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《浙江大学》 2004年
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基于仿生学的产品概念设计方法学探索

陈泳  
【摘要】:在综合分析了计算机辅助概念设计研究的历史和现状后,针对当前计算机辅助概念设计研究存在的一些主要问题,借助仿生学,为建立基于遗传和重组的技术产品计算机辅助概念设计的新理论和方法,做了具有探索性的基础工作,主要进展体现在下列四个方面: 一、基于产品基因的物料转换产品的原理方案设计。基于产品和生物之间的相似性,从生物遗传学得到启发,提出了物料转换产品原理方案设计中的产品基因概念。探讨了物料转换产品原理方案设计的中心法则,包括复制、转录、翻译和逆转录。在对基因工程和概念设计进行系统对比的基础上提出了基于基因工程的计算机辅助原理方案设计的方法。一种硬币分离装置的原理方案设计实例表明:基于产品基因的原理方案设计方法能帮助设计师在更广阔的解域内找到更多可行的原理解,从而提高了计算机辅助概念设计系统的求解能力。 二、基于产品基因的能量转换产品的原理方案设计。从物料转换产品原理方案设计中的产品基因模型得到启发,提出了能量转换产品基因模型,借助基因中的求解特征和以函数形式表示的作用特征使CAD系统能在有限的原理解空间中实现高效的搜索求解。进而提出了基于产品基因的启发式搜索求解模型、基于最短路径知识的启发式搜索求解模型和基于产品基因的盲目搜索求解模型,以适用于多种类能量转换产品原理求解的需要和对求解质量与求解效率的不同需求。海浪发电及照明装置的创新概念设计的实例证明了这些方法的可行性。 三、基于共生进化的辅助功能结构设计。从生物进化原理得到启发,探讨了基于共生进化原理的共生功能之间的关系,包括“提供作用条件”、“消除不利手段行为”、“消除有害副作用”和“消除环境有害影响”四类关系,为系统地解决创新设计中基于可行原理解的功能结构设计问题奠定了基础。提出了集成原理方案设计和功能结构设计的计算机辅助概念设计的进程模型。该进程模型能根据实际创新设计环境以及候选原理解的作用条件、手段行为、副作用和环境影响,在求解过程中动态地生成待求产品的可行功能结构,符合人类设计思维习惯,有助 浙江大学博士学位论文 摘要 于提高设计成功率。一种木棒上料装置的概念设计表明了这一模型的可行性。 四、基于仿生学的计算机辅助概念设计原型系统的研制。以上述思想为基础, 首次研制了一个基于产品基因遗传和重组的计算机辅助概念设计的原型系统,它 包含了三个子系统:基于产品基因的物料转换产品的原理方案设计子系统,基于 产品基因的能量转换产品的原理方案设计子系统和基于共生进化的辅助功能结构 设计子系统。该系统首次将辅助功能结构设计和原理方案设计集成在一起,提供 了支持产品概念设计的平台。 关键词:概念设计原理方案设计 识基因工程共生进化 功能设计功能结构设计智能CAD产品基因最短路径知 进化设计
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB472

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈泳;冯培恩;林忠钦;;基于启发式搜索的能量转换系统概念设计方法[J];上海交通大学学报;2007年04期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 马志勇;机械对称的概念、作用及其应用知识获取的研究[D];浙江大学;2010年
2 何斌;有助于产品创新的概念设计理论与方法的研究[D];浙江大学;2006年
3 姚海;广义执行机构概念设计中的计算机辅助分析方法与技术研究[D];上海交通大学;2009年
4 陈旭玲;机电产品技术演化与升级创新的概念设计研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 郭南初;产品形态仿生设计关键技术研究[D];武汉理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 董春龙;基于计算智能的创新概念设计研究及应用[D];山东师范大学;2011年
2 谭术洋;模板创新理论及其在概念设计中的应用[D];重庆大学;2006年
3 麦小锋;创造性思维的可拓空间理论及其应用研究[D];重庆大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩晓建,邓家褆;产品概念设计方案的评价方法[J];北京航空航天大学学报;2000年02期
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3 沈敏德,冯培恩,宋烨;基于力学效应的机械传动原理设计知识库的结构研究[J];工程设计;1999年02期
4 沈晓红,刘璇,周细文,熊忠伦,赵毅;概念设计中的夹具几何特征识别[J];工程图学学报;2001年01期
5 徐志刚;几何缺席推理研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年12期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 薛宏伟;芜湖电厂给水控制和主汽温控制改造[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2005年03期
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3 李龙澍;;PROLOG线性归结的研究与设计[J];安徽大学学报(自然科学版);1997年03期
4 张青棋;光合作用认识史[J];安徽大学学报(自然科学版);1996年04期
5 张润梅,龚剑,章曙光;机器人足球队的结构设计研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年01期
