于仿真试拆卸的装配路径规划流程,并以运行小车滑轮组为例分析装配路径规划并进行装配干涉检查.该方法可以直观地显示出各零部件的可装配性,优化岸边集装箱起重机装配结构.     

异构装配信息的统一表达方法研究

异构平台三维模型的装配序列规划和运动仿真需将模型统一到同一平台。针对这一需求,提出了一种装配模型的统一表达方法,将不同CAD模型统一到相同结构的三维模型中,利用零部件层次模型和关系模型混合表达记录零部件的层次结构、装配关系、运动关系以及相关属性等,构建了统一的装配信息表达方法。同时,为了提高模型信息交换和显示的效率,采用轻量化方法来构建和表达零部件模型。     

异构装配信息的统一表达方法研究

异构平台三维模型的装配序列规划和运动仿真需将模型统一到同一平台。针对这一需求,提出了一种装配模型的统一表达方法,将不同CAD模型统一到相同结构的三维模型中,利用零部件层次模型和关系模型混合表达记录零部件的层次结构、装配关系、运动关系以及相关属性等,构建了统一的装配信息表达方法。同时,为了提高模型信息交换和显示的效率,采用轻量化方法来构建和表达零部件模型。     

基于生物地理学优化的多UCAV协同航迹规划

研究多无人机协同路径规划问题,为了获取从起始点到达目标点,能够避开各种阻碍的最优运动路径,提出了一种基于BBO的多UCAV协同航迹规划方法.通过对地形环境、航迹表示方式进行描述,将生物地理学优化算法运用于多UCAV协同航迹规划,对约束条件及威胁进行分析,建立了UCAV航迹规划模型及多UCAV协同航迹规划模型;对BBO算法适宜度向量编码及迁徙模型进行了分析,设计了相应的优化算子;最后,构建了多UCAV协同航迹规划的求解框架,并结合BBO算法开展了相应的仿真.仿真结果表明,改进方法较好地实现了多UCAV协同航迹规划的优化.     

面向工业装配的知识图谱构建与应用研究

在新时代智能制造的背景下,传统的工业装配设计方法已经无法满足现代用户追求智能、高效、高精的需求,推进工业设计的智能化成为目前工业领域研究的热点之一.文章通过在现有的工业装配设计方法上,开展面向装配设计图谱的构建,通过装配设计规范构建了装配设计本体模型,从三维图面档案中零件数据获取、零件实体的识别、零件间关系的抽取以及零件知识的融合等方向入手,将获取到的装配数据存入图数据库中构建以汽车发动机领域为例的工业装配知识图谱.实验结果验证了装配设计图谱的可行性.     

交互式拆卸引导装配路径规划方法研究

在分析研究虚拟装配中的装配路径生成办法的基础上,根据实际需要提出了以交互式拆卸引导的装配路径规划方法的装配路径规划优化算法.算法主要通过人机交互的方式,记录零部件在拆卸过程中不同状态下每一步关键点的位置姿态信息.根据装配过程是拆卸过程反演的原则,通过“拆卸引导”形成零部件的装配路径,经过多次人机交互调试最终实现装配的最优路径.该算法的目的是生成无碰撞、无干涉的优化装配路径,从而实现虚拟环境中零部件更快捷、有效地装配.     

复杂装配体多层次装配路径规划研究

针对传统装配路径规划方法应用于复杂装配体时出现的组合爆炸问题,提出了一种基于人机交互的改进A-Star(A*)算法多层次装配路径规划方法。算法在传统启发式路径规划算法的基础上引入了干涉威胁概率、平滑度代价、权重系数参数,实现了算法不同侧重方向的最优路径寻找。算法首先根据基于人机交互的路径规划方法结合操作者的装配经验将复杂装配体划分为多个装配层次段,其次对各层次段中的装配零部件运用改进A*算法求解最优拆卸路径,并最终根据路径反演原则生成整个复杂装配体最优装配路径。结合算法仿真对比与KUKA工业机器人路径规划实例验证,得出上述方法较传统启发式路径规划方法提升了路径规划效率,满足了工业生产中复杂装配体自动路径规划需求。     

虚拟装配仿真系统相关技术的研究

研究了一种等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备虚拟装配仿真系统,介绍了系统的装配模型以及装配顺序和路径的规划.建立了虚拟装配仿真场景结构图,并采用细节层次技术对仿真场景进行优化.为了能够实时、方便地修改装配序列和装配路径,准确地描述零部件在装配或拆卸过程中的位置姿态信息,提出了一种虚拟装配的描述语言代码(V代码)和虚拟装配函数(V函数).最后采用基于包围盒逐层分解的干涉检验方法,实现装配过程的干涉检验.该仿真系统有助于缩短产品开发周期、提高设计质量、降低装配成本.     

