附件C：譯文

機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案自動(dòng)化設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)
葉志剛， 鄒慧君， 郭為忠， 胡松， 田永利， 許勇
(上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海200030)
摘要:在分析了現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案機(jī)構(gòu)組合方法的研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，提出了采用輸入、輸出運(yùn)動(dòng)行為和輸入輸出約束關(guān)系三者表達(dá)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)行為知識，并給出機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)行為分解的樹狀結(jié)構(gòu).針對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)具有多輸出的特點(diǎn)，利用機(jī)構(gòu)行為匹配和屬性傳播方法，推出其行為表示的機(jī)構(gòu)組合方案，并通過黑板填寫其中間運(yùn)動(dòng)行為和輸入輸出約束關(guān)系.將黑板中內(nèi)容作為輸入運(yùn)動(dòng)，使其他工藝動(dòng)作的行為屬性向黑板中屬性內(nèi)容傳播，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的自動(dòng)化過程.為了避免機(jī)構(gòu)組合方法中搜索深度過深、容易產(chǎn)生方案組合爆炸的問題，采用有界深度優(yōu)先搜索策略的深度約束限制搜索樹的展開層數(shù).最后通過實(shí)例驗(yàn)證了本文方法的可行性和求解效率.
關(guān)鍵詞:概念設(shè)計(jì);機(jī)構(gòu)組合;黑板;工藝動(dòng)作;設(shè)計(jì)自動(dòng)化;有界深度優(yōu)先搜索
1、簡介
在概念設(shè)計(jì)中,機(jī)構(gòu)組合和機(jī)構(gòu)系統(tǒng)研究的對象是不同的.機(jī)構(gòu)組合仍可看成一個(gè)機(jī)構(gòu)，完成單一的工藝動(dòng)作，具有單輸人、單輸出特性;機(jī)構(gòu)系統(tǒng)具有多運(yùn)動(dòng)輸出的特性，協(xié)調(diào)配合完成多個(gè)工藝動(dòng)作，因而可以由多個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)行為描述.
目前對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的研究很不成熟[1].文獻(xiàn)[2-9]中均采用設(shè)計(jì)單元法(building-block approach)對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的自動(dòng)化生成進(jìn)行了研究，這種方法只能采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。Hoove等[2]運(yùn)用運(yùn)動(dòng)行為知識轉(zhuǎn)換規(guī)則，通過啟發(fā)式搜索進(jìn)行齒輪箱的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。梁慶華等[3]將其運(yùn)動(dòng)行為知識轉(zhuǎn)換規(guī)則擴(kuò)展為運(yùn)動(dòng)行為屬性傳播表達(dá)式，通過運(yùn)動(dòng)行為屬性傳播、屬性繼承進(jìn)行機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，使串聯(lián)式機(jī)構(gòu)組合的自動(dòng)化設(shè)計(jì)具備了可操作性和通用性，但其運(yùn)動(dòng)行為的貼近度計(jì)算公式中節(jié)點(diǎn)屬性權(quán)值采用設(shè)計(jì)樹總層數(shù)的線性函數(shù)顯然不妥.Kota等[4]基于矩陣表示的機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方法中采用的操作約束類似于梁慶華的運(yùn)動(dòng)行為屬性傳播表達(dá)式，但無法進(jìn)行逆向推理，且其搜索是隨機(jī)的，搜索深度無法控制，極易產(chǎn)生方案組合爆炸.唐林等[5]在其機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案型綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)中提出了機(jī)構(gòu)組合的相容性概念，即如果兩個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)軸線和運(yùn)動(dòng)方向相同，便可連接在一起，并能保證運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性[6].但其研究仍然著眼于單輸人、單輸出的機(jī)構(gòu)組合，并且沒有從機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的角度考慮各機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)配合和約束關(guān)系.Li等[7]在機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的研究中采用了定性啟發(fā)式搜索方法，使方案解的搜索和匹配算法具備了一定的智能性，但行為知識的表示過于單一.
機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的自動(dòng)化設(shè)計(jì)需要考慮的主要問題是:機(jī)構(gòu)系統(tǒng)各組成機(jī)構(gòu)的工藝動(dòng)作之間存在相互協(xié)同協(xié)調(diào)、相互配合的關(guān)系.如果機(jī)構(gòu)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)某工藝動(dòng)作的機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，應(yīng)盡量利用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)其他工藝動(dòng)作的機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)