仿人形象思維三維管道路徑規(guī)劃方法.pdf

1、三維管道路徑規(guī)劃問題與是三維歐氏最短距離問題和機(jī)器人路徑規(guī)劃問題，在很大程度上依賴人的經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)，并伴隨大量的人機(jī)交互過程。
　　 通過對(duì)人的形象思維的模擬，本文首先提出了一種改進(jìn)了的可見圖方法，以解決三維工作空間中具有凸多面體障物礙的歐氏最短路徑問題。改進(jìn)的可見圖方法是基于對(duì)人的智能行為模式的模擬，通過增加新的規(guī)則，從二維空間拓展到三維空間中，從而僅生成較可能成為最短路徑的候選頂點(diǎn)序列和棱序列，進(jìn)而通過局部?jī)?yōu)化算法在每條棱序列

2、上得到局部最優(yōu)路徑，并從中選取全局最短路徑。與傳統(tǒng)可見圖方法不同，本方法增加的規(guī)則將三維棱序列生成問題的兩大問題解耦了。這兩大問題分別是：確定最短路徑可能經(jīng)過的棱序列和確定最短路徑經(jīng)過的棱序列上的每根棱的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
　　 其次，本文提出了一種偽三維管道路徑規(guī)劃方法，該算法通過將三維空間在二維曲面上投影，并對(duì)布管空間依據(jù)機(jī)匣面分層劃分，將三維管道路徑規(guī)劃問題簡(jiǎn)化成分層排布的二維曲面凸包繞障管道路徑規(guī)劃問題。該方法的應(yīng)用效果通過無障礙

3、布管仿真和有障礙布管仿真予以了驗(yàn)證。
　　 再次，本文提出了基于改進(jìn)的可見圖方法的三維管道路徑規(guī)劃方法，該方法模擬了人在管道排布過程中的智能行為。與偽三維管道路徑規(guī)劃方法一樣，該方法首先將各種約束條件(物理約束和虛擬約束)統(tǒng)一用可行工作空間進(jìn)行表示，從而用圖形的方式模擬了人的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，用以識(shí)別管道排布的整體規(guī)劃要求和全局信息。該方法進(jìn)而應(yīng)用了改進(jìn)的可見圖方法。在滿足約束條件的可行工作空間中規(guī)劃出每條管道的最短路徑。該方法應(yīng)用于

4、一個(gè)近似真實(shí)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)UG模型，得到了令人滿意的仿真結(jié)果，體現(xiàn)了該方法的可行性和高效性，進(jìn)而證明了模仿人的形象思維和智能行為在解決工程問題中的作用和意義。
　　 最后，本文還提出了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)管道設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。該平臺(tái)架構(gòu)可以全面考慮管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析的各種因素，并實(shí)現(xiàn)建模、設(shè)計(jì)、分析及其數(shù)據(jù)交互一體化。該平臺(tái)架構(gòu)主要由管道設(shè)計(jì)模塊和管道仿真模塊組成。其中管道設(shè)計(jì)模塊集成了前文提出的偽三維管道路徑規(guī)劃方法和基于改進(jìn)可見圖的三