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今天，就由旭日東小編為大家介紹有關(guān)支持模塊化重構(gòu)的堆垛機(jī)設(shè)計(jì)知識(shí)表達(dá)技術(shù)研究吧，希望可以幫助到大家~

0 引言

21 世紀(jì)是國(guó)際物流大發(fā)展的時(shí)代，物流行業(yè)也晉升為高科技產(chǎn)業(yè)，其不僅僅成為我國(guó)重要的服務(wù)產(chǎn)業(yè)，而且成為引領(lǐng)其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要整合、創(chuàng)新力量。

現(xiàn)代自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是現(xiàn)代化物流系統(tǒng)中的重要組成部分，也是現(xiàn)代流通中心、配送中心的重要組成部分。巷道堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心物流設(shè)備，是隨著立體倉(cāng)庫(kù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的專用起重機(jī)。巷道堆垛機(jī)的主要用途是在高層貨架的巷道內(nèi)來(lái)回穿梭運(yùn)行，將放置在巷道口的貨物存入指定的貨格，或者從貨格中取出需出庫(kù)的貨物運(yùn)送到巷道口，從而實(shí)現(xiàn)物資的流動(dòng)。

近些年，現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生，是以市場(chǎng)需求為動(dòng)力，以知識(shí)獲取為中心，以現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想、方法和現(xiàn)代技術(shù)手段為工具，考慮產(chǎn)品的整個(gè)生命周期和人、機(jī)、環(huán)境相容性等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有優(yōu)化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元法、模塊化設(shè)計(jì)、機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、反求工程設(shè)計(jì)、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(jì)、價(jià)值分析等。運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法設(shè)計(jì)堆垛機(jī)新產(chǎn)品，是高企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。

可重構(gòu)設(shè)計(jì)是一種可以按規(guī)劃和設(shè)計(jì)規(guī)定的變化，利用子系統(tǒng)、模塊或組元物料組態(tài)的變換、重排、變形、更替、剪裁、嵌套和革新等手段對(duì)產(chǎn)品或系統(tǒng)進(jìn)行重新組態(tài)，以適應(yīng)市場(chǎng)需求與環(huán)境變化的設(shè)計(jì)方法，具體包括可重構(gòu)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、可重構(gòu)制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和可重構(gòu)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。

可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)概念、設(shè)計(jì)原理和具體設(shè)計(jì)方法等方面都與傳統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)有所區(qū)別和發(fā)展。模塊化設(shè)計(jì)的概念早已提出，并在堆垛機(jī)、機(jī)床等系列化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)方法的區(qū)別具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：模塊化概念更廣、模塊化設(shè)計(jì)的目標(biāo)定位不同、模塊化設(shè)計(jì)的方法不同和控制系統(tǒng)的模塊化與開放化。

產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)是滿足產(chǎn)品個(gè)性化定制需求的設(shè)計(jì)方法。解決產(chǎn)品系列化設(shè)計(jì)就要解決知識(shí)表達(dá)、檢索和重用之間的關(guān)系。運(yùn)用知識(shí)表達(dá)的反邏輯方法，解決產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段用于支撐知識(shí)檢索和重用。目前已經(jīng)開發(fā)出全自動(dòng)重用知識(shí)的算法，該算法的輸出端包含產(chǎn)品的功能、物理定義、性能和CAD 文件。

知識(shí)表達(dá)是人工智能的基礎(chǔ)，也是解決傳統(tǒng)知識(shí)表示方式缺陷的途徑。知識(shí)表達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)海量信息的共享和交換，知識(shí)表達(dá)模型能夠解決不確定推理問(wèn)題，使推理結(jié)果更為準(zhǔn)確，可為專家系統(tǒng)提供理論知識(shí)。用知識(shí)表達(dá)的方法研究堆垛機(jī)的模塊化重構(gòu)設(shè)計(jì)，可縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提升產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)也是企業(yè)提高自身產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要保證。

