基于情境感知的智能虛擬裝配系統(tǒng)若干關鍵技術研究.pdf

1、機械產品的復雜性和裝配工藝規(guī)劃的經驗性，導致了虛擬裝配的高度復雜性。針對“虛擬裝配信息空間和工藝信息管理任務日益增長的復雜度”與“交互通道的帶寬和人有限的認知以及信息處理能力“之間的的矛盾，本文將普適計算“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，以感知為核心”實現(xiàn)“具有一定智能的計算機輔助裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)”的構想。以系統(tǒng)實現(xiàn)為目標，綜合應用本體論、人工智能、Agent技術為手段，并靈活應用XML這種技術，從情境表示、情

2、境構建、情境推理、情境應用及系統(tǒng)集成五個依次遞進的層面，對基于情境感知的虛擬裝配工藝規(guī)劃進行系統(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和關鍵算法進行了集成驗證。論文主要工作如下：
　　 1、基于本體的情境感知體系結構框架構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上，討論了裝配情境的內涵與外延，得出了裝配情境與裝配知識的關系，結合CTK構建了基于本體的情境感知體系結構框架，提出了面向

3、虛擬環(huán)境智能的小世界情境的概念，并基于本體設計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鍵技術。
　　 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)裝配設計方法的分析，設計了一種虛擬裝配的多層次裝配模型，并在此基礎上重點分析了裝配特征語義信息的提取，提出了一種可操作性強的層次化裝配語義模型；在對本體的概念、構造準則方法以及本體語義分析的基礎上，建立了裝配的本體領域詞匯；建立了裝配特征與本體的信息映射關

4、系，基于SolidWork進行了語義信息提取，并應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。
　　 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，提出了基于OWL-DL和SWRL結合的DL-RL推理方案，進行OWL本體知識庫和SWRL規(guī)則庫的建立，設計了事例與規(guī)則的轉換方法，并建立了零件裝配體從屬關系、概念一致性檢測、裝配體自由度等規(guī)則描述；應用D

5、LRL推理器，提出了本體實例化智能扣件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、裝配情境感知機制研究
　　 基于虛擬裝配的功能特點，指出任務感知是虛擬裝配情境感知的核心，分析了裝配中的任務、角色之間的關系，構建了面向裝配情境感知的多Agent系統(tǒng)結構，給出了基于多Agent的的消息響應模式，設計了基于多Agent的裝配情境感知機制。在分析情境識別、獲取需求基礎上，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。并利用粒子群計算對裝配序列進行了智能規(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，設計并開發(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現(xiàn)以及基于Web的工藝資源管理平臺中用戶數據、權限管理以及三維模