自主移动机器人语义信息应用研究进展

语义信息应用研究是自主移动机器人在导航中实现智能任务规划基础研究的核心内容之一,它涉及到语义地图、语义定位、语义知识表示、语义推理等技术,它在移动机器人任务规划中起到人-机-环境交互的桥梁作用,让机器人具备人的视角去理解周围的环境、自主识别、推理和完成指定任务。重点从语义地图、语义定位和语义知识表示三个方面分析和总结语义信息在自主移动机器人导航过程中的应用,同时展望了语义信息在自主移动机器人导航应用中的发展趋势。     

三维虚拟环境中用户交互行为及用户体验研究

随着计算机技术及网络技术的发展,三维虚拟环境日益成为人们研究的重点.本文从概念上和技术上分析了三维环境中人机交互的特点.综合三维环境中的用户交互行为及用户体验.提出针对虚拟三维环境的用户交互体验模型,并详细描述了导航.操作,系统设置等三维环境中的交互行为以及用户体验和用户情感因素在三维虚拟环境交互中的作用.     

复杂产品的层次语义模型研究

针对复杂产品的设计建模提出了一个层次语义模型。在现有三维CAD系统的基础上，从用户需求、产品设计、零件建模、部件装配各个阶段入手，将其中蕴含的行业知识加以分类、提取、抽象，形成设计语义、建模语义和装配语义，使虚拟样机在建立过程中能够利用并且包含更多的行业知识。对该语义模型的三个层次进行了详细讨论，并结合曲柄压力机的产品实例给出了具体实现。     

基于SWRL的制造系统知识表达与按需服务过程推理框架

为实现协同制造环境下制造系统服务过程的智能性,提出“需求—资源—服务—过程”为主线的按需制造范式,结合本体、语义推理等技术,提出制造系统基于语义网规则语言的服务过程按需推理框架;建立制造需求、资源、服务、过程的本体概念和关系模型,构建该框架的本体知识库;基于服务按需组合生成动态服务过程思想,运用IOPE模型描述语义Web服务功能语义和动态前后件服务交互特征,提取服务过程触发推理的描述逻辑规则,并通过规则到本体知识属性的映射构建语义规则;运用Protégé和Jess推理引擎实现推理的应用模型,通过推理实验证明了该方法的有效性.     

产品设计知识服务中本体推理技术应用

针对产品设计知识服务过程中服务方案结构的正确性得不到保证以及服务匹配模型不能全面表达用户语义需求等问题,提出了将本体推理技术与产品设计知识服务过程相结合的方法。采用本体公理推理的方法对服务需求层级结构进行一致性检查,保证了服务方案结构的正确性。建立了SWRL规则库并设计了推理机对需求模型中的隐含关系进行推理和挖掘,丰富了服务匹配模型的语义,使得服务匹配模型可以充分全面地表达用户的知识需求。最后,在某军用车辆知识服务系统中对该方法进行了应用,验证了该方法的有效性和可行性。     

面向服务的企业数据语义导航

为了向企业的决策活动提供连续且有意义的数据视图,提出了一种以概念映射为基础的面向服务的企业数据语义导航方法。该方法首先基于概念树建立公共领域模型,并通过概念映射建立数据源数据、目标问题域模型与公共领域模型之间的语义关联关系;然后通过建立相互协作的数据导航和数据源包装两种Web服务,构建面向服务的企业信息导航体系。该体系根据目标问题域模型、数据源数据和公共领域模型的语义关系,通过Web服务之间的协作实现企业数据动态、松耦合的集成访问,从而获得语义一致的数据导航结果。     

大规模用户语义描述需求建模与分析

针对大规模用户提交的语义描述需求存在模糊性、不确定性、需求关系复杂等问题,提出一种大规模用户语义描述需求建模与分析方法.在分析语义描述需求形式和类型的基础上,构建需求模型并制定两阶段需求建模过程.首先合成需求,基于感性词语义相似度聚类非参数型需求,基于参数观点对应的梯形模糊数相似度聚类参数型需求,将语义描述需求转化为标...     

