張 星

（福建湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建莆田 351254）

基于平面盤(pán)形凸輪CAD系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建＊

張 星

（福建湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建莆田 351254）

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)多因素、多層次的復(fù)雜過(guò)程，許多公式非標(biāo)準(zhǔn)化.采用專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)，通過(guò)Visual Basic的開(kāi)發(fā)并結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)庫(kù)的維護(hù)和修改，從而構(gòu)建凸輪機(jī)構(gòu)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，方便用戶(hù)使用，該系統(tǒng)具有易用性和智能性，也對(duì)改善凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有現(xiàn)實(shí)的意義.

凸輪機(jī)構(gòu)；知識(shí)庫(kù)；設(shè)計(jì)；VB；數(shù)據(jù)庫(kù)；構(gòu)建

凸輪機(jī)構(gòu)是高副機(jī)構(gòu)，也是一種常見(jiàn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu).改進(jìn)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，探索出凸輪機(jī)構(gòu)的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法，對(duì)于提高凸輪精度、縮短設(shè)計(jì)與制造周期、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和系統(tǒng)的柔性等方面均具有一定的實(shí)用價(jià)值.

知識(shí)庫(kù)（Knowledge Base）是專(zhuān)家系統(tǒng)的核心，以某種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)專(zhuān)門(mén)領(lǐng)域的知識(shí)，包括事實(shí)和可行的操作與規(guī)則等［1］.知識(shí)庫(kù)的知識(shí)來(lái)源于知識(shí)獲取系統(tǒng)，同時(shí)它又為推理機(jī)提供求解問(wèn)題所需的知識(shí).知識(shí)庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式主要取決于所采用知識(shí)的表示方法.在人工智能中采用較多的知識(shí)表示方法主要有以下幾種：?jiǎn)栴}歸約法、謂詞邏輯法、狀態(tài)空間法、灰色理論知識(shí)法、產(chǎn)生式規(guī)則法.在目前的專(zhuān)家系統(tǒng)和人工智能中基于產(chǎn)生式規(guī)則法表示知識(shí)運(yùn)用的最為普遍［2］.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)涉及到一個(gè)多因素、多層次的復(fù)雜過(guò)程，且許多知識(shí)不能公式化，同時(shí)該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)者的水平和經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān).凸輪CAD軟件既是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，又是改善凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要途徑［3］.筆者采用專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)，建立凸輪機(jī)構(gòu)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，引導(dǎo)用戶(hù)完成對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).

1 知識(shí)庫(kù)構(gòu)建模型

本系統(tǒng)采用產(chǎn)生式規(guī)則來(lái)表示知識(shí)，該規(guī)則是前因后果式表達(dá)模型，如用表達(dá)書(shū)寫(xiě)一般為“IFTHEN”的格式，即由兩部分組成，前一部分“IF”稱(chēng)為條件，如原因、前提或狀態(tài)等，后一部分THEN稱(chēng)為結(jié)果，如后果、結(jié)論或活動(dòng)等.具體規(guī)則的格式如下［4］：

各條件之間是“與”的關(guān)系，其規(guī)則的含義：如果凸輪機(jī)構(gòu)的工作速度是高速，工作載荷是中載，則從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律采用5次項(xiàng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律.

2 知識(shí)庫(kù)的推理

推理機(jī)又稱(chēng)為問(wèn)題求解模塊，是人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)中利用已有的知識(shí)庫(kù)實(shí)現(xiàn)推理求解的部件，它是核心部分.推理的過(guò)程實(shí)質(zhì)就是一個(gè)問(wèn)題求解過(guò)程，也是一個(gè)思維的過(guò)程.問(wèn)題求解的質(zhì)量與效率依賴(lài)于求解問(wèn)題策略，即推理的控制策略.推理策略用于確定推理的驅(qū)動(dòng)方式，常見(jiàn)的有正向、混合、逆向及雙向推理等4種［5］.本系統(tǒng)采用的是正向推理，又稱(chēng)為事實(shí)驅(qū)動(dòng)方式，它是由己知事實(shí)作為前提，在知識(shí)庫(kù)中找出當(dāng)前可匹配的知識(shí)，如果規(guī)則的條件與已知事實(shí)匹配成功，則將成功的規(guī)則顯示出來(lái)，如果匹配不成功，則將提取下一條知識(shí)進(jìn)行匹配，直至求得所要求的規(guī)則或者知識(shí)庫(kù)再無(wú)可用知識(shí)為止.推理算法如圖1所示.

