基于MIPS和子装配体识别的装配序列规划问题研究

论文摘要

可行装配序列生成是装配序列规划（Assembly Sequences Planning, ASP）的核心问题,是个典型的NP难题。一般的装配序列规划方法或者存在组合爆炸问题,或者无法保证生成最优的装配序列。鉴于模型检验集成规划系统（Model Checking IntegratedPlanning System, MIPS）在一般领域规划中取得的优异成绩,对采用MIPS解决ASP问题及子装配体识别问题进行了研究。主要工作如下:（1）分析介绍了建立产品的集成干涉矩阵,推导零件可行装配/拆卸方向及判断装配/拆卸序列几何可行性的方法。同时对零件拆卸过程中的稳定性进行了详细的分析,在建立装配体支撑矩阵的基础上,论述了装配序列稳定性的判断方法。（2）对ASP问题进行了形式化描述,利用谓词逻辑公式和时态逻辑公式对装配过程中的硬约束和软约束进行了描述。根据ASP问题的形式化描述,对装配序列规划领域及领域的具体问题进行了定义,给出了基于MIPS的装配序列规划问题的求解过程。实例运行结果说明了MIPS解决ASP问题的有效性。（3）根据零件联接类型,建立了装配体的带权无向连接图模型。在装配体的带权无向连接图和集成干涉矩阵、支撑矩阵的基础上,设计并实现了Ⅰ型和Ⅱ型子装配体的识别算法。通过实例说明了算法的有效性。（4）设计并实现了装配序列规划工具MASP-Planner。规划工具将子装配体识别、装配体信息更新、装配体问题定义文件的自动生成和和MIPS调用功能进行集成,并为这些功能提供了简洁、统一的用户界面,方便用户使用。实例运行结果表明了MASP-Planner解决较大规模装配序列规划问题的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 相关领域的研究现状
• 1.3 本文主要内容及章节安排
• 第二章 装配序列的几何可行性与稳定性分析
• 2.1 装配序列的几何可行性
• 2.1.1 集成拆卸干涉矩阵
• 2.1.2 序列几何可行性推理
• 2.2 装配稳定性
• 2.2.1 装配稳定性介绍
• 2.2.2 支撑矩阵及稳定性分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于 MIPS 的装配序列规划
• 3.1 PDDL 简介
• 3.2 装配序列规划的领域定义
• 3.2.1 拆卸状态的表示
• 3.2.2 拆卸约束的表示
• 3.2.3 拆卸过程的动作定义
• 3.3 装配序列规划的问题定义
• 3.4 实例分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 子装配体识别方法
• 4.1 装配体的带权无向连接图模型
• 4.2 子装配体定义及识别算法
• 4.2.1 Ⅰ型子装配体的识别
• 4.2.2 Ⅱ型子装配体的识别
• 4.3 实例分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 装配序列规划工具的设计与实现
• 5.1 开发环境简介
• 5.2 MASP-Planner 的设计思路与实现
• 5.2.1 MASP-Planner 类的设计
• 5.2.2 MASP-Planner 功能模块的实现
• 5.3 实例分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 主要研究结果
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读硕士期间的主要研究成果