CN114201837A - 一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法和系统 - Google Patents

一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法和系统，该系统包括人机交互模块、处理模块、存储模块和计算模块；所述人机交互模块用于接收用户输入的场景特征，所述处理模块根据所述场景特征建立特征索引；所述存储模块用于预存所述配置选型集合；所述计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)和匹配度。本申请通过人机交互模块获得用户输入的场景特征，处理模块通过场景特征建立特征索引从存储模块中调取配置选型，计算模块计算从存储模块中调取配置选型的隶属度，进而计算配置选型对场景特征的匹配度，并将匹配度和对应选型通过人机模块反馈给用户，根据匹配度选取最优方案。

Description

一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法和系统
技术领域
本申请涉及智能制造领域，尤其涉及一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法和系统。
背景技术
减速机是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。由于减速机涉及的零部件和运用场景多，不同的零部件搭配起到不同的输出效果，所以对减速机的使用零部件选型装配是极其重要。减速机选型一般是由用户根据自身的实际需求来选定减速机的型号及其关键参数，随着减速机产品的更新越来越快，品类越来越丰富，以及减速机实际应用的场景越发多样，单纯利用人为经验来实现减速机选型已经跟不上实践的需求。
现有技术中，建立了减速机的数据库和选型的软件平台，基于减速机数据库记录的数据，利用选型的规则进行选型的推荐。但是，以上数据和规则往往只能根据减速机有限的几个类型的参数进行筛选，并不能准确、全面表达减速机的性能和判断是否满足实际的场景需求。
发明内容
（一）申请目的
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法和系统，以解决现有技术中只能根据减速机有限的几个类型的参数进行筛选，并不能准确、全面表达减速机的性能和判断是否满足实际的场景需求的问题。
（二）技术方案
本申请公开了一种基于场景虚拟匹配的减速机选型系统，包括人机交互模块、处理模块、存储模块和计算模块；
所述人机交互模块用于接收用户输入的场景特征，所述场景特征包括装配空间、传动属性、动力属性、辅助附加属性和经济性；
所述处理模块根据所述场景特征建立特征索引，通过特征索引从存储模块的配置选型集合中调取适配所述场景特征的配置选型并根据所述适配所述场景特征的配置选型从配置选型集合中调取其他配置选型；
所述存储模块用于预存所述配置选型集合，所述配置选型集合用于处理模块调取所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型；
当处理模块调取了所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型后，所述计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)和匹配度。
在一种可能的实施方式中，所述配置选型集合包括总体配置选型集合和关键特征配置选型集合。
在一种可能的实施方式中，所述处理模块从所述总体配置选型集合中调取所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型或所述处理模块从所述关键特征配置选型集合中调取适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型。
在一种可能的实施方式中，所述总体配置选型集合包括减速机的空间形态选型、布置方式选型、传动级数选型、传动类型选型和动力配置选型；所述关键特征配置选型集合包括动力选型、外部传动件选型、内部传动件选型、润滑选型、支承选型和机体选型。
在一种可能的实施方式中，所述匹配度为所述每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)相加之和。
在一种可能的实施方式中，所述每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)计算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
其中ui(x)为配置选型的参数值为x时该配置选型的隶属度；
x为存储模块中该配置选型预设的参数值；
ih为该配置选型参数的理想值；
il为该配置选型参数的允许下限值；
iu为该配置选型参数的允许上限值。
作为本申请的第二方面还公开了一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法，包括如下步骤：
S1、人机模块接收用户输入的场景特征，所述场景特征包括装配空间、传动属性、动力属性、辅助附加属性和经济性；
S2、处理模块根据所述场景特征建立特征索引，通过特征索引从存储模块中调取适配所述场景特征的配置选型并根据所述适配所述场景特征的配置选型从存储模块中调取其他配置选型；
S3、计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)和匹配度。
