[发明专利]一种计算机辅助产品装配序列生成方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机辅助制造技术领域，尤其涉及一种计算机辅助产品装配序列的生成方法。

背景技术

装配是产品制造过程中的重要环节，装配的效率和质量对产品的制造成本和最终质量有着极大的影响。产品装配序列的自动生成(ASP)是计算机辅助装配规划(CAAP)的重要任务之一。由于ASP问题属NP难问题，近年来国内外对此技术的研究十分活跃。

智能规划(AI Planning)是人工智能研究的重要而活跃的分支，旨在以智能化的方法自动或半自动地生成满足要求的动作序列(称为一个计划或规划)。智能规划在交通与物流、智能制造、航天器运行、机器人运动、建筑工程、工业生产调度等众多领域具有广泛的应用前景(参考文献：宋泾舸，查建中，陆一平.智能规划研究综述-一个面向应用的视角.智能系统学报，2007，2(2))。层次任务网(Hierarchical Task Network，简称HTN)规划是智能规划的一种基本规划框架，是面向工程实际提出的技术。HTN规划通过对目标任务的层次分解形成由底层操作构成的规划，适用于大规模、层次任务环境中的工作计划与流程的计算机辅助制定。

任务的层次结构和分解策略的设计是HTN规划方法的关键。然而，由于ASP问题中系统的初始状态通常是一些未组装成的零散部件，缺少层次结构，而目前智能规划领域的主流建模语言PDDL又缺少层次描述能力，HTN规划在ASP问题中应用较少。

发明内容

为了发挥HTN规划方法的优势，针对以上不足，本发明以产品层次描述为基础，提出了一种装配序列生成的方法，为解决大规模、复杂产品装配序列生成问题提供了一种新的技术途径。

本发明采取的技术方案是：

一种计算机辅助产品装配序列的生成方法，包括：

(1)基于层次任务网规划方法，构建产品装配知识库结构；

(2)虚拟装配体绑定过程，即以虚拟装配体的层次结构和零部件的连接结构为指导，将实际零部件绑定到虚拟装配体的相应虚拟零部件上；

(3)生成基于虚拟装配体绑定的产品装配序列。

其中，基于层次任务网规划方法构建而成的知识库结构，包括：零部件集合、装配体层次结构、任务层次及任务分解策略四个知识模块。

所述基于虚拟装配体绑定的产品装配序列生成方法，是将产品层次结构视为一个虚拟装配体，装配序列的生成过程就是将实际零部件绑定到虚拟装配体的相应虚拟零部件上的过程。零件的绑定是以虚拟装配体的层次结构和零部件的连接结构为指导的。任务层次的制定是以装配体的层次结构为依据的；任务分解策略是沿装配体层次结构自顶向下不断细化，并自下向上逐层绑定的过程。

所述任务层次的知识模块，是装配任务类型根据装配体的结构层次从上至下分四类，依次是顶层任务、子任务、底层任务、装配操作。装配操作的形式按所述基于虚拟装配体绑定的产品装配序列生成方法设计。

本发明取得的有益效果是：能够使产品装配序列规划的知识库构建变得结构清晰、易理解，任务的层次设计和分解策略制定更有条理和针对性，由此提高产品装配序列生成的灵活性和效率，推动ASP技术在智能制造领域中的应用。

附图说明

图1是装配序列生成方法流程图；

图2是产品装配知识库结构示意图；

图3(a)、(b)、(c)是虚拟装配体绑定过程示意图；

图4是电动自行车层次结构图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步描述：

图1是本发明提出的一种计算机辅助产品装配序列生成方法的流程图，包括：

步骤1，基于层次任务网规划方法，构建产品装配知识库结构；

步骤2，虚拟装配体绑定过程，以虚拟装配体的层次结构和零部件的连接结构为指导，将实际零部件绑定到虚拟装配体的相应虚拟零部件上；

步骤3，生成基于虚拟装配体绑定的产品装配序列。