基于组合原理和遗传算法的产品形态创新设计.pdf

1882014.50(10)
Computer Engineering and Applications计算机工程与应用
基于组合原理和遗传算法的产品形态创新设计
周雯,陈登凯,杨廷璞,袁雪青
ZHOU Wen, CHEN Dengkai, YANG Yanpu, YUAN Xueqing
西北工业大学机电学院,西安710072
School of Mechanical Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi an 710072, China
ZHOU Wen, CHEN Dengkai, YANG Yanpu, et al. Innovative design of product form based on combination princi-
ple and generic algorithm. Computer Engineering and Applications, 2014, 50(10): 188-192
Abtract By analyzing the genetic algorithm to product form design and limitations of the current situation, based on this
principle to join the combination principle. Extracting the characteristic curve shape of different products, using the curve
tree to encode the curve, through the tree nodes encoded by the characteristic curve shape implemented crossover, mutation,
selection operations, to produce new offspring. An example to verify the proposed method and the feasibility of the imple
mentation process
Key words: genetic algorithm; combination principle; curve encode; shape integration
摘要:通过分析遗传算法在产品形态设计领域中的现状和局限性,在结合遗传算法本身的特点上引入了组合原
理。提取不同产品的形态特征曲线,采用曲线树的方式来编码曲线,通过组合原理和遗传算法对由树节点编码的形
态特征曲线实施交又、变异、选择等操作,产生新的后代。最后通过实例,验证了文中算法的执行过程和可行性
关键词:遗传算法;组合原理;曲线编码;形态融合
文献标志码:A中图分类号:TP391.7doi:10.3778/jis.1002-8331.1311-0104
合原理,将产品的基本信息特征进行切割与组合操作
随着市场竞争的田益激烈和人们对生活品质越来以实现产品的创新。
越高的要求,产品创新已然成为企业继续立足和快速发
基于这一混合算法,本文引入了一种新的曲线编码
展的重要途径之一,同时也对提高产品附加值和品牌价方式ー一二叉树,文献[4]巾将该树称之为曲线树,其树
值作出巨大贡献。产品形态创新是产品创新最直接的中的元素是与曲线曲率相关的有向线段的高度。用树
表现方式,形态作为功能的载体,是表达品功能的重中的元素代替遗传算法中二进制編码,使得表示方法更
要煤介,也是消费者选择产品与否的影响性因素之一。为简单和灵活。在此基础上通过交叉、変异,实现了不
为打破原有产品固有形态带来的思维局限性,现通过对同产品形态的融合和产品的创新。
不同的产品形态进行融合创新,不仅达到产生新形态的
目的,更重要的是扩展设计师的思维,丰富设计理论,为2遺传算法与组合原理的结合创新
设计积累经验。本文从形态设计的角度,在对现有创新2.1遗传算法的应川特点
技法研究的基础上,选取了遗传算法在产品形态设计中
遗传算法是模拟生物在自然界中遗传、选择、进化
的应用,国内外相关的研究现状已对基于遗传算法的创的过程而演化来的一种随机搜索全局最优解的算法。
新设计进行了深入的探讨,既通过模拟达尔文的进化理随着计算机辅助工业设计的发展,遗传算法在产品设计
论,也就是遵循自然选择和优胜略汰的规律,从而寻求领域得釗了越来越广泛的应用。它通过交又、变异来产
最优解的方法,包括造型元素的提取编码、交又、变异、生新个体的运算过程,由于不采用确定的规则,故极易
产生新子代等。在此遗传算法的基础上同时综合了组产生与父本差异较大的子代,这样的结果有助于设计师
基金项用:西北工业大学研究生创新基地资助;高等学校学科创新引智计划(No.B13044
作者简介:周雯(1989-),女,硕上研究生,研究领域为计算机辅助工业设计;陈登凯(1975),男,博上,副教授,研究领域为工业
设计,创新设计,设计哲学,人机工程学。E-mail:2784559410q.com
收稿期:2013-11-07修回期:2013-12-23文章编号:1002-8331(2014)10-0188-05