虚拟拆卸中多方式交互技术的应用

通过分析虚拟环境下不同人-机交互方式的特点，结合对产品装配体进行人工拆卸的操作活动，提出面向虚拟拆卸的人-机-零件间的多方式交互操作方法，在虚拟环境下研究和利用手抓取操作、手势操作、语音命令和3D虚拟菜单等多种交互方式对产品零部件进行自然、直观的人工拆卸，人机结合进行产品的装配／拆卸序列规划。     

基于免疫聚类识别的耦合功能规划方法与实例

公理设计是以独立公理为基础的,并未提供分析和处理具有功能耦合关系的耦合设计手段。针对这一问题,提出了一种耦合功能规划的新方法。该方法首先利用免疫算法对功能耦合关系进行聚类识别,然后对功能耦合程度加以量化处理,最后通过解耦和割裂操作对耦合功能进行重组,从而确定各功能的实现顺序。其中耦合关系的聚类识别旨在为解耦操作提供信息支持,以避免耦合信息的不必要丢失。结合卧式壳管式冷凝器产品的设计实例,对该方法及其有效性进行了说明和验证,还对免疫聚类识别算法中的有关参数进行了讨论,并围绕算法性能的优劣和算法结果对解耦的影响作用,分别将其与遗传聚类识别算法和基于图论的聚类识别方法进行了比较。     

虚拟拆卸环境中工具的操作技术

在虚拟拆卸环境中借助工具拆除紧固零件，能够使虚拟环境下的拆卸活动更加真实，有利于获得符合工程实际的拆卸序列．提出工具定位约束的概念，对虚拟拆卸环境中工具的操作技术进行了深入研究．首先分析工具的拆卸操作过程；然后对常用工具的工具定位约束进行研究，并论述了虚拟环境中工具精确定位的实现方式；最后以Bell-roller产品装配体模型为例，在沉浸式虚拟环境中基于工具定位约束、操作螺钉起子和扳手完成紧固零件的拆除。     

履带轮椅机器人爬楼姿态控制的研究

提出一种采用履带结构的轮椅机器人方案,并对其爬楼姿态的控制方法进行研究. 利用6轴运动传感器获取机体爬楼时的姿态数据,超声波传感器采集机体两侧的距离数据,根据轮椅机器人自身特点与实际经验,使用模糊PID（Proportion Integration Differentiation）算法设计出模糊自整定PID控制器. 通过在MATLAB/SIMULINK下仿真,该控制器能将方向角稳定在预定角度,建立稳态时间为0.17 s,最大超调量不超过7.2%. 实际试验中,方向角稳定在预设值±0.2°内,具有很好的控制效果,实现了爬楼过程中的自动控制.     

基于人工免疫系统的产品创新设计方法研究

基于创新计算理论,提出了基于人工免疫系统实现产品创新设计的新方法.建立了基于人工免疫系统的产品创新设计框架,对其支撑理论、方法和技术以及免疫创新计算模型、免疫创新设计方法、免疫创新设计应用等4个层面分别进行了详细阐述.结合产品创新设计的有关问题,围绕面向问题求解的免疫辅助创新设计和面向产品演化的免疫设计两个方面,对基于人工免疫系统实现产品创新设计的主要关键技术进行了讨论.     

基于拉格朗日方程的四足攀爬机器人动力学分析

为了增强高空电网维修作业的安全性与稳定性，设计出一种以猩猩为原型适用于电网攀爬的仿生四足机器人，通过SolidWorks进行三维建模。基于自主设计的新型仿生脊椎、夹持力更大的机械爪以及关节式减速机，使得这种四足攀爬机器人具备一定的伸缩躯干功能，提高了机器人在桁架中的避障能力及高空攀爬的运动能力。利用MATLAB Robotics工具箱研究四足机器人机械臂的运动特性，通过拉格朗日方程对运动的机械臂建立计算难度较低且物理意义明确的动力学方程。对工作的机械臂进行运动学和动力学仿真分析，得到机械臂各关节角度、加速度、角加速度和力矩曲线随时间的变化的过程，且各项数据收敛在正常范围内，满足机器人在高空桁架中行走的安全性与稳定性，验证了方案的可行性。     

基于装配约束动态管理的虚拟拆卸

装配约束是虚拟拆卸环境下必须考虑的装配体的重要信息，提出虚拟拆卸过程中装配约束的动态管理机制，并实现了基于装配约束导航的虚拟拆卸。装配约束的动态管理包括虚拟环境下装配约束的获取、表达以及拆卸过程中装配约束的动态维护，即装配约束的动态解除和产生，文中用装配约束图表达零件间的装配约束，提出装配约束的间接解除方法，并实现了基于装配约束推理的零件可拆卸方向的推导。最后，通过一个简单装配体的拆卸实例，对文中方法进行了验证。     

公理设计过程中耦合设计问题的结构化分析方法

现有的公理设计是建立在满足独立公理的基础上的,它没有提供分析和处理耦合设计的方法。然而在产品设计尤其是复杂产品设计过程中,耦合设计经常会不可避免地出现。针对公理设计过程中出现的耦合设计问题, 提出了一种结构化的耦合设计分析方法,旨在为在功能要求不独立的情况下完成产品设计提供有效解决方案。首先利用分解操作识别独立的功能要求以及耦合功能集;然后采用决策分析方法中的两两比较方法并基于三角模糊数对功能耦合程度进行度量;在此基础上通过解耦和割裂操作对耦合功能进行规划,确定各耦合功能的实现顺序; 最后对耦合设计方案进行耦合性分析,计算耦合度指标,为耦合设计方案的耦合性评价及其选择提供依据。结合卧式壳管式冷凝器产品的设计实例,对耦合设计分析方法进行了说明和验证。     

齿轮泵的虚拟装配与运动学仿真

在Pro／E环境下对齿轮泵进行了三维建模、虚拟装配和干涉检验。对于装配元件在装配过程中出现的两种干涉情况,分析了造成干涉的原因并消除了干涉。此外,在机构模块中对齿轮泵进行了运动学仿真,分析了运动构件的位移、速度和加速度随时间的变化情况。齿轮泵的虚拟装配与运动学仿真有利于尽早发现和避免设计以及装配中存在的缺陷,从而保证齿轮泵在实际生产中的装配可行性,并可为研究其运动性能和动力性能提供必要的依据。     

基于仿生计算的产品设计方法研究综述

生命现象蕴含了先进、完善的组织结构及运行模式,可为诸如产品设计等复杂问题的有效解决提供启迪和借鉴.仿生计算是新一代人工智能技术,它与产品设计相结合产生了一种新的现代设计方法--基于仿生计算的产品设计方法.该方法通过设计方法的仿生,对生物智能进行模拟,从而为产品设计提供新的智能解决途径.基于人工神经网络的产品设计方法、进化设计方法、基于群集智能的产品设计方法,以及免疫设计方法都是基于仿生计算的典型产品设计方法,尤其是后两种新兴设计方法,可以为产品设计提供新颖、有效的方法途径.仿生计算的集成是仿生计算发展的一个必然趋势,从而使得基于集成仿生计算的产品设计成为设计方法仿生的一个必然发展趋势.