基于网络与vr技术的机电产品协同设计

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1、基于网络与VR技术的机电产品协同设计

2、第1协同设计和VR技术在机电产品的设计阶段，实现在计算机网络(Intra,Inter)和虚拟现实(VR:VirtualReality)环境下的协同设计(CollaborativeDesign)，对产品的外观造型、结构形式、运动形态和动、静态性能进行仿真分析和综合评价，以便尽早地发现并解决产品方案和结构设计，乃至制造和装配中存在的问题，可以大幅度缩短机电产品的开发周期，降低成本，提高设计与制造的质量。良好的协同设计环境，还可以使企业设计制造的各部门更好地协调一致工作，是我国机

3、电制造业实现并行工程，达成产品的敏捷设计制造，增强市场竞争力的重要途径。复杂机电产品的设计，往往需要分布在不同部门和工作场所，具有不同专业知识背景的领域专家群组相互合作才能完成。基于技术发展的一个重要趋势。虚拟现实技术是计算机仿真在更高级层次上的延伸与扩展，在VR环境下从事设计的技术称之为虚拟设计(VD-VirtualDesign)技术。由于VR技术可以为用户提供逼真的感觉，包括三维视觉，立体听觉及触觉、嗅觉等，用户可以通过自然技能，如手摸、头转、身体姿势的调整等与计算机提供的虚拟世界进行交互作用，从而使人成为

4、系统中集成的一部分，进入了沉浸、交互、构想(即著名的三个“I”：ImmersionInteractionImagination)的信息环境。因而，VD技术是在人机完美结合环境下的先进设计技术，它使设计者可以用各种方式表达和实现自己的设计意图，最大限度地充分发挥创造力和想象力，在一种丰富自然的多维信息环境中完成一项工程或一个产品的设计、修改、装配、测试和试用，从根本上改变产品设计的方式，使设计真正作为与产品的制造、装配乃至整个生命周期紧密联系在一起的“工程”，而不仅仅是产品生产的一个先行阶段融入企业的生产与营销活

5、动。VD技术将广泛应用于快速设计与快速原型(RP)、面向装配的设计(DFA)、面向制造的设计(DFM)、产品设计进入市场的并行处理和人员培训及产品维护等领域，为工程设计带来革命性的进步。在机电产品制造业中，人们越来越认识到在产品开发生产周期中，产品概念形成与设计开发阶段对整个产品的生命周期和总成本的巨大影响。设计开发所占产品生产总时间和成本往往只有生产成本的10%，但其作用却常常要影响到产品生命周期总成本的70%。因而，在产品周期较前的阶段，对设计尽可能早的作出正确的决定和修改就具有重要意义。它可以大幅减少产品

6、制造、装配和维护各个阶段因多次重复修正而产生的直接浪费和对交货期延误等的损失，使企业在围绕T(Time)、Q(Quality)、C(Cost)、S(Service)展开的激烈竞争中处于有利地位。基于网络和VR的协同设计技术，正是可以在机电产品概念形成到开发设计阶段，从专家群组合作工作的形式，到设计过程、执行方式等提供强有力的支持，真正实现CAD、CAE、CAM…(统称CAX)等的功能集成和新产品开发的过程集成，产生更大的经济效益。协同设计的实现环境与体系结构为了不断地改进企业的TQCS以增强产品的竞争力，机电产

7、品制造业大量地采用了CAX等计算机辅助技术。如在我国的大中型企业中，一个企业往往既有基于UNIX平台的系统，如SGI、SUN、HP等图形工作站及I-deas、Pro/Engineer等CAD/CAM软件，也有在G(ObjectManagementGroup)制定的标准，其目的是实现对象请求中介，让分布在网络上的标准软件组件相互调用，以支持异构分布式计算环境下的互操作性，解决信息集成问题。该标准的主要特点是实现软件总线结构，只要将应用模块按总线规范做成软插件，插入总线即可实现集成运行。美国IONA公司的Orbix

8、是这一类面向对象技术的软件产品代表，SDRC公司的I-deas系统从MS4.0版本开始就支持CORBA标准。MAS与VR技术在协同设计中的作用进入90年代，随着计算机网络和通信技术的发展，多智能Agent(MAS)的研究已成为分布式人工智能(DAI)研究的一个热点。由于MAS技术具有代理性(Agent)、智能性(Intelligence)、自主性(Autonomy)和机动性(Mobility)，可以在网络和分布设计计算环境中为用户提供“主动服务和代理”，并通过与其他智能Agent的合作与协商索取符合用户需求的可

9、利用资源和服务。所以，利用智能Agent技术实现协同设计，是分布设计计算技术发展的一个重要方向。由于MAS和VR技术是具有广泛参与面而且生机勃勃的研究领域，迄今，已有几个国际会议将其列为单独主题。但是，总的来看，由于MAS技术要对人的社会性智能进行研究，如对知识、信念、愿望、意图等概念的精确定义，对合作、协商、谈判、好与坏等带感情色彩的描述等都难于用符号方式进行表示和推理。在VR技术方