圖1 推理算法示意圖

3 知識(shí)庫(kù)的創(chuàng)建與訪問(wèn)

本系統(tǒng)選用Access數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)Access建立和維護(hù)各個(gè)表，如圖2所示.并通過(guò)Visual Basic的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的維護(hù)和修改，在符合各條件的前提下，得到如圖3所示的結(jié)論，方便設(shè)計(jì)凸輪時(shí)引用.Visual Basic提供了多種數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)，其中ADO作為一個(gè)新型的對(duì)象模型和OLE DB面向?qū)ο蠼涌?，它擴(kuò)展了DAO和RDO所使用的對(duì)象模型，在對(duì)象的屬性、方法、參數(shù)、事件上進(jìn)行了增加，所以ADO的應(yīng)用非常廣泛.［6］

圖2 定義字段結(jié)構(gòu)

圖3 表的相關(guān)內(nèi)容

在程序使用ADO對(duì)象之前，必須先引用ADO的對(duì)象庫(kù).在VB環(huán)境選擇“工程→引用”命令，如圖4所示，其連接屬性對(duì)話框如圖5所示.

圖4 ADO對(duì)象引用對(duì)話框

圖5 連接屬性對(duì)話框

具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

知識(shí)庫(kù)管理綜合界面如圖6所示，在圖6所示的界面中，建立知識(shí)庫(kù)的維護(hù)系統(tǒng).通過(guò)【知識(shí)庫(kù)管理】可以實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的添加、修改、刪除等操作.通過(guò)【知識(shí)庫(kù)規(guī)則】可以瀏覽所存儲(chǔ)的所有規(guī)則，方便用戶(hù)操作.

圖6 知識(shí)庫(kù)管理綜合界面

4 知識(shí)庫(kù)的管理與實(shí)例

知識(shí)庫(kù)的管理與維護(hù)，可以由以下代碼實(shí)現(xiàn)：

基于以上的知識(shí)庫(kù)的建立與管理，當(dāng)輸入相關(guān)數(shù)據(jù)后，在圖7中，選擇【智能設(shè)計(jì)】，并單擊【下一步】，在彈出的如圖8所示的載荷、速度類(lèi)型選擇對(duì)話框中，選擇【中速】、【中載】.系統(tǒng)經(jīng)過(guò)推理后得到如下3條從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律供用戶(hù)選擇，如圖9所示.

在激活的規(guī)則對(duì)話框中，選擇所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，最后經(jīng)過(guò)計(jì)算所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)和三維實(shí)體如圖10所示.

圖7 綜合類(lèi)型選擇對(duì)話框

圖8 載荷速度類(lèi)型選擇對(duì)話框

圖9 激活規(guī)則顯示對(duì)話框

圖10 凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)體

5 結(jié)語(yǔ)

在VB環(huán)境下結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建了知識(shí)庫(kù)及其管理系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)則的添加、修改、查詢(xún)和刪除等相關(guān)操作，實(shí)現(xiàn)了平面盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)智能設(shè)計(jì)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的易用性和可用性.

［1］ 陳 平.平面連桿機(jī)構(gòu)尺度綜合專(zhuān)家系統(tǒng)［D］.西安：西安理工大學(xué)，2001.

［2］ 謝靈杰.高爐鐵水硅含量預(yù)測(cè)中的直接經(jīng)驗(yàn)和間接經(jīng)驗(yàn)［D］.重慶：重慶大學(xué)，2003.

［3］ 張 星.基于VB6.0平面盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)CAD系統(tǒng)的研究［J］.鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013（1）：29－32.

［4］ 張 淳，付 鐵，劉昌祺.平面凸輪機(jī)構(gòu)CAD系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2000，5（10）：12－13.

［5］ 祝榮欣，喬金友，王福林.農(nóng)業(yè)機(jī)械化專(zhuān)家系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與問(wèn)題［J］.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（12）：52－55.

［6］ 劉炳文.Visual Basic程序設(shè)計(jì)教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

（責(zé)任編輯 陳炳權(quán)）

Construction Based on CAD System Knowledge Base of Planner Disc Cam

ZHANG Xing

（Meizhouwan Vocational Technology College，Putian 351254，China）

The design of cam mechanism is a complicated process which contains multi－factors and multi－levels，and many of the formulas can not be standardized.Combined with the development of Visual Basic and Access database，this system uses the expert knowledge base to maintain and modify the knowledge base to build the cam mechanism of intelligent design system.This system not only makes it convenient for users to operate，embodying the system＇s usability and intelligence，but also has practical significance for improving the design of cam mechanism.

cam mechanism；knowledge base；design；VB；database construction

TP391.13

A

10.3969／j.issn.1007－2985.2013.05.011

1007－2985（2013）05－0045－04

2013－05－20

張 星（1980－），男，福建仙游人，福建湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)研究.