基于领域复合语义的产品结构非精确匹配模型与算法

产品结构间的相似性问题是具有内部递归嵌套特性的复杂对象之间的非精确匹配问题。产品结构间的相似性不但与其组成部件的具体嵌套结构有关,而且还与每个节点相关联的属性集以及产品结构所依赖的企业特有的一套稳定的产品概念系统有关,产品概念系统提供了产品间相似的一类重要背景语义知识。构造了产品结构的属性集、产品概念系统、部件嵌套结构三元特征模型,并提出基于此三元特征的复合语义相似度计算模型。该计算模型是语义距离、属性集异同和下层结构的语义相似度复合3大组成部分的综合。分析证明了该模型可以充分、合理、全面地表达产品结构间的相似性。提出了相似度计算模型的非递归算法,分析了其执行性能,并讨论了该算法使用中的一些配套条件。     

虚拟装配操作中基于语义的推理方法研究

在虚拟装配中,基于几何约束的交互装配操作与实际的工程约束不完全相符,导致与设计装配操作意图不完全一致,且装配操作不够自然、效率不高.为此,提出基于装配任务层次和装配语义识别的虚拟装配操作方法.通过装配语义的生成、识别、确认和解算,将虚拟装配系统对装配关系的识别,从约束层次提高到装配任务层次.在汽车发动机零部件的虚拟装配中的应用表明:该方法能够很好地捕捉虚拟装配过程中的用户交互意图,通过用户能够在虚拟环境中方便、准确地进行装配,使装配效率得到明显提升.     

三维虚拟环境中用户交互行为及用户体验研究

在三维虚拟环境并非要求人机交互时一定要与实际人与人之间的交往行为一致,而是希望通过技术性设计方法来使其达到人在实际生活中所无法实现的交互方式,进而实现对人们感知能力以及认知能力的提升,这也要求在整个三维虚拟环境的设计过程中,必须要重视用户交互行为以及用户的实际体验。对此,本次研究则主要基于三维虚拟环境中用户交互行为及用户体验展开了探讨分析。     

基于本体语义块相似匹配的设计知识更新

针对基于知识的计算机辅助创新设计系统可持续应用中的设计知识知识更新问题,从综合利用本体概念自身的语义和概念间的层次结构角度出发,研究基于本体语义块相似性匹配的设计知识更新方法。通过Jena提供的jena.ontology包中的接口函数提取本体元素。综合采用基于元素级本体匹配、基于结构级本体匹配结果,获得本体元素中的匹配概念对和待匹配概念对。提出建立概念语义块的规则。采用编辑距离法计算概念语义块单词序列中对应单词的相似度,加权求和得概念语义相似度,判定概念语义块的匹配关系,通过Jena提供的jena.ontology包中接口类、属性及实例的添加和删除函数实现设计知识更新。公司甲和公司乙产品设计知识更新应用实例验证了基于本体语义块相似匹配的设计知识更新方法的正确性和有效性,以概念语义块内语义邻居的相似性增强了相似性较强的匹配,对相似性较差的匹配则不作改变,增强了概念对匹配的可区分度。     

基于语义的定制产品设计方法研究

目前,传统工艺产品设计理念、设计方法上有较大的局限性,对此提出一种个性化创新设计的设计方法。本方法基于对用户需求语义分解,提取产品的语义表达,其次利用已有元素组件库,结合人为或者特定最佳建模组合方式,最终确定建模方式,得到完整模型。     

协同设计环境下基于语义的本体建立方法

分析了获取概念及其关系是本体建立的瓶颈的原因,提出一种在协同设计环境下基于语义的本体建立方法。各Agent抽取的术语集合经过预处理,以WordNet提供的术语语义为基础,经过基于语义的聚类,生成概念集;再根据术语语义关系与概念关系之间的映射规则建立概念的关联,从而构造概念树并建立本体。这种半自动的本体建立方法避免了因对概念理解不统一而产生的不一致性,得到的本体易于扩展。     

基于工程语义的虚拟装配序列规划

传统的装配序列规划主要从几何和约束角度考虑,忽略了装配过程中的工程可行性因素,导致自动化的装配序列推理方式可能产生不可行解。对装配特征进行深入分析,构建面向拆卸的全语义模型,在保证拆卸过程几何可行性的基础上,求解装配体的装配序列,解决了装配序列工程可行性问题。通过引入距离语义的概念,解决拆卸过程中狭小空间与自由干涉矩阵的冲突问题;通过引入结构语义的概念,解决零件的拆卸顺序的问题,并将语义从约束层次上升至结构层次。     

