本文操纵新一代计算机辅助设计要领，展开模块机器人的设计要领论和CAD体系的研讨，旨正在提出处理柔性加工体系的计算机辅助设计智能软件的思绪和框架，本文以模块机器人的设计为突破口，提出了以面向义务为特性、基于事例的设计要领正在机器概念化设计中的运用，论文中引见了近年来发展迅速的模块机器人的尺度模块和根本拓扑干系，凭据模块机器人概念化设计的特性，联合人工智能运用中基于事例的推理机制，提出了面向义务和基于事例的计算机辅助设计要领和运用软件的框架，和实现由上而下的计算机推理的步骤，文中还引见了面向用户的机器人义务和工作环境的暗示。
1弁言
模块化思想在柔性加工体系中获得日趋普遍的器重，欧美有关研讨机构由80年代终就起头对模块机器人的研讨，初期关键侧重于模块自己的研制，而近期则偏重于模块机器人应用领域的开辟。
模块机器人的研讨可分为3个分歧的范畴，即模块机器人硬件的研讨、节制的研讨和凭据分歧利用的计算机辅助设计，迄今为止的绝大多数研讨侧重于前两个范畴的研讨。现在，商业化的尺度模块曾经面市，模块机器人的涌现无疑为柔性加工体系给予了更多的挑选时机，但随之而来的问题是使命工具的鬼出电入、工作环境的分歧，加上模块机器人的可随意组合——即模块机器人拓扑干系、模块枢纽及模块连杆的无量组合，模块机器人设计成为具有挑战性课题摆在我们眼前。
机械人计算机辅助设计课题一向为人们所存眷，B.O.Nnaji，正在1986年出书了“机械人计算机辅助设计、挑选取评价”的专著。他对也许构成机械人的4个枢纽的活动规模、速度开展分度编码，并对执行器，枢纽驱动单位、枢纽节制单位、设计参数等共89个参数开展了定性或定量地划定，Nnaji还对若何按照设计请求肯定相干代码为出了法式步骤，这为机械人计算机辅助设计首创了先河。K-HWurst正在开辟模块机械人的与此同时还为出了挑选模块的普通标准。前者的研讨次要针对普通机械人若何按照设计参数肯定代码，进而肯定满意设计请求的机械人拓扑干系和布局参数，这正在设计新型机械人时拥有肯定的指导意义。
作为模块机器人的概念化计算机设计，其指导思想取Nnaji的设计有以下不一样之处，一是模块机器人的构成有肯定的限定，即有限枢纽模块和无限连杆的可选择性；二是Nnaji的设计方案是针对机器人设计专业人员开辟的，这须要设计人员具有有机构运动学、动力学、计算机控制和对机器人的深入领会，而我们所开辟的计算机辅助设计体系的用户工具是机器人用户，而非机器人专家。换言之，我们的体系是面向用户，而不全是面向机器人的设计者，由用户运用角度来说，他没有必要领会模块机器人的内部具体布局和运作，他只须要领会和描写该机器人所处置的义务和应当具有的性能，由这个意义上讲，该体系是以义务为驱动，大概说是面向义务的．由以上区分所发生的新的区分还正在于，计算机辅助设计体系和数据布局不一样．辅助设计体系必须有充足的智能，以开展由上而下的设计，这就请求该体系应具有充足深度的常识，以描写模块取模块机器人的功效、性能和布局（FuncTIon，BehaviorandStructure，缩写为FBS），描写机器人应承当的义务和所处的环境，和正在义务-功效-布局的映照过程中的常识。这一设计智能化的请求对体系数据布局提出了越发刻薄的前提，一样平常干系数据库的数据布局曾经不可以满意其设计须要，关于以面向工具为特点的机器人常识建模可拜见文献。
2模块机器人
专用机器人的高效、正确和低利用本钱已在规模化工业出产中获得充分体现，但应对将来多变革和小批量的柔性出产需求来说，专用机器人的设计周期和制作本钱皆成为亟待解决的困难．模块化观点的引入到机器人设计为柔性加工体系注入了新的生机，挑选适度的模块机器人拓扑干系和尺度模块，疾速构成模块机器人是缩短机器人设计周期和低落建造本钱的有效途径，模块化机器人将成为将来柔性加工体系中最主要的设备之一。
2.1尺度模块
