(22)申請日2018.12.13GO6F30/17(2020.01)權(quán)利要求書2頁說明書10頁附圖6頁法3優(yōu)化算法生成一21.一種用于生成用于機械組件的設(shè)計選項的計算機實現(xiàn)的方法，所述方法包括：經(jīng)由圖形用戶界面接收與優(yōu)化算法相關(guān)聯(lián)的一個或更多個優(yōu)化參數(shù)；經(jīng)由計算系統(tǒng)中包括的一個或更多個處理器基于機械組件的至少一部分的部分設(shè)計和設(shè)計標準集生成問題定義；經(jīng)由所述一個或更多個處理器執(zhí)行所述優(yōu)化算法，以基于所述問題定義和所述一個或更多個優(yōu)化參數(shù)生成第一設(shè)計選項集，其中，包括在所述第一設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項包括源自于所述部分設(shè)計并滿足所述設(shè)計標準集的不同的機械組件；作為第一設(shè)計迭代的一部分，當(dāng)所述一個或更多個設(shè)計選項受到交互式用戶輸入時，分析對所述設(shè)計標準集的遵守水平，以識別包括在所述一個或更多個設(shè)計選項中的一個或作為第二設(shè)計迭代的一部分，基于作為所述第一設(shè)計迭代的一部分而識別的所述一個或更多個成功設(shè)計選項生成第二組設(shè)計選項。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述設(shè)計標準集指示包括在所述部分設(shè)計中的第一元素應(yīng)滿足的第一目標函數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述設(shè)計標準集指示包括在所述第一設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項應(yīng)滿足的第一目標函數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述設(shè)計標準集指示包括在所述部分設(shè)計中的第一元素不應(yīng)違反的第一約束表達式。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述設(shè)計標準集指示包括在所述第一設(shè)計選項集中的任何設(shè)計選項不應(yīng)違反的第一約束表達式。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述部分設(shè)計包括實心本體、彈簧、阻尼器或梁中的至少一個。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述部分設(shè)計還包括將力傳遞到包括在所述部分設(shè)計中的第一元素的至少一個部件。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述部分設(shè)計包括固定接頭、球形接頭或銷釘接頭中的至少一個。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，還包括經(jīng)由用戶界面接收對來自可用元素類型的庫中的一種或更多種元素類型的選擇，其中包括在所述第一設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項僅包括所述一種或更多種元素類型。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述優(yōu)化算法包括多目標求解器或生成式設(shè)計算法。11.一個或更多個非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其存儲程序指令，所述程序指令當(dāng)由一個或更多個處理器執(zhí)行時，使所述一個或更多個處理器通過執(zhí)行以下步驟來生成用于機械組件的設(shè)計選項：經(jīng)由圖形用戶界面接收與優(yōu)化算法相關(guān)聯(lián)的一個或更多個優(yōu)化參數(shù)；經(jīng)由計算系統(tǒng)中包括的一個或更多個處理器基于與機械組件的至少一部分相關(guān)聯(lián)的部分設(shè)計和設(shè)計標準集生成問題定義；經(jīng)由所述一個或更多個處理器執(zhí)行所述優(yōu)化算法，以基于所述問題定義和所述一個或更多個優(yōu)化參數(shù)生成第一設(shè)計選項集，其中，包括在所述第一設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選3項包括與所述設(shè)計標準集相關(guān)聯(lián)的不同的機械組件；作為第一設(shè)計迭代的一部分，當(dāng)所述第一設(shè)計選項集受到交互式用戶輸入時，分析對所述設(shè)計標準集的遵守水平，以識別包括在所述第一設(shè)計選項集中的一個或更多個成功設(shè)作為第二設(shè)計迭代的一部分，基于所述一個或更多個成功設(shè)計選項生成第二組設(shè)計選項。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一個或更多個非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述設(shè)計標準集指示包括在所述部分設(shè)計中的第一元素應(yīng)滿足的第一目標函數(shù)。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一個或更多個非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述設(shè)計標準集指示包括在所述第一設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項應(yīng)滿足的第一目標函數(shù)。