在一种可能的实施方式中，所述通过特征索引从存储模块中调取适配所述场景特征的配置选型并根据所述适配所述场景特征的配置选型从存储模块中调取其他配置选型的具体步骤为的具体步骤为：所述配置选型集合包括总体配置选型集合和关键特征配置选型集合，所述处理模块从所述总体配置选型集合中调取所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型或所述处理模块从所述关键特征配置选型集合中调取适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型。
在一种可能的实施方式中，计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)和匹配度的具体步骤为：
S31、计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型的参数理想值ih、参数允许下限值il、参数允许上限值iu并根据所述每个配置选型的参数理想值ih、参数允许下限值il和参数允许上限值iu；
S32、计算模块根据参数理想值ih、参数允许下限值il、参数允许上限值iu计算每个配置选型的隶属度ui(x)；
S33、计算模块将每个配置选型的隶属度ui(x)相加，每个配置选型的隶属度ui(x)之和为所述场景特征的匹配度。
在一种可能的实施方式中，所述每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)计算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
其中ui(x)为配置选型的参数值为x时该配置选型的隶属度；
x为存储模块中该配置选型预设的参数值；
ih为该配置选型参数的理想值；
il为该配置选型参数的允许下限值；
iu为该配置选型参数的允许上限值。
（三）有益效果
本申请通过人机交互模块获得用户输入的场景特征，处理模块通过场景特征建立特征索引从存储模块中调取配置选型，计算模块计算从存储模块中调取配置选型的隶属度，进而计算配置选型对场景特征的匹配度，并将匹配度和对应选型通过人机模块反馈给用户，根据匹配度选取最优方案，避免了现有技术中只能根据减速机有限的几个类型的参数进行筛选，并不能准确、全面表达减速机的性能和判断是否满足实际的场景需求。
本申请的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本申请的实践中得到教导。本申请的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本申请，而不能理解为对本申请的保护范围的限制。
图1是本申请的系统结构；
图2是本申请的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
如图1所示，本实施例提供了一种基于场景虚拟匹配的减速机选型系统，包括人机交互模块、处理模块、存储模块和计算模块。
所述人机交互模块用于接收用户输入的场景特征，所述场景特征包括装配空间、传动属性、动力属性、辅助附加属性和经济性，用户输入的场景特征可以为装配空间、传动属性、动力属性、辅助附加属性和经济性中的一个或者多个。
所述处理模块根据所述场景特征建立特征索引，特征索引能够将场景特征转化成为处理模块从存储模块调取与场景特征适配的配置选型的依据；通过特征索引从存储模块的配置选型集合中调取适配所述场景特征的配置选型并根据所述适配所述场景特征的配置选型从配置选型集合中调取其他配置选型，具体为处理模块根据特征索引调取与特征索引适配的一个或多个配置选型，调取其他配置选型的步骤为在调取与特征索引适配的一个或多个配置选型后再通过交互影响关系调取与所述与特征索引适配的一个或多个配置选型适配的配置选型，重复此步骤进行迭代调取，当对于不具备兼容性的情况，则将不兼容的配置选型也纳入其他配置选型。
所述存储模块用于预存所述配置选型集合，所述配置选型集合用于处理模块调取所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型，所述配置选型集合包括总体配置选型集合和关键特征配置选型集合；所述处理模块从所述总体配置选型集合中调取所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型或所述处理模块从所述关键特征配置选型集合中调取适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型，其中，总体配置选型集合包括包括减速机的空间形态选型子集、布置方式选型子集、传动级数选型子集、传动类型选型子集和动力配置选型子集。所述空间形态选型子集用于根据实际应用情况下给减速机预留的空间确定减速机的形状和尺寸，使之与预留的空间相适配；所述布置方式选型子集用于选择减速机布置方式；所述布置方式子集包括展开布置方式、分流布置方式或者同轴布置方式；所述传动级数选型子集用于选择减速机的传动方式；所述传动方式包括减速机内部传动方式和外部传动方式；所述传动方式包括单级传动、一级传动、二级传动或多级传动；所述传动类型选型子集用于选择所述传动方式的传动类型，所述传动类型包括链传动、齿轮传动或蜗杆传动；所述动力参数配置选型用于确定减速机输出转速参数和输出扭矩参数，所述输出转速参数包括所述传动方式中各级传动其传动轴承担的转速和扭矩。所述关键特征配置选型集合包括动力选型、外部传动件选型、内部传动件选型、润滑选型、支承选型和机体选型；动力选型用于确定减速机功率和转速的电机；外部传动件选型用于确定外部传动方式，所述外部传动选型包括齿轮传动和带传动，带传动选型的部件关键特征包括带轮尺寸、滑动率、初拉力和张紧拉力；齿轮传动选型的部件关键特征包括轮齿弯曲强度、齿轮耐磨性和摩擦系数，所述内部传动件选型用于确定减速机内部传动方式，包括内部传动的齿轮、蜗杆的类型、几何尺寸、重量和主要力学参数，蜗杆的部件关键特征包括蜗杆的头数、齿数、滑动速度、传动率、刚度，齿轮是斜齿轮还是直齿轮，以及齿轮数；所述润滑选型的部件关键特征包括润滑油质、油温范围、加油量需求和油质监测需求；支承和机体的选型的部件关键特征包括减速机外壳、内外支承结构、加强肋条结构。