分拣机器人都有哪些公司循名责实，模块机器人由模块——即由模块枢纽和模块连杆构成．模块普通应具有标准化的机器取电气接口适用于模块间毗连，具有一到三个自由度的模块枢纽由直流或交换机电驱动，并集成有减速机构和控制器．无自由度的模块连杆仅适用于模块枢纽之间的毗连。不一样长度的模块连杆和不一样方位的标准接口，使得模块枢纽之间的毗连能知足对机器人不一样活动学和动力学规定。一自由度的枢纽模块可所以摇晃或平动，两自由度的枢纽可所以反转展转取摇晃、平动取反转展转和平动取摇晃．统一范例的枢纽能够有不一样的驱动机构，以顺应不一样的活动取动力学规定，但可挑选的余地是有限的，枢纽的长度能够依据事实规定制造。
分拣机器人是由哪个公司生产的2.2模块机器人拓扑干系
京东分拣机器人多少钱一个由理论上讲，运用统一范例的尺度模块能够组成无数没有同拓扑干系的机械人．但由事实利用角度动身，一个知足六自由度空间活动请求的勾通机械人。由没有跨越4个多自由度的枢纽模块和3个连杆模块组成．若考虑终端执行器自己具有的三自由度，对操纵器的自由度的请求还会低落。所示的六自由度模块机械人为最典范的工业机械人拓扑干系，它能知足大多工业利用请求。这类范例的机械人的长处在于能在它的事情空间躲避阻碍，但对某些利用，它并非最好拓扑干系．关于执行器活动空间请求没有大的机械人，如流水线上的装配机械人，所示的机械人利用较多，别的所示机械人的利用则相对较少。
3模块机器人的计算机辅助设计
模块机器人的计算机辅助设计，能够遵守Nnaji或其他专家提出的设计步骤开展设计，但利用这一些方式的条件是该用户必需是机器人范畴的行家里手，用户必需精晓机器人运动学、动力学、机器人掌握，和熟悉现有机器人产物的布局和性能．这正是大多计算机辅助设计软件没有克没有及获得遍及和使用的重要阻碍，还取当代观点设计方式和面向用户和工具的软件设计思惟杆格没有入，我们研讨的目标在于，按照模块机器人设计的特性，提出面向用户、基于事例的方式和计算机辅助设计体系，使得模块机器人的计算机辅助设计没有再为范畴专家所专有。
3.1模块机器人设计的特性
智能仓库分拣机器人的运用技术就模块机械人计算机辅助设计来讲，最终用户的设计并不是对一切机械人的枢纽和连杆开展布局设计，反而是凭据给定使命肯定机械人最好拓扑干系、枢纽和连杆参数，以肯定选用尺度的模块，构成满意使命规定的模块机械人，这是典范的机械体系概念化设计。面向用户的当代软件的设计指导思想肯定了辅助设计软件的使用者是最终用户，而不管是机械人或计算机范畴的专家。事实上，用户基础不需要成为机械人设计的里手，也没有必要对机械人布局及其节制的细节作深入认识．用户唯一体贴的，就是在辅助设计软件的利用界面上，正确地肯定机械人欲完成的使命，描写其工作环境，输入模块机械人应当具有的功用和应到达的性能、和某些限定性约束条件。作为计算机辅助设计体系推理的结论，机械人的布局，即拓扑干系和模块参数，成为满意新使命规定的新的手艺计划。换言之，模块机械人概念化设计应是以使命为驱动、由上而下的设计历程。
机器人所处置的使命决意了机器人应具有的功用和性能请求．正在这须要夸大的是，机器人的拓扑干系决意了机器人功用，而枢纽特征和连杆长度及质量则会危害机器人的性能．换言之，正在机器人拓扑干系肯定的情况下，该机器人的功用就曾经肯定，而分歧的枢纽和连杆参数仅会危害机器人的性能．这一假设使模块机器人的使命-功用-构造之间的双向映照成为可能。
3.2智能计算机辅助设计计划的挑选
当代计算机辅助设计的生长趋向向着软件智能化标的目的生长，以面向用户和面向工具为特点的智能化设计软件是以知识库为依托、计算机开展推理为主线索。
流水线分拣机器人设计一种基于事例的计算机推理（Case-BasedReasoning，缩写为CBR）进程应用于庞杂体系的概念化设计，能够把追求新的技能计划取已有的胜利设计事例严密地联络在一起。作为一种雷同人类设计进程的要领，基于事例的设计有用天时用了已有的胜利经验，大大缩短了追求终极办理计划的工夫．采取基于事例的设计思惟的益处还在于简化了智能体系中的常识，过滤了很多低层的元常识，突出了取义务相干的上层常识，使得常识的表达、存储和索引越发简明和清楚，办理了基于元规则推理时大概涌现“组合爆炸”的潜在隐患。
