本文讨论了基于网络和VR技术的协同设计在机电产品设计过程中的重要作用,构造了这项技术的体系结构,指出了这一研究领域中关于MAS和应用集成技术等几个关键研究问题。
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(Intranet,Internet)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Web的计算机网络技术的发展,提供了一种能实现群组分布的机电设计专家异地协同求解复杂问题,合作完成产品设计的物质基础。而在网络环境下计算机支持的合作工作(CSCW)体现了信息时代人们工作方式的群体性、交互性、分布性和协调性的客观需求。因而,分布式协同设计(DistributedCollaborativeDesign)研究已成为国内外计算机工程应用研究中最为活跃的前沿方向之一,而协同设计环境的研究则被认为是当前CAD/CAM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。
