[发明专利]支持五连杆机器人协同设计的多领域设计变更处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械设计领域，尤其涉及一种支持五连杆机器人协同设计的多领域设计变更处理方法。

背景技术

在五连杆机器人的协同设计过程中，某单一领域设计人员所提出的设计变更可能影响其他领域的设计目标，从而容易引起设计冲突，带来设计的反复迭代。为此，基于设计人员的原始设计方案，找出相对优化的替代方案，对避免设计冲突，提高设计效率起着重要作用。通常设计人员均由局部目标出发，基于特定领域的知识结构，提出机械或控制域的设计变更。由于缺乏其他领域的背景知识，也没有参与其他领域的设计活动，因此无法预见该原始设计方案对其他领域设计目标的潜在影响，从而容易导致设计冲突的出现。

在现有的设计冲突自动处理方法中，仅通过预定义的决策标准从已有的若干设计方案中选择某特定方案，无法生成更优的设计方案。而其他的设计冲突非自动处理方法中，往往通过增加多域设计人员之间的信息共享来降低设计冲突的可能性，或由设计人员直接从现有若干方案中选取特定方案。若要产生新的设计方案，则需要设计人员相互沟通，人工生成新的设计方案。因此，现有的设计冲突处理方法均不能自动生成更优的设计方案。

对五连杆机器人的协同设计而言，由于需要机械和控制两个领域的设计人员的共同参与。在设计过程中，设计冲突几乎无法避免。因此，必须提出有效的设计变更自动处理方法，降低设计冲突出现的概率，同时降低设计人员的负担。同时，得到的最优设计方案需尽可能提高五连杆机器人的总体设计质量。目前的设计变更处理方法仅从现有设计变更中进行选择，无法获得更优的设计方案，不能解决设计冲突。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种支持五连杆机器人协同设计的多领域设计变更处理方法。

一种支持五连杆机器人协同设计的多领域设计变更处理方法，包括如下步骤：

(1)确定当前设计变更时各个领域的变更方案；

(2)针对每一个变更方案，根据相当前变更方案、以及五连杆机器人的初始设计方案和各个领域内的设计目标函数计算各个领域的变更差量；

(3)针对每一个变更方案，根据该变更方案对应的变更差量判断该变更方案是否有效，舍弃无效的变更方案；

(4)统计经步骤(3)处理后剩余的变更方案的个数，并根据剩余的变更方案的个数进行如下操作：

(4-1)若剩余的变更方案的个数为零，则退出当前设计变更处理；

(4-2)否则，根据剩余的变更方案的个数求解当前设计变更的最优设计方案，并以最优设计方案进行设计变更，或结束当前设计变更处理。

本发明中所指的结束当前设计变更处理认为是停止当前设计变更。

本发明所述的领域指设计领域，如机械领域、控制领域等。对五连杆机器人进行设计变更时，可以对单个领域进行，也可以同时对若干个领域进行。每个领域的设计变更方案由相应领域的设计人员提供。

本发明的方法只适用于协同设计中的针对多领域提出的设计变更的处理，即对应的变更方案中参与设计变更的设计变量为不同领域的设计变量。

本发明的支持五连杆机器人多域协同设计的多领域设计变更处理方法，针对多领域设计人员提出的变更方案处理如下：由五连杆机器人系统优化模型计算系统优化目标值，并构造新的系统优化模型，求解该模型获得最优值形成相应的最优设计方案对初始设计方案进行设计变更。该多领域设计变更处理方法能有效降低设计冲突，同时还大大提高了系统总体设计质量。

本发明中当存在待优化的设计目标函数时，认为候选设计方案不是最优的，因此通过对待优化的设计目标函数构进行优化，进而实现对变更方案对应的设计方案的优化，保证按照变更方案进行设计变更后能够提高系统质量。

本发明实质上是一种五连杆机器人的辅助设计方法，提出以五连杆系统优化模型为依据，以机械和控制子系统最优设计目标为导向，构造新的系统优化模型(即设计方案)，并求得满足系统最优解。通过精确计算可避免人工调节设计变量，提高设计效率，从而在高效设计的情况下制造五连杆机器人。

所述的设计方案包括五连杆机器人所有设计变量的取值；

所述的变更方案包含参与设计变更的设计变量以及相应的取值。

相应的，所述的初始设计方案包括初始时刻五连杆机器人所有设计变量的取值；候选设计方案和最优设计方案也应该包括变更后五连杆机器人所有设计变量的取值。

作为优选，所述的初始设计方案和最优设计方案可采用向量形式表示，每一维代表一个设计变量的取值。

所述的变更方案包含参与设计变更的设计变量以及相应的变更值。