当处理模块调取了所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型后，所述计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)和匹配度。其中所述匹配度为所述配置选型集合中每个配置选型的隶属度ui(x)相加之和，所述每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中ui(x)为配置选型的参数值为x时该配置选型的隶属度；
x为存储模块中该配置选型预设的参数值；
ih为该配置选型参数的理想值；
il为该配置选型参数的允许下限值；
iu为该配置选型参数的允许上限值。
如图2，作为本申请的第二方面还公开了一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法，包括如下步骤：
S1、人机模块接收用户输入的场景特征，所述场景特征包括装配空间、传动属性、动力属性、辅助附加属性和经济性。
S2、处理模块根据所述场景特征建立特征索引，通过特征索引从存储模块中调取适配所述场景特征的配置选型并根据所述适配所述场景特征的配置选型从存储模块中调取其他配置选型，特征索引能够将场景特征转化成为处理模块从存储模块调取与场景特征适配的配置选型的依据；通过特征索引从存储模块的配置选型集合中调取适配所述场景特征的配置选型并根据所述适配所述场景特征的配置选型从配置选型集合中调取其他配置选型，具体为处理模块根据特征索引调取与特征索引适配的一个或多个配置选型，调取其他配置选型的步骤为在调取与特征索引适配的一个或多个配置选型后再通过交互影响关系调取与所述与特征索引适配的一个或多个配置选型适配的配置选型，重复此步骤进行迭代调取，当对于不具备兼容性的情况，则将不兼容的配置选型也纳入其他配置选型。其具体步骤为：所述配置选型集合包括总体配置选型集合和关键特征配置选型集合，所述处理模块从所述总体配置选型集合中调取所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型或所述处理模块从所述关键特征配置选型集合中调取适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型，其中，总体配置选型集合包括包括减速机的空间形态选型子集、布置方式选型子集、传动级数选型子集、传动类型选型子集和动力配置选型子集。所述空间形态选型子集用于根据实际应用情况下给减速机预留的空间确定减速机的形状和尺寸，使之与预留的空间相适配；所述布置方式选型子集用于选择减速机布置方式；所述布置方式子集包括展开布置方式、分流布置方式或者同轴布置方式；所述传动级数选型子集用于选择减速机的传动方式；所述传动方式包括减速机内部传动方式和外部传动方式；所述传动方式包括单级传动、一级传动、二级传动或多级传动；所述传动类型选型子集用于选择所述传动方式的传动类型，所述传动类型包括链传动、齿轮传动或蜗杆传动；所述动力参数配置选型用于确定减速机输出转速参数和输出扭矩参数，所述输出转速参数包括所述传动方式中各级传动其传动轴承担的转速和扭矩。所述关键特征配置选型集合包括动力选型、外部传动件选型、内部传动件选型、润滑选型、支承选型和机体选型；动力选型用于确定减速机功率和转速的电机；外部传动件选型用于确定外部传动方式，所述外部传动选型包括齿轮传动和带传动，带传动选型的部件关键特征包括带轮尺寸、滑动率、初拉力和张紧拉力；齿轮传动选型的部件关键特征包括轮齿弯曲强度、齿轮耐磨性和摩擦系数，所述内部传动件选型用于确定减速机内部传动方式，包括内部传动的齿轮、蜗杆的类型、几何尺寸、重量和主要力学参数，蜗杆的部件关键特征包括蜗杆的头数、齿数、滑动速度、传动率、刚度，齿轮是斜齿轮还是直齿轮，以及齿轮数；所述润滑选型的部件关键特征包括润滑油质、油温范围、加油量需求和油质监测需求；支承和机体的选型的部件关键特征包括减速机外壳、内外支承结构、加强肋条结构。
S3、计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)和匹配度，其具体步骤为：
S31、计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型的参数理想值ih、参数允许下限值il、参数允许上限值iu并根据所述每个配置选型的参数理想值ih、参数允许下限值il和参数允许上限值iu；
S32、计算模块根据参数理想值ih、参数允许下限值il和参数允许上限值iu计算每个配置选型的隶属度ui(x)，所述每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中ui(x)为配置选型集合中配置选型的参数值为x时该配置选型的隶属度；
x为存储模块中该配置选型预设的参数值；
ih为该配置选型参数的理想值；
il为该配置选型参数的允许下限值；
iu为该配置选型参数的允许上限值；
S33、计算模块将每个配置选型的隶属度ui(x)相加，每个配置选型的隶属度ui(x)之和为所述场景特征的匹配度。
S34、将匹配度值及其对应的配置选型通过人机交互模块反馈给用户。
本申请通过人机交互模块获得用户输入的场景特征，处理模块通过场景特征建立特征索引从存储模块中调取配置选型，计算模块计算从存储模块中调取配置选型的隶属度，进而计算配置选型对场景特征的匹配度，并将匹配度和对应选型通过人机模块反馈给用户，根据匹配度选取最优方案，避免了现有技术中只能根据减速机有限的几个类型的参数进行筛选，并不能准确、全面表达减速机的性能和判断是否满足实际的场景需求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者同替换，而不脱离本申请技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于场景虚拟匹配的减速机选型系统，其特征在于，包括人机交互模块、处理模块、存储模块和计算模块；