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8 高朋;黄世祥;;地区现代化水平BP人工神经网络评价方法初探[J];安徽农业大学学报(社会科学版);2006年03期
9 黄传杰;植物基因工程技术在病虫害防治中的应用与展望[J];安徽农业科学;2001年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈霖;吴蕙;张帆;张芸;;提高有限元网格自动剖分成功率的研究[A];首届中国CAE工程分析技术年会暨2005全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2005年
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3 鲍林江;贾世发;;电网经济运行实时分析监测系统的研究[A];2003中国电机工程学会电力系统自动化专委会供用电管理自动化分专业委员会成立暨第一届学术交流会议论文集[C];2003年
4 张影;;基于Oracle的空间碎片减缓设计专家数据库系统[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
5 刘海芳;陈正军;潘小勇;张海荣;胡国林;;Al方法在梭式窑温度控制中的应用[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2009年年会论文集(一)[C];2009年
6 张水旺;王涌;;功能与设计功能的研究[A];广西计算机学会2007年年会论文集[C];2007年
7 索雪松;索雪峰;李阳;张曙光;;漏水声波数据可信度的模糊推理过程[A];2007年河北省电子学会、河北省计算机学会、河北省自动化学会、河北省人工智能学会、河北省计算机辅助设计研究会、河北省软件行业协会联合学术年会论文集[C];2007年
8 郭柏林;王军;冯瑞年;;基于功能的机电产品概念设计[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集(1)[C];2008年
9 汪利;邹慧君;王石刚;郭为忠;;基于功能-行为-结构的机械运动系统概念设计智能化平台模型[A];第十一届全国机构学年会暨首届青年机构学研讨会论文集[C];1998年
10 汪利;王石刚;邹慧君;郭为忠;;机械运动系统概念设计中机构行为知识的表示[A];第十一届全国机构学年会暨首届青年机构学研讨会论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈韶斌;基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究[D];华中科技大学;2010年
2 高雪瑶;语义特征造型的与历程无关技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
3 王义文;钢球表面缺陷检测关键技术研究及样机研制[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 郑军红;基于知识工程的智能夹具设计系统构建研究[D];浙江大学;2010年
5 游颖;客车信息集成控制系统配置设计中的分解技术研究[D];武汉理工大学;2010年
6 吴修国;面向目标的迁移工作流建模方法研究[D];山东大学;2010年
7 马志勇;机械对称的概念、作用及其应用知识获取的研究[D];浙江大学;2010年
8 魏巍;定制产品智能重组设计关键技术与方法研究及其应用[D];浙江大学;2010年
9 邹纯稳;基于结构移植的零件变异设计若干关键技术研究及应用[D];浙江大学;2010年
10 丁力平;面向质量特性的定制产品稳健设计技术及其应用研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王洋;基于潜在语义分析的智能搜索技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 林华云;蒸汽发生器检修机械臂的视觉测量研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王东阳;多智能体调度优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 马稳;基于支持向量机的模拟电路故障诊断研究[D];大连理工大学;2010年
5 任金萍;巷道用自移式辅助支护设备的结构研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 杨旭;基于模糊控制的变频变压供水系统的研究与应用[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 李宁波;机构方案创新设计及其自动化创成研究[D];湘潭大学;2010年
8 朱谦成;基于CLIPS的注塑模具方案智能设计研究及程序实现[D];湘潭大学;2010年
9 祝文娟;基于遗传模糊神经网络的建筑工程造价估算模型[D];河南理工大学;2010年
10 徐旭;基于决策树的Web应用系统个性化身份验证研究[D];合肥工业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩晓建,邓家褆;机械产品设计的过程建模[J];北京航空航天大学学报;2000年05期
2 高玮;新型进化神经网络模型[J];北京航空航天大学学报;2004年11期
3 马当先,穆志纯,王绍波,王长松;CBR及KDD技术在中厚板轧制负荷分配建模中的应用[J];北京科技大学学报;2005年01期
4 吴惠彬,张迎战;机械装配中的对称群方法[J];北京理工大学学报;2005年10期
