【摘 要】
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随着科学技术的快速发展,科技创新能力已经成为国家综合国力的重要体现,产品创新能力也已成为企业的核心竞争力,而仿生设计为产品创新设计提供了一条新的有效途径。在仿生设计中,面对海量的生物信息,如何快速、全面地获取设计需要的生物知识,使知识协同共享,提高知识的有效利用率,缩短产品创新设计周期,是亟待解决的问题。为此,本文将知识图谱与仿生学理论相结合,提出了一种基于知识图谱和协同映射的产品仿生创新设计方法
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随着科学技术的快速发展,科技创新能力已经成为国家综合国力的重要体现,产品创新能力也已成为企业的核心竞争力,而仿生设计为产品创新设计提供了一条新的有效途径。在仿生设计中,面对海量的生物信息,如何快速、全面地获取设计需要的生物知识,使知识协同共享,提高知识的有效利用率,缩短产品创新设计周期,是亟待解决的问题。为此,本文将知识图谱与仿生学理论相结合,提出了一种基于知识图谱和协同映射的产品仿生创新设计方法,以更好地促进产品创新设计。论文主要包含以下几个部分:（1）生物知识图谱和产品知识图谱的构建利用计算机网络爬虫技术完成生物、产品相关信息的获取,结合生物FTAS（Function-Tactics-Action-Structure）知识表达模型和产品FPBS（FunctionPrinciple-Behavior-Structure）知识表达模型,利用自然语言处理技术对获取的信息数据进行规范化处理和有效的计算机结构化描述和表达。利用Python平台,结合Cypher语句编写的程序代码,将处理好的数据导入Neo4j图数据库中,完成生物知识图谱和产品知识图谱的构建。（2）基于FPBS的产品迭代设计分析模型的构建基于FPBS概念,对产品FPBS层次映射模型进行优化,并将其应用在产品FPBS设计迭代模型中,构建FPBS产品迭代设计分析模型。针对机械系统方案设计的复杂性,结合用户需求,利用FPBS产品迭代设计分析模型对待设计产品进行分析建模,得到工程设计问题和结构方案。（3）工程-生物-工程双向映射模型的构建为完成工程域和生物域之间的知识转化,提出双向映射模型。针对产品迭代设计过程中出现的工程设计问题,提出多层次映射模型,以实现生物原型的获取,完成工程设计域到生物域的转换;面对生物系统难以直接转化成产品技术方案的问题,构建协同中间件,结合知识图谱,提出基于语义相似度的图算法模型,进行多层次协同映射,将生物知识子图转化为仿生产品知识子图,完成生物知识到产品知识的转换,得到产品设计方案。（4）管道清洁消毒机器人的设计基于上述知识图谱和协同映射的产品仿生创新设计方法,进行仿生设计系统的开发,以提高产品创新设计效率,并应用于管道清洁消毒机器人创新设计。
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