基于规则的装配顺序规划方法研究

本文首先分析了将产品中各级零部件的层次结构关系和装配约束关系紧密结合为一体的产品装配结构树模型(Product Assembly Structural Model Tree),并在此基础上提出了一套基于规则的面向装配设计的产品装配顺序规划方法。     

装配配合约束自动获取技术研究

装配配合约束获取对于装配设计、装配工艺规划等多个领域的研究具有重要意义;现有的装配配合约束获取方法容易产生约束的遗漏和约束无效性;通过对自动获取配合约束技术进行研究,在充分利用CAD模型几何拓扑信息的基础上。提出了几何约束识别和配合验证相结合的装配配合约束自动获取箅法;实践证明,该方法可以显著地提高约束信息的获取效率、正确性和有效性。     

基于规则的装配顺序规划方法研究

本文首先分析了将产品中各级零部件的层次结构关系和装配约束关系紧密结合为一体的产品装配结构树模型（Product Assembly Structural Model Tree)，并在此基础上提出了一套基于规则的面向装配设计的产品装配顺序规划方法。     

基于混合模型的虚拟装配关键技术研究

针对虚拟装配中采用多边形网格模型引起的组件定位困难和碰撞检测精度低等问题,提出一种采用精确几何模型及其对应的多边形网格模型的混合模型作为底层数据,支持精确装配的虚拟装配系统构造方法,并基于Parasolid和Vir-tools平台进行了实现。基于混合模型的碰撞检测能根据计算精度和时间要求自适应求解,在速度快的同时,满足高精度碰撞检测要求;基于混合模型的组件装配,采用离散采样点定义装配路径,通过装配几何约束交互式定义限制组件的运动范围,通过自由度规约、装配约束求解实现了零部件精确定位,通过四元数插值实现装配路径中零部件位姿的平滑过渡,能满足高精度的装配要求。该方法已经在开发的多个系统中得到验证和应用。     

基于接触关系分析的装配序列规划

为了解决装配序列规划中的三维非正交装配方向自动选择问题,提出一种基于接触关系分析的装配序列规划方法.该方法根据装配几何模型自动提取零件间接触关系,由此确定模型中零件运动约束,根据该约束求解出每个零件的瞬时可行运动方向集;通过在可行方向上构建平移路径并作干涉检查,检测出当前可拆卸零件;重复上述过程,最终推导出装配序列分层图.最后通过实例验证了文中方法的正确性和有效性;实例结果表明,该方法在一定程度上可以提高装配序列规划的自动化程度.     

基于多智能体强化学习的微装配任务规划方法

现有装配任务规划方式多为人工规划，存在低效、高成本、易误操作等问题，为此分析了微装配操作的任务特点，以及对微装配中多操作臂协作与竞争关系进行了详细分析，并提出多智能体强化学习中符合微装配任务特点的动作空间、状态空间以及奖励函数的构建方法；利用CoppeliaSim仿真软件构建合理的仿真模型，对已有设备进行物理建模，构建了基于多智能体深度确定性策略梯度算法的学习模型并进行训练，在仿真环境中对设计的状态、动作空间以及奖励函数进行了逐项实验验证，最终获得了稳定的路径以及完整的任务实施方案；仿真结果表明，提出的环境构建方法，更契合直角坐标运动为主要框架的微装配任务，能够克服现有规划方法的不足，能够实现可实际工程化的多臂协同操作，提高任务的效率以及规划的自动化程度。     

基于全向路口模型的非结构化道路重复节点路径规划

针对非结构化道路重复节点的全局导航路径规划问题,首先提出了一种基于全向路口结构并满足转向约束的地图模型构建方法,在传统导航地图的基础上对路口结构进行细化,以转向为基本单元设置导航节点,并进行转向约束处理,确保不同节点形成拓扑关系时满足转向约束;然后,根据所构建的模型设计了基于双向搜索的A?算法,分别从起点和终点展开路径搜索,直至获取最优路径;最后,在某野外实验场环境中展开对比实验,结果表明,基于所提地图模型所得的全局路径满足转向约束要求,且能够有效解决重复节点的路径规划问题.     