所述人机交互模块用于接收用户输入的场景特征，所述场景特征包括装配空间、传动属性、动力属性、辅助附加属性和经济性；
所述处理模块根据所述场景特征建立特征索引，通过特征索引从存储模块的配置选型集合中调取适配所述场景特征的配置选型并根据所述适配所述场景特征的配置选型从配置选型集合中调取其他配置选型；
所述存储模块用于预存所述配置选型集合，所述配置选型集合用于处理模块调取所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型；
当处理模块调取了所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型后，所述计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)和匹配度。
2.根据权利要求1所述的一种基于场景虚拟匹配的减速机选型系统，其特征在于，所述配置选型集合包括总体配置选型集合和关键特征配置选型集合。
3.根据权利要求2所述的一种基于场景虚拟匹配的减速机选型系统，其特征在于，所述处理模块从所述总体配置选型集合中调取所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型或所述处理模块从所述关键特征配置选型集合中调取适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于场景虚拟匹配的减速机选型系统，其特征在于，所述总体配置选型集合包括减速机的空间形态选型、布置方式选型、传动级数选型、传动类型选型和动力配置选型；所述关键特征配置选型集合包括动力选型、外部传动件选型、内部传动件选型、润滑选型、支承选型和机体选型。
5.根据权利要求1所述的一种基于场景虚拟匹配的减速机选型系统，其特征在于，所述匹配度为所述每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)相加之和。
6.根据权利要求5所述的一种基于场景虚拟匹配的减速机选型系统，其特征在于，所述每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中ui(x)为配置选型的参数值为x时该配置选型的隶属度；
x为存储模块中该配置选型预设的参数值；
ih为该配置选型参数的理想值；
il为该配置选型参数的允许下限值；
iu为该配置选型参数的允许上限值。
7.一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、人机模块接收用户输入的场景特征，所述场景特征包括装配空间、传动属性、动力属性、辅助附加属性和经济性；
S2、处理模块根据所述场景特征建立特征索引，通过特征索引从存储模块中调取适配所述场景特征的配置选型并根据所述适配所述场景特征的配置选型从存储模块中调取其他配置选型；
S3、计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)和匹配度。
8.根据权利要求7所述的一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法，其特征在于，所述通过特征索引从存储模块中调取适配所述场景特征的配置选型并根据所述适配所述场景特征的配置选型从存储模块中调取其他配置选型的具体步骤为的具体步骤为：所述配置选型集合包括总体配置选型集合和关键特征配置选型集合，所述处理模块从所述总体配置选型集合中调取所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型或所述处理模块从所述关键特征配置选型集合中调取适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型。
9.根据权利要求7所述的一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法，其特征在于，计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)和匹配度的具体步骤为：
S31、计算模块计算所述适配所述场景特征的配置选型和所述其他配置选型中的每个配置选型的参数理想值ih、参数允许下限值il、参数允许上限值iu并根据所述每个配置选型的参数理想值ih、参数允许下限值il和参数允许上限值iu；
S32、计算模块根据参数理想值ih、参数允许下限值il和参数允许上限值iu计算每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)；
S33、计算模块将每个配置选型的隶属度ui(x)相加，每个配置选型的隶属度ui(x)之和为所述场景特征的匹配度。
10.根据权利要求9所述的一种基于场景虚拟匹配的减速机选型方法，其特征在于，所述每个配置选型与所述场景特征之间的隶属度ui(x)计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中ui(x)为配置选型的参数值为x时该配置选型的隶属度；
x为存储模块中该配置选型预设的参数值；
ih为该配置选型参数的理想值；
il为该配置选型参数的允许下限值；
iu为该配置选型参数的允许上限值。
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王淼等: "匹配输电线路巡检需求的无人机选型研究", 《电子科技大学学报》, no. 01, 30 January 2018 (2018-01-30), pages 62 - 67 *
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