集成环境下创新产品进化设计技术研究

从创新性与重用性相结合的角度探索集成环境下创新产品设计概念和设计过程的发展规律,系统地提出了基于语义单元的创新产品进化设计理论和方法,深入地研究了产品运动进化设计、装配进化设计、结构进化设计和重用进化设计中的关键技术,并结合企业具体应用,将上述理论应用于实际产品开发中,取得了良好的效果。实例研究结果表明,该设计方法可使设计者更直观自然地在高层次的语义层上表达产品设计信息,实现了对计算机辅助创新设计的支持。     

面向云制造服务的语义X列表知识表达与推理体系

为实现基于知识的云制造系统智能按需服务,结合X列表模型和本体、语义推理等语义Web技术,提出语义X列表模型;运用该模型分析云制造系统的本体要素概念、属性及要素之间的联系,建立包括需求任务、云资源、云服务和智能代理本体列表的面向云制造的语义X列表体系本体结构模型,提取并构建基于语义网规则语言的跨列表本体交互规则;设计面向云制造的语义X列表系统体系结构,利用接口与云制造系统的集成通信,将本体知识库、事实库与规则库封装进智能代理列表中进行按需服务组合推理;对具体的云制造任务实例建立了语义X列表模型和规则推理机制,通过推理实验验证了该体系方法的有效性和可扩展性。     

基于心智模型的机器人商务平台目录导航研究

针对目前目录导航设计存在诸如用户和分类架构师之间的认知差距等问题,采用心智模型这一符号化的知识结构,针对机器人电子商务平台的目录导航设计与实现展开研究。基于符号表征解释的心智模型,针对用户的认知习惯和操作方式,实现心智模型在网页中的映射,并对商务平台目录导航表现模型与用户心智模型的不一致进行分析。进而设计并实现了基于心智模型的机器人商务平台目录导航模块功能。通过改进电子商务平台目录导航设计,可提高用户查找所需商品的速度,提升用户体验,增强用户黏性。     

面向服务质量的交互式Web服务选择

在大量相似服务共存竞争环境下,为了实现面向服务质量的Web服务选择,分析了Web服务质量综合、模糊、动态和可配置特征,指出了当前服务描述和查找标准在服务质量信息描述和应用方面的不足。提出了Web服务的服务质量语义描述模型;设计了基于综合模糊评价系统的柔性可配置Web服务的服务质量需求语义描述模型;提出了改进的服务描述、查找和集成过程,利用基于合同网的交互协议规范的服务提供方、中介服务和服务用户3方协作,实现了面向服务质量的交互式Web服务选择。     

基于本体的公理化系统设计语义建模与推理规则

使得计算机理解系统设计的语义并完成自动推理是实现智能制造和基于模型的系统工程的两个重要特征,但现有系统建模语言对语义表达和自动推理的支持有限.第一,为了满足复杂产品系统建模的语义表达要求,在前期工作—基于模型的公理化系统设计(Axiomatic model-based systems engineering,A-MBSD)的基础上,构建对应的本体模型 A-MBSD Ontology;通过网络本体语言(Web ontology language 2,OWL2),明确定义系统设计的语义及其之间的关系.第二,为了满足系统建模的推理要求,使用语义网规则语言(Semantic web rule language,SWRL)对设计公理和规则进行定义,支持功能耦合性的判断和最优设计方案的选择.最后,以卫星太阳翼的系统设计为例,证明所构建的本体模型能够明确表达系统设计语义,相应的规则可以自动推理出设计参数所影响的功能需求、功能需求之间的耦合等,避免在试验阶段才发现耦合问题而导致的设计返工,提高系统设计的效率.     

虚拟装配工艺规划实现技术研究

对虚拟环境下的产品装配工艺规划进行了研究,分析虚拟环境下面向集成的装配工艺规划系统结构。对虚拟装配工艺规划的三个核心问题(装配模型、装配序列规划和装配路径规划)进行描述,提出虚拟环境下面向工艺设计的产品装配模型总体结构。给出虚拟环境下装配约束关系的识别方法,实现了零部件基于约束的三维空间导航运动。建立原型系统,能够为虚拟环境下的装配工艺规划奠定基础。