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一個或更多個非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述設(shè)計標準集指示包括在所述部分設(shè)計中的第一元素不應(yīng)違反的第一約束表達式。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種或更多種非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述設(shè)計標準集指示包括在所述第一設(shè)計選項集中的任何設(shè)計選項不應(yīng)違反的第一約束表達式。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種或更多種非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述部分設(shè)17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種或更多種非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述部分設(shè)計還包括將力傳遞到包括在所述部分設(shè)計中的第一元素的至少一個部件。18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種或更多種非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述部分設(shè)計包括固定接頭、球形接頭或銷釘接頭中的至少一個。19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種或更多種非暫時性計算機可讀介質(zhì)，還包括經(jīng)由用戶界面接收對來自可用元素類型的庫中的一種或更多種元素類型的選擇，其中包括在所述第一設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項僅包括所述一種或更多種元素類型。20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種或更多種非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述優(yōu)化算法包括多目標求解器或生成式設(shè)計算法。一個或更多個存儲器，所述一個或更多個存儲器包括指令；以及一個或更多個處理器，所述一個或更多個處理器耦合到所述一個或更多個存儲器，并且在執(zhí)行所述指令時被配置為執(zhí)行以下步驟：經(jīng)由圖形用戶界面接收與優(yōu)化算法相關(guān)聯(lián)的一個或更多個優(yōu)化參數(shù)；經(jīng)由計算系統(tǒng)中包括的一個或更多個處理器基于與機械組件的至少一部分相關(guān)聯(lián)的部分設(shè)計和設(shè)計標準集生成問題定義；經(jīng)由所述一個或更多個處理器執(zhí)行所述優(yōu)化算法，以基于所述問題定義和所述一個或更多個優(yōu)化參數(shù)生成第一設(shè)計選項集，其中，包括在所述第一設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項包括不同的機械組件；作為第一設(shè)計迭代的一部分，當(dāng)所述第一設(shè)計選項集受到交互式用戶輸入時，分析對所述設(shè)計標準集的遵守水平，以識別包括在所述第一設(shè)計選項集中的一個或更多個成功設(shè)4將生成式設(shè)計應(yīng)用于機械組件的配置的方法[0001]分案申請信息[0002]本發(fā)明專利申請是申請日為2018年12月13日，申請?zhí)枮?01880083896.0,以及發(fā)明名稱為“將生成式設(shè)計應(yīng)用于機械組件的配置的方法”的發(fā)明專利申請案的分案申請。[0003]相關(guān)申請的交叉引用[0004]本申請要求2017年12月26日提交的美國專利申請序列號15/854,234的權(quán)益，在此其通過引用并入本文。發(fā)明領(lǐng)域[0006]本發(fā)明的實施例總體上涉及計算機輔助設(shè)計，并且更具體地涉及用于將生成式設(shè)計應(yīng)用于機械組件的配置的技術(shù)。[0007]相關(guān)技術(shù)的描述[0008]在機械設(shè)計和工程的情景中，“組件(assembly)”是以實現(xiàn)特定函數(shù)以解決特定設(shè)計問題的方式耦合在一起的機械零件(parts)的集合。組件的一個示例是汽車變速器，其包括耦連在一起以提供扭矩轉(zhuǎn)換的齒輪的集合。在該示例中解決的設(shè)計問題是將扭矩從汽車曲軸傳遞到汽車車輪的需求。[0009]設(shè)計機械組件通常是手動執(zhí)行的多步驟過程。最初，設(shè)計人員通過確定組件應(yīng)滿足的一組目標來制定(formulate)機械組件要解決的設(shè)計問題。例如，當(dāng)制定了上述汽車變速器設(shè)計問題時，設(shè)計人員可以確定變速器應(yīng)該實現(xiàn)特定的轉(zhuǎn)換比，以便將從汽車曲軸接收到的輸入扭矩轉(zhuǎn)換成施加到汽車車輪的輸出扭矩。結(jié)合確定目標集，設(shè)計人員可以通過確定組件不應(yīng)違反的設(shè)計約束集來進一步定義設(shè)計問題。例如，在上面討論的變速器設(shè)計問題中，設(shè)計人員可以確定變速器的質(zhì)量不應(yīng)超過特定值。[0010]一旦設(shè)計人員確定了各種目標和約束，設(shè)計人員便選擇要包括在組件中的機械零件。例如，變速器的設(shè)計人員可以選擇齒輪的集合以包括在變速器中。最后，設(shè)計人員確定所選零件之間的特定物理耦合，以實現(xiàn)不同的目標而又不違反各種約束。