1 堆垛機(jī)可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)的體系架構(gòu)

可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)綜合利用了設(shè)計(jì)與管理等領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，解決現(xiàn)代產(chǎn)品快速更新與市場(chǎng)需求多樣化的問(wèn)題?？芍貥?gòu)模塊化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本思想是根據(jù)用戶需求，充分利用已有的產(chǎn)品和技術(shù)，通過(guò)選擇已有的模塊或設(shè)計(jì)新的可重構(gòu)模塊來(lái)重構(gòu)目標(biāo)產(chǎn)品?？芍貥?gòu)模塊化堆垛機(jī)可以根據(jù)客戶需求及市場(chǎng)變化組合成適應(yīng)任務(wù)需求，以可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)的理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建堆垛機(jī)的可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的體系框架。堆垛機(jī)的可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)采用體系架構(gòu)，主要包括3 個(gè)部分：可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)的用戶及設(shè)計(jì)、分析等人員；可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)的3 個(gè)主要功能；可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)。

用戶是指參與可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)的用戶，既包括客戶，也包括可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)的參與人員：模塊設(shè)計(jì)人員、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析人員、決策評(píng)估人員以及其他人員；可重構(gòu)模塊化建模的主要工作是根據(jù)客戶的需求及對(duì)堆垛機(jī)的功能分析，對(duì)堆垛機(jī)進(jìn)行可重構(gòu)模塊劃分，確定堆垛機(jī)各模塊的屬性參數(shù)，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)并重構(gòu)出產(chǎn)品；動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)分析模塊的主要工作是對(duì)各個(gè)模塊及產(chǎn)品進(jìn)行靜力變形及強(qiáng)度分析、動(dòng)力學(xué)分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真及堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)仿真；決策評(píng)估系統(tǒng)模塊的功能是有效評(píng)估堆垛機(jī)的重構(gòu)決策，包括重構(gòu)過(guò)程中各個(gè)方面的評(píng)估；數(shù)據(jù)庫(kù)為系統(tǒng)的執(zhí)行提供參考和依據(jù)。PDM（Product Data Management）是在數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門技術(shù)，主要應(yīng)用于管理產(chǎn)品生命周期內(nèi)所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過(guò)程，核心是達(dá)到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的有序、設(shè)計(jì)過(guò)程的優(yōu)化和資源的共享；PDM 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包含產(chǎn)品功能模塊、產(chǎn)品實(shí)例模塊庫(kù)、產(chǎn)品性能分析庫(kù)、產(chǎn)品決策知識(shí)庫(kù)以及產(chǎn)品CAD模型庫(kù)等。

2 基于模塊重構(gòu)的堆垛機(jī)快速設(shè)計(jì)流程

基于模塊重構(gòu)的堆垛機(jī)快速設(shè)計(jì)流程包含從客戶需求及市場(chǎng)調(diào)研分析到堆垛機(jī)新產(chǎn)品成形的整個(gè)過(guò)程，為可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供指導(dǎo)。在對(duì)可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，將堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)流程主要分為可重構(gòu)模塊化平臺(tái)構(gòu)建及可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)兩個(gè)子流程。

企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查及分析，首先建立可重構(gòu)模塊平臺(tái)。企業(yè)接到新的客戶訂單后，根據(jù)可重構(gòu)模塊庫(kù)將用戶需求劃分到較為相似的案例，再結(jié)合可重構(gòu)模塊化平臺(tái)中的可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法，對(duì)客戶需求的堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)，包括功能分析、模塊劃分方案、相關(guān)參數(shù)的確定等。也可選擇已有的符合客戶需求的模塊或?qū)σ延械南嗨颇K進(jìn)行變形設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中，各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)或變形設(shè)計(jì)可以并行進(jìn)行。模塊設(shè)計(jì)完成后，根據(jù)可重構(gòu)策略對(duì)模塊進(jìn)行合理重構(gòu)，完成客戶訂單。

