基于網(wǎng)絡(luò)與vr技術(shù)的機(jī)電產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)

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1、基于網(wǎng)絡(luò)與VR技術(shù)的機(jī)電產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)

2、第1協(xié)同設(shè)計(jì)和VR技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(Intra,Inter)和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR:VirtualReality)環(huán)境下的協(xié)同設(shè)計(jì)(CollaborativeDesign)，對產(chǎn)品的外觀造型、結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)動(dòng)形態(tài)和動(dòng)、靜態(tài)性能進(jìn)行仿真分析和綜合評(píng)價(jià)，以便盡早地發(fā)現(xiàn)并解決產(chǎn)品方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，乃至制造和裝配中存在的問題，可以大幅度縮短機(jī)電產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低成本，提高設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量。良好的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，還可以使企業(yè)設(shè)計(jì)制造的各部門更好地協(xié)調(diào)一致工作，是我國機(jī)

3、電制造業(yè)實(shí)現(xiàn)并行工程，達(dá)成產(chǎn)品的敏捷設(shè)計(jì)制造，增強(qiáng)市場競爭力的重要途徑。復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，往往需要分布在不同部門和工作場所，具有不同專業(yè)知識(shí)背景的領(lǐng)域?qū)＜胰航M相互合作才能完成?；诩夹g(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是計(jì)算機(jī)仿真在更高級(jí)層次上的延伸與擴(kuò)展，在VR環(huán)境下從事設(shè)計(jì)的技術(shù)稱之為虛擬設(shè)計(jì)(VD-VirtualDesign)技術(shù)。由于VR技術(shù)可以為用戶提供逼真的感覺，包括三維視覺，立體聽覺及觸覺、嗅覺等，用戶可以通過自然技能，如手摸、頭轉(zhuǎn)、身體姿勢的調(diào)整等與計(jì)算機(jī)提供的虛擬世界進(jìn)行交互作用，從而使人成為

4、系統(tǒng)中集成的一部分，進(jìn)入了沉浸、交互、構(gòu)想(即著名的三個(gè)“I”：ImmersionInteractionImagination)的信息環(huán)境。因而，VD技術(shù)是在人機(jī)完美結(jié)合環(huán)境下的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，它使設(shè)計(jì)者可以用各種方式表達(dá)和實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)意圖，最大限度地充分發(fā)揮創(chuàng)造力和想象力，在一種豐富自然的多維信息環(huán)境中完成一項(xiàng)工程或一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、修改、裝配、測試和試用，從根本上改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方式，使設(shè)計(jì)真正作為與產(chǎn)品的制造、裝配乃至整個(gè)生命周期緊密聯(lián)系在一起的“工程”，而不僅僅是產(chǎn)品生產(chǎn)的一個(gè)先行階段融入企業(yè)的生產(chǎn)與營銷活

5、動(dòng)。VD技術(shù)將廣泛應(yīng)用于快速設(shè)計(jì)與快速原型(RP)、面向裝配的設(shè)計(jì)(DFA)、面向制造的設(shè)計(jì)(DFM)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)入市場的并行處理和人員培訓(xùn)及產(chǎn)品維護(hù)等領(lǐng)域，為工程設(shè)計(jì)帶來革命性的進(jìn)步。在機(jī)電產(chǎn)品制造業(yè)中，人們越來越認(rèn)識(shí)到在產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)周期中，產(chǎn)品概念形成與設(shè)計(jì)開發(fā)階段對整個(gè)產(chǎn)品的生命周期和總成本的巨大影響。設(shè)計(jì)開發(fā)所占產(chǎn)品生產(chǎn)總時(shí)間和成本往往只有生產(chǎn)成本的10%，但其作用卻常常要影響到產(chǎn)品生命周期總成本的70%。因而，在產(chǎn)品周期較前的階段，對設(shè)計(jì)盡可能早的作出正確的決定和修改就具有重要意義。它可以大幅減少產(chǎn)品

6、制造、裝配和維護(hù)各個(gè)階段因多次重復(fù)修正而產(chǎn)生的直接浪費(fèi)和對交貨期延誤等的損失，使企業(yè)在圍繞T(Time)、Q(Quality)、C(Cost)、S(Service)展開的激烈競爭中處于有利地位?；诰W(wǎng)絡(luò)和VR的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)，正是可以在機(jī)電產(chǎn)品概念形成到開發(fā)設(shè)計(jì)階段，從專家群組合作工作的形式，到設(shè)計(jì)過程、執(zhí)行方式等提供強(qiáng)有力的支持，真正實(shí)現(xiàn)CAD、CAE、CAM…(統(tǒng)稱CAX)等的功能集成和新產(chǎn)品開發(fā)的過程集成，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)環(huán)境與體系結(jié)構(gòu)為了不斷地改進(jìn)企業(yè)的TQCS以增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力，機(jī)電產(chǎn)

7、品制造業(yè)大量地采用了CAX等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。如在我國的大中型企業(yè)中，一個(gè)企業(yè)往往既有基于UNIX平臺(tái)的系統(tǒng)，如SGI、SUN、HP等圖形工作站及I-deas、Pro/Engineer等CAD/CAM軟件，也有在G(ObjectManagementGroup)制定的標(biāo)準(zhǔn)，其目的是實(shí)現(xiàn)對象請求中介，讓分布在網(wǎng)絡(luò)上的標(biāo)準(zhǔn)軟件組件相互調(diào)用，以支持異構(gòu)分布式計(jì)算環(huán)境下的互操作性，解決信息集成問題。該標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)軟件總線結(jié)構(gòu)，只要將應(yīng)用模塊按總線規(guī)范做成軟插件，插入總線即可實(shí)現(xiàn)集成運(yùn)行。美國IONA公司的Orbix

8、是這一類面向?qū)ο蠹夹g(shù)的軟件產(chǎn)品代表，SDRC公司的I-deas系統(tǒng)從MS4.0版本開始就支持CORBA標(biāo)準(zhǔn)。MAS與VR技術(shù)在協(xié)同設(shè)計(jì)中的作用進(jìn)入90年代，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展，多智能Agent(MAS)的研究已成為分布式人工智能(DAI)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。由于MAS技術(shù)具有代理性(Agent)、智能性(Intelligence)、自主性(Autonomy)和機(jī)動(dòng)性(Mobility)，可以在網(wǎng)絡(luò)和分布設(shè)計(jì)計(jì)算環(huán)境中為用戶提供“主動(dòng)服務(wù)和代理”，并通過與其他智能Agent的合作與協(xié)商索取符合用戶需求的可

9、利用資源和服務(wù)。所以，利用智能Agent技術(shù)實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)，是分布設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。由于MAS和VR技術(shù)是具有廣泛參與面而且生機(jī)勃勃的研究領(lǐng)域，迄今，已有幾個(gè)國際會(huì)議將其列為單獨(dú)主題。但是，總的來看，由于MAS技術(shù)要對人的社會(huì)性智能進(jìn)行研究，如對知識(shí)、信念、愿望、意圖等概念的精確定義，對合作、協(xié)商、談判、好與壞等帶感情色彩的描述等都難于用符號(hào)方式進(jìn)行表示和推理。在VR技術(shù)方