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在虚拟环境下进行装配作业自动化研究 尉忠信+乔兵 王养森 (南京航空航天大学) (南京第十四研究所) 内容提要：本文首先介绍了虚拟现实的基举概念乖虚拟制造的产生背景， 然后重点论述了虚拟装配的关键问题、系统结构及虚拟装配环境的构筑方法。 主题词：虚拟现实自动装配 O．引言 文、若 虚拟现实(VirtualReality，以下略VR)，就是由计算机直接把视觉、听觉、触觉等多 种合成信息提示给入的感觉器官，在人的周围生成一个虚拟环境，从而把人、现实世界以及虚拟 环境结合起来，融为一体，实现信息的交流和反馈。人可以在虚拟环境中以最自然的形态实时地 进行操作和行动，犹如在自身所处现实环境中同样的感受。 VR技术是充分发挥创造力的科学，为人类的智能扩展提供了强有力的手段，对生产方式和 社会生活将产生巨大的影响。 虚拟制造是VR技术在制造领域的重要应用，是一种超越时空观念的新的制造哲理和模式。 1．制造技术的发展与虚拟制造的出现 虚拟制造是随着信息技术的高速发展和对价值观多样化的适应而产生的，是现代制造技术的 延伸和发展。 (1)制造技术的发展 机械化和机械自动化是原始操作向现代制造技术转变的重要标志；数控机床和机器人以其柔 性给制造技术带来了质的变革；FMS、CI}LS把制造技术推进到了系统控制和集成化阶段，实现了 传统制造技术向现代制造技术的飞跃：近年来，又相继出现了并行工程、精益生产及敏捷制造。 一义h—¨≯ 可以期待，充实了这些新概念的新一代C[MS将把制造技术推向一个更高的智能化阶段。 (2)虚拟制造的产生及含义 纵观制造技术的变化和发展，不难理解人和自然环境相互关系的变迁。长期以来，人类利用 工具、机械制造产品t在这种人和自然界直接对应的关系中，制造技术的发展受到了很大制约。 +尉忠信，1937年2月生，教授。通讯地址：南京航空航天大学机电工程学院，邮编：210016 电话：(025)4894386 5 近年来．功能强大的计算机系统作为中间媒体存在于人和自然环境之 间，开始实现人一自然环境一计算机三者在现实空间内的相互调和， 虚拟制造正是这种调和关系的产物。 虚拟制造是在虚拟空间内模拟把生产要素转变为虚拟产品的制造 机能的全部行为。或者说虚拟制造是为人们提供一个从产品概念的形 成、设计到制造全过程的三维可视化及交互的I晦境环境，通过计算机 模拟实验来模拟和评估产品的功能及可加工性等各方面存在的问题a 图I：虚拟制造的位置 在这种生产方式下，人、自然(现实空间)和计算机系统(虚拟空间) 三者之间的集成和调和关系如图1所示。 (3)虚拟制造的主要研究内容 R涉及的共同性技术外，虚拟制造领域本身 盛拟肯4造的技术覆盖面是极为广泛的，除了V 的主要研究内容有：虚拟制造的理论体系；设计信息和生产过程的三维可视化：虚拟环境下系 统全局聂优决策理论及技术；虚拟制造系统的开放式体系结构；虚拟产品的装配仿真；虚拟环 境中及虚拟制造过程中的入机协同作业等。 “．—一、j：。j。 基建拟装配研究 黄动装配是全面实现制造自动纯的“瓶颈”。究其原因，一是自动装配作业具有很强的智 能{生和高度的复杂性；