机构系统运动方案自动化设计原理与实现[外文翻译].doc

附件C：译文

机构系统运动方案自动化设计原理与实现
叶志刚， 邹慧君， 郭为忠， 胡松， 田永利， 许勇
(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200030)
摘要:在分析了现有的机构系统运动方案机构组合方法的研究现状基础上，提出了采用输入、输出运动行为和输入输出约束关系三者表达机构系统的运动行为知识，并给出机构系统运动行为分解的树状结构.针对机构系统具有多输出的特点，利用机构行为匹配和属性传播方法，推出其行为表示的机构组合方案，并通过黑板填写其中间运动行为和输入输出约束关系.将黑板中内容作为输入运动，使其他工艺动作的行为属性向黑板中属性内容传播，从而实现了计算机辅助设计的机构系统运动方案的自动化过程.为了避免机构组合方法中搜索深度过深、容易产生方案组合爆炸的问题，采用有界深度优先搜索策略的深度约束限制搜索树的展开层数.最后通过实例验证了本文方法的可行性和求解效率.
关键词:概念设计;机构组合;黑板;工艺动作;设计自动化;有界深度优先搜索
1、简介
在概念设计中,机构组合和机构系统研究的对象是不同的.机构组合仍可看成一个机构，完成单一的工艺动作，具有单输人、单输出特性;机构系统具有多运动输出的特性，协调配合完成多个工艺动作，因而可以由多个输出运动行为描述.
目前对机构系统的研究很不成熟[1].文献[2-9]中均采用设计单元法(building-block approach)对机构系统运动方案的自动化生成进行了研究，这种方法只能采用标准设备。Hoove等[2]运用运动行为知识转换规则，通过启发式搜索进行齿轮箱的运动方案设计。梁庆华等[3]将其运动行为知识转换规则扩展为运动行为属性传播表达式，通过运动行为属性传播、属性继承进行机构组合设计，使串联式机构组合的自动化设计具备了可操作性和通用性，但其运动行为的贴近度计算公式中节点属性权值采用设计树总层数的线性函数显然不妥.Kota等[4]基于矩阵表示的机构组合设计方法中采用的操作约束类似于梁庆华的运动行为属性传播表达式，但无法进行逆向推理，且其搜索是随机的，搜索深度无法控制，极易产生方案组合爆炸.唐林等[5]在其机械运动方案型综合自动化设计中提出了机构组合的相容性概念，即如果两个构件的运动形式、运动轴线和运动方向相同，便可连接在一起，并能保证运动的协调性[6].但其研究仍然着眼于单输人、单输出的机构组合，并且没有从机构系统的角度考虑各机构之间的运动配合和约束关系.Li等[7]在机构系统方案设计的研究中采用了定性启发式搜索方法，使方案解的搜索和匹配算法具备了一定的智能性，但行为知识的表示过于单一.
机构系统运动方案的自动化设计需要考虑的主要问题是:机构系统各组成机构的工艺动作之间存在相互协同协调、相互配合的关系.如果机构系统中实现系统某工艺动作的机构比较复杂，应尽量利用系统中实现其他工艺动作的机构的输出运