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6 王美艳,赖守亮;香水包装中的仿生设计[J];包装工程;2005年01期
7 金海明;王以华;许锦泓;刘宗明;;工业产品造型设计评价的探讨[J];包装工程;2007年07期
8 孙媛媛;张小开;;抽象仿生在产品设计中的应用模式研究[J];包装工程;2008年09期
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10 焦明海;姜慧研;唐加福;;一种基于聚合链的改进FP-Growth算法[J];东北大学学报;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李世武;佟金;张书军;陈秉聪;;基于逆向工程的牛蹄三维几何模型曲面重构[A];中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邓铸;问题解决的表征态理论与实证研究[D];南京师范大学;2002年
2 刘晓红;面向虚拟概念设计的机械产品行为建模及关键技术研究[D];武汉理工大学;2003年
3 冯毅雄;产品进化设计方法与配置产品定制生产技术研究[D];浙江大学;2004年
4 张帅;复合功能产品概念设计建模理论及自动化求解方法研究[D];浙江大学;2005年
5 钟一文;智能优化方法及其应用研究[D];浙江大学;2005年
6 薛立华;机械产品概念设计方案生成及评价方法研究[D];大连理工大学;2006年
7 高常青;机械产品快速创新设计及其关键技术的研究[D];山东大学;2006年
8 何斌;有助于产品创新的概念设计理论与方法的研究[D];浙江大学;2006年
9 于涛;面向对象的多领域复杂机电系统键合图建模和仿真的研究[D];机械科学研究总院;2006年
10 袁峰;面向需求的机械产品原理方案创新设计关键技术研究[D];天津大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶军;产品形态创新设计技术的研究与应用[D];西北工业大学;2001年
2 程文东;IHSMTS中基于片断的类比匹配机制的设计与实现[D];南京理工大学;2002年
3 葛永林;生物进化的动力机制研究[D];华南师范大学;2002年
4 冯廷勇;对类比推理中映射过程的实验研究[D];西南师范大学;2002年
5 郑文彬;基于符号推理的工艺品创新设计关键技术的研究[D];浙江大学;2003年
6 郭喜明;从生态学的隐喻出发——商业生态系统研究[D];暨南大学;2003年
7 梁正泽;基于快速成型和快速制造的产品创新设计[D];武汉理工大学;2003年
8 汪焰恩;基于生物基因的智能CAD创新设计研究[D];西北工业大学;2003年
9 张晋虎;20世纪的生物学革命及其哲学意义[D];山西大学;2003年
10 周志雄;基于设计目录的概念设计自动化研究及其在新产品开发中的应用[D];浙江大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 毛志娟;刘真;朱明;;基于Kodak Insite的网络印刷模型研究[J];包装工程;2010年19期
2 陈德志;张翔;;设计方法学的发展与应用[J];机电技术;2009年S1期
3 何斌;冯培恩;潘双夏;;面向产品创新的功能空间拓展进程[J];机械工程学报;2009年11期
4 刘歌群;;利用创新技法指导控制策略创新初探[J];控制工程;2010年S1期
5 李永顺;;机电一体化系统方案优选的信息量原理研究[J];科技信息;2010年33期
6 常艳;潘双夏;张健;江伟光;;减振器客户需求层次聚类模型研究[J];汽车工程;2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 叶晓峰;基于XML的冲压模具设计知识重用技术研究[D];华中科技大学;2010年
2 马志勇;机械对称的概念、作用及其应用知识获取的研究[D];浙江大学;2010年
3 耿玉磊;基于系列模板耦合的三维服装款式创意设计方法研究[D];浙江大学;2010年
4 许勇;机电一体化系统方案生成及优选研究[D];上海交通大学;2007年
5 常艳;快速响应客户需求的产品族设计方法研究[D];浙江大学;2008年
6 来建良;基于知识的产品建模技术及在热流道设计中的应用研究[D];浙江大学;2008年
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9 马星国;产品系统化设计若干关键理论问题的研究[D];东北大学 ;2010年
10 李沛刚;基于功构模式的产品概念设计理论和方法研究[D];山东大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 张旭光;功能—结构双向创新方法的商空间模型[D];浙江大学;2010年
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4 陈继萍;高中物理习题教学中培养学生创造性思维的研究[D];云南师范大学;2008年
5 陈德志;集成AD和TRIZ的SAPB设计方法研究[D];福建农林大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩晓建,邓家褆;产品概念设计方案的评价方法[J];北京航空航天大学学报;2000年02期
2 韩晓建,邓家褆;机械产品设计的过程建模[J];北京航空航天大学学报;2000年05期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡逆水,亢金月,王石刚,邹慧君;机械产品概念设计智能CAD中的关键技术[J];机械研究与应用;1996年02期
2 陈泳,冯培恩,潘双夏,何斌,张帅;基于共生进化原理的功能结构设计[J];机械工程学报;2005年06期