3 可重構(gòu)模塊化知識(shí)表達(dá)方法

3.1 知識(shí)表達(dá)方法的選擇

在可重構(gòu)模塊化堆垛機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，知識(shí)表達(dá)是堆垛機(jī)可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)體系的重要內(nèi)容，同時(shí)也是模塊設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)、重構(gòu)策略的基礎(chǔ)。知識(shí)表達(dá)主要包括該模塊功能、結(jié)構(gòu)、物理等方面的屬性，例如該模塊的幾何屬性、物理屬性, 也包括工程設(shè)計(jì)屬性如工藝屬性、與其他模塊間的約束關(guān)系等。

知識(shí)表達(dá)的本質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)能夠接受并且處理的符號(hào)和方式來(lái)表示人類在改造客觀世界中所獲得的知識(shí)或信息，要選擇或設(shè)計(jì)一種信息表達(dá)方法需要考慮：1）表示能力是否足夠；2）便于規(guī)則應(yīng)用；3）便于知識(shí)擴(kuò)充和修正；4）便于程序?qū)崿F(xiàn)；5）支持自頂向下、逐步求精的設(shè)計(jì)原則；6）表達(dá)相對(duì)簡(jiǎn)單；7）盡量符合人類的思維形式。

3.2 面向?qū)ο蟮亩讯鈾C(jī)模塊信息表達(dá)

在面向?qū)ο蟮哪K信息表達(dá)中，將模塊的信息作為對(duì)象以框架形式表示，各個(gè)對(duì)象通過(guò)彼此之間的關(guān)系形成一個(gè)層次網(wǎng)絡(luò)。各個(gè)對(duì)象之間的關(guān)系包括父類、子類、超類、實(shí)例等，實(shí)例即對(duì)象。

利用面向?qū)ο蟮谋磉_(dá)方法將可重構(gòu)模塊化堆垛機(jī)的平臺(tái)表達(dá)為屬性結(jié)構(gòu)圖。首先將父類表達(dá)為托盤式堆垛機(jī)、料箱式堆垛機(jī)、多層穿梭車專用堆垛機(jī)、特種堆垛機(jī)等子類。每一子類可以表達(dá)為若干不同的對(duì)象，如料箱式堆垛機(jī)可以分為上橫梁模塊、行走機(jī)構(gòu)模塊、起升機(jī)構(gòu)模塊、存取臺(tái)模塊、控制系統(tǒng)模塊。堆垛機(jī)每個(gè)模塊的信息表達(dá)主要包括該模塊功能、結(jié)構(gòu)、物理等方面的屬性，例如該模塊的幾何參數(shù)、物理參數(shù)、工程設(shè)計(jì)屬性、工藝屬性、與其他模塊間的約束關(guān)系等。

行走機(jī)構(gòu)模塊的主要的屬性參數(shù)為質(zhì)量參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、物理參數(shù)、功能參數(shù)。質(zhì)量參數(shù)主要包括模塊質(zhì)量、模塊質(zhì)心、模塊轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括模塊相關(guān)長(zhǎng)度、寬度、高度；物理參數(shù)主要包括電機(jī)功率、電機(jī)減速比、模塊間的能量傳動(dòng)效率；功能參數(shù)主要分為該模塊獨(dú)立完成一個(gè)功能、該模塊輔助其他模塊完成某一功能、該模塊為某一功能必不可少的一部分。

4 小結(jié)

本文研究了可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，總結(jié)了可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，并提出了堆垛機(jī)可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)的體系框架，包括整個(gè)可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)涉及的相關(guān)知識(shí)；研究了基于可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)的堆垛機(jī)產(chǎn)品開發(fā)流程，并采用面向?qū)ο蠹盎趯?shí)例的混合知識(shí)表達(dá)方法對(duì)堆垛機(jī)模塊信息進(jìn)行表達(dá)，為高速堆垛機(jī)可重構(gòu)模塊化快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)研制奠定了基礎(chǔ)。

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