本文關(guān)鍵詞：機(jī)電產(chǎn)品中的管路自動(dòng)布局設(shè)計(jì)技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 管路 自動(dòng)布局設(shè)計(jì) 路徑規(guī)劃 RRT算法 PRM算法

【摘要】：管路系統(tǒng)是以氣體、液體等作為工質(zhì)的機(jī)械產(chǎn)品所不可缺少的組成部分,在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。針對(duì)管路交互式布局設(shè)計(jì)的質(zhì)量差、效率低的問題,論文開展了管路自動(dòng)布局技術(shù)的相關(guān)理論、關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法的研究。論文的主要研究工作概括如下:(1)闡述了國內(nèi)外在管路布局設(shè)計(jì)領(lǐng)域的相關(guān)理論和技術(shù)方面的研究現(xiàn)狀,并分析了現(xiàn)有的管路布局中的路徑規(guī)劃算法的優(yōu)缺點(diǎn),最后指出了本文的研究意義。(2)分析實(shí)際工程中的管路特點(diǎn),闡述了管路布局中的管路建模技術(shù),提出了解決管路自動(dòng)布局問題的總體業(yè)務(wù)流程,對(duì)產(chǎn)品管路自動(dòng)布局設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了數(shù)學(xué)描述并總結(jié)了管路在布局過程中的工程約束,針對(duì)路徑搜索算法提出了一種球形求解空間,最后采用一種屏蔽求解空間外部冗余零件模型的連續(xù)中間插值碰撞檢測(cè)方法來保證搜索出的管路路徑無碰撞。(3)分析了快速擴(kuò)展隨機(jī)樹(rapidly-exploring random tree,RRT)算法以及相關(guān)的改進(jìn)策略的特點(diǎn),結(jié)合管路布局中的工程約束,提出了一種改進(jìn)的RRT算法對(duì)單根管路自動(dòng)布局路徑進(jìn)行求解,該算法包括基于碰撞信息的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展策略、快速繞障策略以及基于概率節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展策略,提出了一種基于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的路徑優(yōu)化方法,對(duì)管路初始路徑進(jìn)行優(yōu)化并輸出布局結(jié)果,最后通過實(shí)例驗(yàn)證了算法的有效性。(4)分析了概率路徑圖(probabilistic roadmap method,PRM)算法以及相關(guān)的改進(jìn)策略的特點(diǎn),針對(duì)分支管路的自動(dòng)布局問題,提出了一種基于LTL-PRM算法的管路自動(dòng)布局方法,該方法以斯坦納最小樹確定分支點(diǎn)的位置,并采用局部二次學(xué)習(xí)對(duì)求解空間進(jìn)行描述,然后以Dijkstra算法來搜索最短可行路徑并進(jìn)行優(yōu)化,最后通過實(shí)例對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。(5)作為上述各項(xiàng)研究成果的工程實(shí)踐和驗(yàn)證,自主設(shè)計(jì)并開發(fā)了管路自動(dòng)布局原型系統(tǒng),闡述了軟件系統(tǒng)的開發(fā)背景、體系結(jié)構(gòu)、功能模塊和實(shí)現(xiàn)方法,并通過實(shí)例對(duì)論文的相關(guān)方法和技術(shù)進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。最后,對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)下一步的研究工作和相關(guān)技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：管路 自動(dòng)布局設(shè)計(jì) 路徑規(guī)劃 RRT算法 PRM算法
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH122
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-23
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展13-20
• 1.2.1 人機(jī)交互式管路布局技術(shù)13-14
• 1.2.2 管路自動(dòng)布局技術(shù)14-19
• 1.2.3 管路布局中的路徑規(guī)劃算法19-20
• 1.2.4 存在的問題20
• 1.3 項(xiàng)目來源及研究意義20-21
• 1.3.1 項(xiàng)目來源20
