基于任意时间RRT算法的三维自动布线技术.pdf

《基于任意时间RRT算法的三维自动布线技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第52卷第13期机械工程学报Vol.52No.132016年7月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJul.2016DOI：10.3901/JME.2016.13.156*基于任意时间RRT算法的三维自动布线技术刘佳顺刘检华张之敬徐金宝林海立(北京理工大学机械与车辆学院北京100081)摘要：考虑约束的路径规划是线缆布局设计的重要方面，针对目前三维环境下的布线方法效率低以及对约束考虑不完善的问题，提出一种基于任意时间RRT算法的三维自动布线方法。该方法将任意时间算法与双树吸引快速扩展随机树(RRT)算法相结合，

2、兼顾路径规划的长度约束及搜索效率，实现线缆初始路径的生成，提出了基于障碍物的磁吸算法(OBMA)，将初始路径作“贴壁”细化处理完善线缆路径，最后建立了基于Cosserat弹性杆理论的线缆物理模型，计算获得线缆的精确空间姿态，从而完成布局设计。开发了原型系统，通过典型的布线场景对算法性能进行了测试，并利用某产品仪器板布线实例验证了线缆布局设计效果。关键词：三维自动布线；任意时间；快速扩展随机树；磁吸算法；物理属性中图分类号：TP391AnytimeRRTBasedCableAutomaticRoutingunderThree-dimen

3、sionalEnvironmentLIUJiashunLIUJianhuaZHANGZhijingXUJinbaoLINHaili(SchoolofMechanicalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081)Abstract：Constraintbasedpathplanningplaysanimportantroleincablelayoutdesign(CLD)problem.Currentlytheconstraintslikephysicalonesaren

4、otwelltakenintoaccountincableroutingwithlowefficiencyunderthree-dimensionalenvironment.AnanytimeRRTbasedmethodforcableautomaticroutingispresented.Themethodfirstcomputesaninitialpathfromthestartpointtothegoalpointusingcombinedanytimealgorithmandbidirectionalattractiverap

5、idly-exploringrandomtrees(RRT)algorithm,whichcansolvebothlengthconstraintandsearchingefficiency.Torefinetheinitialpath,itispulledtothestructuresurfacebyperformingtheproposedobstaclebasedmagneticattraction(OBMA)algorithm.FinallytheCosseratelasticrodtheoryisusedforthephys

6、icalpropertiesmodelingofcabletogeneratetheaccurateposeofallthefixedcables.Severaltypicalsituationsareselectedtotesttheperformanceofthealgorithmandwealsotesttheeffectbyimplementingourmethodonanelectricalproductwiththecableroutingsystem.Keywords：three-dimensionalautomatic

7、routing；anytime；rapidly-exploringrandomtrees；magneticattractionalgorithm；physicalproperties连通性、复杂性等，并且都需要满足实际敷设时的*0前言工程约束。不少国内外学者对线缆和管路的自动布[1]局设计问题进行了研究，1991年ZHU等提出将线缆作为复杂机电产品的重要组成部分，其布管路的敷设看作是多约束下的路径规划问题，利用局设计是一项繁杂而耗时的工作，同时线缆布局设细胞分解的方法在二维及三维情形下获得管路布局计的质量和效率会直接影响到产品的可靠性

8、和设计结果。此外也有不少利用智能优化算法进行管路自[2][3]周期。随着三维CAD技术的应用和发展，以及机动布局设计的，如遗传算法、蚁群算法、粒子[4]电产品复杂化所带来的布线工作的大大增加，线缆群算法等。然而线缆的布局