智能软件面向用户的特点，不但正在于界面友爱的情势请求，更主要的是软件的使用者仅是该范畴的普通工程技术人员，而非该范畴的行家里手．以义务为驱动、由上而下的设计应成为智能设计的主线索，但所谓由上而下的设计并不是设计体系的唯一计谋。正在义务-功用-构造的映照不克不及见效时，基于元常识、自下而上的正向推理则有利于发生新的机器人构造，以满意新的功用请求和顺应新的义务请求，这会增长体系常识和推理机制的庞大水平。自下而上的设计对最终用户是透明的，用户其实不会被请求对机器人内部构造的细节加以相识。
另外，由于模块机器人所处置的使命、所处的工作环境的不竭调换，和不竭增加的模块机器人的构成，招致了体系常识的不竭调换和收缩．为了消弭也许招致体系瓦解的数据杂乱，面向工具的数据构造是处理这一潜在题目的独一挑选。研讨模块机器人工具的功用、性能和构造之间的干系是模块机器人计算机辅助设计中最主要的环节，作为事例的数据笼统，工具类的成员数据和方式的可封装、继承和重载特点，使得用户能够有效地界说或开辟各类庞大工具，这关于大型工程题目所触及的常识、数据和方式的界说和应用是至关主要的。面向工具的设计思惟适用于智能CAD，招致了体系中常识的透露表现和组织不同于一样平常基于划定规矩的推理机制中的常识透露表现。一言以蔽之，凭据模块机器人概念化设计的特点，挑选以使命为驱动、面向工具和基于事例推理的计算机辅助设计体系，接纳由上而下的推理计谋是举行模块机器人概念化设计的最好挑选。
现代分拣机器人的分拣方向4模块机器人概念化设计CAD体系
领域专家作为体系的设计和维护者，将乐成的模块机械人的事例依照功用与性能举行分层索引，该树状索引图直接适用于撑持推理的知识库．用户经由进程人机界面输入机械人马上处置的义务、事情环境和束缚．义务编译器将输入映照为对机械人功用和性能的目标，作为推理机举行索引的标签．推理机首先按照功用请求正在树状知识库中举行相干婚配候选．知足基本功用请求和部门知足性能请求的模块机械人将被作为候选者，而性能最接近的模块机械人将被选出．因为被选出的模块机械人正在性能上未必能知足新的事情请求，适度的修正再所不免。因为决议模块机械人功用的机械人拓扑干系已肯定，所举行的适应性修正仅仅是挑选适度的枢纽和连杆模块。改动模块参数后的前向测算简单肯定新的机械人的性能，这事实上是一个优化进程，其优化的目的是使该机械人的功用和性能与完成新义务所需的功用和性能的不同最小．经由进程模仿获得用户确认的最优模块机械人构造将作为体系的输出，并增加到事例库中。
正在婚配历程中假如没有适度的候选者发生，则体系首先规定用户订正对使命的阐明，如放松束缚或低落性能规定，以利于回调相干机械人。体系正在不克不及回调相干模块机械人时，会向领域专家咨询进一步的常识，以求办理新的使命．若正在有限轮回次数后仍不克不及回调相干事例，则体系挪用综合历程，由模块库中综合新的机械人拓扑干系。
用户能够由3个属性界面上对机械人功课基本使命、事情环境和束缚开展描写。比方，一机械人正在一平面空间开展弧焊使命，焊头Welder重为3.5kg，最大事情范围正在平面500mm×450mm的范围内，焊头能正在X平面内偏转，轨迹范例为一连，焊头Welder由为定点PStart，经轨迹Path_1，到完毕点PEnd．对事情空间能够用图形方法加以直观界说和表现，对轨迹的描写可所以数组或图形方法．事情环境描写次要包孕对体系坐标体系定位、相干设备、传感器等的界说。束缚条件指的是对机械人功课时其他束缚，诸如对执行器的最大速度、加速度、机械人定位精度、反复精度、建造本钱、运用本钱等因素的斟酌。
5结束语
本文旨在按照模块机器人概念化设计的特性，将基于事例推理应用到模块机器人的智能设计中，辅助设计体系的智能化在于面向工具的常识示意和基于常识和事例的推理机制引入，本研讨获得香港特区政府研讨基金委员会1996～1999年度的赞助。
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