基于改进遗传算法的无人机路径规划

针对传统遗传算法收敛速度慢、容易陷入局部最优、规划路径不够平滑、代价高等问题,提出了一种基于改进遗传算法的无人机(UAV)路径规划方法,该算法对遗传算法的选择算子、交叉算子和变异算子进行改进,从而规划出平滑、可飞的路径.首先,建立适合UAV田间信息获取的环境模型,并考虑UAV的目标函数与约束条件以建立适合本场景的更为复...     

虚拟环境下面向装配的设计系统的研究

虚拟环境下面向装配的设计,是一种集成虚拟现实技术和装配性评价的交叉学科研究,文中提出了一个虚拟环境下面 向装配的设计系统VirDFA(Virtual Design For Assembly)的体系结构,首先描述了虚拟人工实时拆卸的过程,着重研究在实现虚拟人工拆卸过程中,需要解决的装配体物性建模、虚拟环境下装配约束的动态管理及装配序列/路径的自动记录等关键技术,其次,从面向产品结构和装配工艺过程两方面的再设计角度,构建了装配性评价体系,提出了定量的装配效率模型和装配复杂度指标模型。并从装配成本的角度来评价产品的装配性优劣,为产品和装配工艺规划的再设计提供了依据。     

基于鱼群算法的智能机器人全覆盖路径规划

为保证机器人的行驶轨迹可以全方位地的覆盖地图的全部坐标点,并降低路径重复率,基于鱼群算法设计智能机器人全覆盖路径规划方法。建立智能机器人死区脱困模型,计算栅格地图模型中的目标活性值,获取整体栅格数量,描述地图中栅格状态,得到脱困时的行驶角度差。基于鱼群算法设计全路径覆盖判定方法,描述不同目标鱼个体之间的距离,在三重移动目标坐标系下,获取元素坐标向量,建立每个目标点的求解代价和,计算下一个目标点行驶的最小距离。设计机器人全覆盖路径规划算法,判断当前位置是否为死区,获取路径规划的全局最优解,实现智能机器人的全覆盖路径规划。利用Matlab仿真软件完成智能机器人全覆盖路径规划实验。结果表明,在简单环境下,该路径规划方法覆盖率为100%,重复率为5.23%,路径长度为15.36m；在复杂环境下,该路径规划方法的覆盖率为100%,重复率则为10.24%,路径长度为20.34m。由此证明,该方法具有较好地规划效果较好。     

基于改进蚁群算法的电力信息网络设备智能巡检机器人路径规划方法

巡检机器人在行驶时经常会与障碍物相撞,为避免出现此类错误,基于改进蚁群算法设计电力信息网络设备智能巡检机器人的路径规划方法。建立蚁群信息素初始化结构,获取目标区域的运动矩阵,设置智能巡检机器人的运动学约束条件,基于改进蚁群算法构造机器人路径规划估价函数。通过对计算巡检机器人的巡检完成度,设计智能巡检机器人路径规划算法。实验结果显示,该路径规划方法可以完整准确地规划无障碍物的路径以及有障碍物的路径,同时对必经路线上的障碍物进行反馈。对比不同光线条件下的路径规划效果可知,光线越充足,路径规划算法的迭代次数越少,避障准确率越高。     

虚拟环境中面向装配设计的数据场景图研究

作为虚拟环境中的数据结构，场景图的构建是虚拟现实技术领域的重要研究问题之一。针对虚拟装配设计系统的要求，讨论现有商业VR软件在开发虚拟装配设计时存在的限制，提出一个基于场景图的多层次虚拟装配设计模型VAM．在现有VR软件和VAM的基础上，说明了虚拟装配设计时的路径规划、序列生成、零件之间的约束关系等的表示和应用。