• 1.3.2 研究意義20-21
• 1.4 論文的研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排21-22
• 1.5 本章小節(jié)22-23
• 第2章 管路自動(dòng)布局設(shè)計(jì)問題描述與技術(shù)基礎(chǔ)23-32
• 2.1 前言23
• 2.2 管路系統(tǒng)的數(shù)字化模型表達(dá)23-26
• 2.2.1 管路數(shù)字化模型的組成24
• 2.2.2 以通徑為核心的管路數(shù)字化建模24-26
• 2.2.3 導(dǎo)管的圓弧擬合26
• 2.3 管路自動(dòng)布局設(shè)計(jì)問題的數(shù)學(xué)描述26-28
• 2.4 管路自動(dòng)布局的總體業(yè)務(wù)流程與工程約束分析28-29
• 2.4.1 管路自動(dòng)布局的總體業(yè)務(wù)流程28-29
• 2.4.2 管路布局中的工程約束29
• 2.5 求解空間的確定與碰撞檢測(cè)技術(shù)29-31
• 2.5.1 求解空間的確定29-30
• 2.5.2 碰撞檢測(cè)技術(shù)30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 基于改進(jìn)RRT算法的單根管路自動(dòng)布局設(shè)計(jì)32-50
• 3.1 前言32
• 3.2 快速擴(kuò)展隨機(jī)樹（RRT）算法32-35
• 3.3 RRT算法現(xiàn)有改進(jìn)策略35-38
• 3.3.1 采樣點(diǎn)生成策略的改進(jìn)35-36
• 3.3.2 隨機(jī)樹擴(kuò)展策略的改進(jìn)36-37
• 3.3.3 雙向（雙樹）與多向（多樹）方法37-38
• 3.4 基于改進(jìn)RRT算法的管路路徑搜索策略38-45
• 3.4.1 基于碰撞信息的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展策略39-42
• 3.4.2 快速繞障策略42-44
• 3.4.3 基于概率的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展策略44-45
• 3.5 基于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的路徑優(yōu)化45-47
• 3.6 算例分析47-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第4章 基于LTL-PRM算法的分支管路自動(dòng)布局設(shè)計(jì)50-67
• 4.1 前言50
• 4.2 概率路徑圖算法及其現(xiàn)有改進(jìn)策略50-54
• 4.2.1 概率路徑圖法（PRM）50-52
• 4.2.2 采樣點(diǎn)生成策略52-53
• 4.2.3 其他改進(jìn)策略53-54
• 4.3 基于LTL-PRM算法的分支管路路徑搜索54-63
• 4.3.1 分支點(diǎn)位置確定與優(yōu)化處理55-57
• 4.3.2 初始化算法57-58
• 4.3.3 路徑圖的局部二次構(gòu)建58-63
• 4.3.4 搜索最短可行路徑63
• 4.4 路徑優(yōu)化63-64
• 4.5 算例分析64-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第5章 系統(tǒng)開發(fā)及實(shí)例驗(yàn)證67-78
• 5.1 前言67
• 5.2 系統(tǒng)概述67-68
• 5.2.1 系統(tǒng)開發(fā)的總體目標(biāo)67-68
• 5.2.2 系統(tǒng)開發(fā)的運(yùn)行環(huán)境68
• 5.3 系統(tǒng)分析68-70
• 5.3.1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)分析68-69
• 5.3.2 系統(tǒng)功能模塊69
• 5.3.3 系統(tǒng)體系架構(gòu)69-70
• 5.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)70-72
• 5.4.1 整體框架設(shè)計(jì)70-71
• 5.4.2 算法數(shù)據(jù)類設(shè)計(jì)71-72
• 5.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及實(shí)例驗(yàn)證72-77
• 5.5.1 系統(tǒng)基本界面72-73
• 5.5.2 管路自動(dòng)布局設(shè)計(jì)73-77
• 5.6 本章小結(jié)77-78
• 總結(jié)與展望78-80
• 全文總結(jié)78-79
• 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單85-86
• 致謝86

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本文編號(hào)：689060