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6 王万良,赵燕伟,陈胜勇;加工中心总体设计智能CAD系统[J];浙江工业大学学报;1997年01期
7 田彧,王大军;智能CAD技术在电梯机械设计系统中应用[J];机电产品开发与创新;2005年04期
8 徐志刚,黄克正,艾兴;基于CSCW的机械智能CAD结构模型[J];现代机械;1998年02期
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10 宋宪一,沈兴东;并行式液压缸智能CAD系统的研制[J];机电产品开发与创新;2004年04期
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2 张青;邹慧君;;机电一体化系统计算机辅助概念设计研究的内容和方法[A];第十三届全国机构学学术研讨会论文集[C];2002年
3 丁懿;杨国标;;钢筋混凝土结构抗震概念设计研究[A];第十四届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2008年
4 谢新会;李国永;;防范住宅结构设计通病的要点[A];土木建筑学术文库(第8卷)[C];2007年
5 刘萌;李晨光;;谈结构设计中的“概念设计”[A];土木建筑学术文库(第7卷)[C];2007年
6 孙涛;吴敏哲;;中高层密肋壁板结构概念设计研究[A];防振减灾工程理论与实践新进展(纪念汶川地震一周年)——第四届全国防震减灾工程学术研讨会会议论文集[C];2009年
7 于凯;黄胜;杨中宇;;基于仿生推进的微小型双体船概念设计[A];黑龙江省造船工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年
8 ;谱仪选型和概念设计[A];Application of Spallation Neutron Source--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2004年
9 张倩;;汶川地震给结构设计的启示[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
10 路强;刘晓平;;概念设计中约束信息管理与控制系统[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
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1 天水市建筑勘察设计院 陈龙;浅谈建筑结构设计中的概念设计[N];天水日报;2008年
2 王晓;论证《长吉一体化概念设计》[N];吉林日报;2010年
3 记者 林枫;18亿打造“成都CBD之芯”[N];成都日报;2005年
4 唐开军;获奖产品销售不好病因何在?[N];中国绿色时报;2010年
5 屈桂林;唐山地震遗址纪念公园概念设计国际竞赛吸引全球设计者参与[N];中华建筑报;2007年
6 韩俊清;大明宫国家遗址公园概念设计方案评审揭晓[N];中国旅游报;2008年
7 张洋;英国航空运营商提出一种高效环保民机概念设计[N];中国航空报;2007年
8 戚耀琪;广州设计师走上国际舞台[N];广东建设报;2006年
9 王曦;来自米兰菲瑞的可持续住宅一体[N];中华建筑报;2010年
10 记者 张可喜;日完成热核聚变反应堆概念设计[N];新华每日电讯;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈泳;基于仿生学的产品概念设计方法学探索[D];浙江大学;2004年
2 李洪杰;面向机构构型设计的进化设计原理和方法的研究[D];华中科技大学;2004年
3 张帅;复合功能产品概念设计建模理论及自动化求解方法研究[D];浙江大学;2005年
4 包志炎;定制产品进化设计原理与方法研究[D];浙江工业大学;2012年
5 冯毅雄;产品进化设计方法与配置产品定制生产技术研究[D];浙江大学;2004年
6 马翠霞;支持概念设计的手势描述和草图设计系统的研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2003年
7 蔡波;虚拟企业基于知识的产品概念设计研究[D];西北工业大学;2002年
8 邓琳;基于需求链产品模型的概念设计方法研究[D];重庆大学;2003年
9 陈洪武;基于基因工程的机械产品设计理论与技术研究[D];山东大学;2005年
10 张向军;内燃机摩擦学设计的设计方法研究——智能设计知识模型的应用与拓展研究[D];合肥工业大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱爱华;能量转换系统概念设计自动化理论与实现的研究[D];浙江大学;2004年
2 刘进;进化技术及其在计算机辅助概念设计中的应用[D];山东师范大学;2004年
3 王凯;一种汽车造型特征设计的进化方法[D];湖南大学;2009年
4 臧文科;多种群协同进化及其在创新概念设计中的应用[D];山东师范大学;2005年
5 徐海晶;基于基因分层表达遗传算法的多目标概念设计[D];西南交通大学;2007年
6 陆亮;面向产品创新的计算机辅助概念设计技术的研究[D];浙江大学;2004年
7 田冠男;一种含非对称主动运动支链的新型并联机构运动学研究[D];天津大学;2005年
8 林俊聪;自行车模块化概念设计系统的研究与开发[D];天津大学;2006年
9 李文清;钢筋混凝土异形柱结构抗震设计研究[D];天津大学;2003年
10 占向辉;面向创新设计的科学效应库研究[D];四川大学;2005年
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