《融合設計意圖捕捉與知識推送的創新設計方法研究》是依託清華大學，由田凌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：融合設計意圖捕捉與知識推送的創新設計方法研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：田凌
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對現有創新設計方法缺少對創新過程的支持、不能有效理解用戶設計意圖的問題，擬開展融合設計意圖捕捉與知識推送的創新設計方法研究，使設計者能夠流暢地進行創新構思，系統自動捕捉其設計意圖並針對設計意圖具有前瞻性地為其推送三維模型及文本等具有啟發性的知識，激發設計者的設計靈感。研究涉及兩個關鍵問題：第一，研究概念設計階段設計意圖的建模理論與捕捉方法，建立設計意圖模型與設計人員的行為預測模型，結合草圖識別方法與智慧型學習技術，利用計算機的智慧型性，提前感知和預測設計人員的設計意圖；第二，建立面向概念創新設計的知識庫並實現其自動更新，著重研究機械設計領域中基於內容的三維模型匹配與檢索加速算法，並通過捕獲到的設計意圖，在知識庫中匹配相應知識，推送給設計者。本項目深度融合了人類智慧與計算機智慧型，為實現創新設計提供了一種新方法和新思路，同時為開發基於設計意圖捕捉與知識推送的創新設計工具提供了理論基礎。
結題摘要
在產品製造生命周期中，產品設計對於經濟、社會效益影響顯著，產品的質量和性能很大程度上在概念設計階段被確定下來。設計的本質在於創新，在概念設計階段，由於對設計人員的約束較少，設計者具有較大的創新空間，因此概念設計階段的創新就成為了產品創新的關鍵。現有創新設計方法將設計過程打散成片斷操作，獲取設計知識過度依賴人工查詢與篩選，由於不能有效理解用戶設計意圖，影響設計連貫性，缺少對創新過程的支持。本項目提出了融合設計意圖捕捉與知識推送的創新設計方法，旨在通過感知和預測設計者的設計意圖，向設計者實時主動推送具有啟發性和前瞻性的設計知識，從而為機械創新設計提供精準支持。為了使計算機能夠真正理解設計人員草圖與文字所承載的設計意圖，本項目研究了概念設計階段設計意圖建模理論與精準捕捉方法，通過概念設計階段的意圖元進行總結歸納，結合本體理論，構建了設計意圖的形式化描述語言，提出了面向概念設計的知識表達本體，通過建立二維草圖識別的貝葉斯網路，利用約束特徵節點的條件機率，建立設計人員行為預測模型，結合草圖識別技術與預測結果，精準捕捉設計者設計意圖。針對目前知識庫主要為文本知識的局限性，本項目將機械設計領域三維模型融入知識庫中，研究了機械設計領域三維模型匹配算法，通過從STEP模型中抽取幾何和拓撲信息，通過匹配包括已人工標註的三維模型，實現模型功能語義的半自動標註，提出支持多功能擴展檢索的三維模型檢索算法；基於D2算法及形狀相似度計算原理，設計了可套用於連續度量空間中基於距離閾值約束檢索的平衡B-K索引結構，通過實驗驗證了其檢索平均用時大約是線性索引結構平均用時的25%。提出面向自動更新的基於領域本體表示的知識庫設計方法，實現知識的抽取、分類與更新。針對設計意圖推送的知識具有前瞻性與啟發性，能夠為設計者提供設計思路，提高創新設計的效果與效率。本項目基於本體理論構建知識庫的領域描述層，研究設計意圖與知識的匹配方法，給出系統的知識推送機制和通過功能-行為-結構映射進行知識匹配求解的方法，提出了一種基於設計意圖的設計知識匹配方法和知識排序算法，進而提出了推送文本、三維模型知識的方法。在上述基本理論與方法研究基礎上，本項目設計開發了融合設計意圖捕捉與知識推送的創新設計支持原型系統，並在工業場景中進行了套用驗證。