例如，變速器設(shè)計人員可以確定所選齒輪的特定布置，以實現(xiàn)輸入扭矩和輸出扭矩之間的期望的轉(zhuǎn)換。[0011]通過類似于上述過程的設(shè)計過程，設(shè)計人員為各種機械組件生成設(shè)計。一旦使用這樣的設(shè)計過程創(chuàng)建了特定設(shè)計，設(shè)計人員通常會經(jīng)由計算機仿真來測試設(shè)計，以確定是否滿足目標而又不違反約束。該總體過程可以反復(fù)試驗(trial-and-error)的方式無限地[0012]常規(guī)的計算機輔助設(shè)計(CAD)應(yīng)用程序不提供輔助上述設(shè)計過程的所有方面的工具。因此，設(shè)計人員必須基于個人的直覺和經(jīng)驗來手動地和/或在頭腦中執(zhí)行部分或全部上述步驟。尤其是，設(shè)計人員通常會在頭腦中制定設(shè)計問題，然后直接進行零件的選擇和布置以創(chuàng)建相關(guān)的機械組件。然而，問題是，設(shè)計人員的這種常規(guī)方法不允許在生成機械組件設(shè)計時應(yīng)用編程技術(shù)。[0013]更具體地，用于解決設(shè)計問題的編程技術(shù)通常需要描述設(shè)計目標和設(shè)計約束的結(jié)5構(gòu)化輸入。但是，如上所述，由于設(shè)計人員經(jīng)常在頭腦中制定設(shè)計問題，所以沒有這樣的輸入產(chǎn)生，這排除了在設(shè)計機械組件時使用編程技術(shù)的可能性。因此，設(shè)計人員被迫依賴上述冗長的反復(fù)試驗設(shè)計過程。[0014]如前所述，本領(lǐng)域需要的是用于設(shè)計機械組件的更有效的技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容[0015]本發(fā)明的各個實施例闡述了一種用于為機械組件生成設(shè)計選項的計算機實現(xiàn)的方法，包括：基于經(jīng)由用戶界面接收的第一數(shù)據(jù)來生成定義機械組件的一部分的部分設(shè)計，基于經(jīng)由用戶界面接收的第二數(shù)據(jù)確定與部分設(shè)計相關(guān)聯(lián)的設(shè)計標準集，基于部分設(shè)計和標準集經(jīng)由一個或更多個處理器執(zhí)行的一個或更多個操作生成問題定義，以及基于問題定義使得經(jīng)由一個或更多個處理器基于優(yōu)化算法執(zhí)行的一個或更多個附加操作生成設(shè)計選項集，其中，設(shè)計選項集中包括的每個設(shè)計選項包括源自于部分設(shè)計并滿足設(shè)計標準集的不同的機械組件。[0016]本文描述的技術(shù)的至少一個優(yōu)點是，可以基于經(jīng)由用戶界面生成的問題定義，將編程技術(shù)應(yīng)用于生成設(shè)計選項。因此，用于機械組件的常規(guī)手動設(shè)計過程可以很大地自動[0017]附圖的簡要說明[0018]為了可以詳細地理解本發(fā)明的上述特征的方式，可以通過參考實施例來對本發(fā)明進行更詳細的描述，該實施例在上面簡要地概述了，其中一些實施例在附圖中示出。然而，應(yīng)注意，附圖僅示出了本發(fā)明的典型實施例，因此不應(yīng)視為對其范圍的限制，因為本發(fā)明可以允許其他等效實施例。[0019]圖1示出了被配置為實現(xiàn)本發(fā)明的一個或更多個方面的系統(tǒng)；[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的圖1的設(shè)計引擎的更詳細的圖示；[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的圖1的用戶界面的更詳細的圖示；[0022]圖4是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的圖1的設(shè)計選項之一的示例性圖示；以及[0023]圖5A-圖5B闡述了根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的用于自動地生成機械組件的設(shè)計選項的方法步驟的流程圖。具體實施方式[0024]在以下描述中，闡述了許多具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的更透徹的理解。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是，可在沒有這些具體細節(jié)中的一個或更多個的情況下實踐本發(fā)明。[0025]如上所述，采用設(shè)計機械組件的常規(guī)方法，設(shè)計人員基于直覺和經(jīng)驗以即席(adhoc)方式制定設(shè)計問題。由于此常規(guī)設(shè)計過程不會產(chǎn)生任何定義設(shè)計問題的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，因此一般而言，編程技術(shù)(尤其是生成式設(shè)計算法)無法應(yīng)用于生成機械組件的設(shè)計。[0026]為了解決這些問題，本發(fā)明的實施例包括設(shè)計引擎，該設(shè)計引擎被配置為生成用于捕獲與設(shè)計問題有關(guān)的輸入數(shù)據(jù)的用戶界面?；诖溯斎霐?shù)據(jù)，設(shè)計引擎然后生成形式化的問題定義，其可以由目標驅(qū)動的優(yōu)化算法進行處理，以生成一系列潛在的設(shè)計選項。每個設(shè)計選項都描述了一機械組件，其代表了設(shè)計問題的潛在解決方案。這種方法的優(yōu)勢在6于，可以基于經(jīng)由用戶界面生成的問題定義，應(yīng)用編程技術(shù)來生成設(shè)計選項。因此，用于機械組件的常規(guī)手動設(shè)計過程可以很大地自動化。[0028]圖1示出了被配置為實現(xiàn)本發(fā)明的一個或更多個方面的系統(tǒng)。如圖所示，系統(tǒng)100包括耦連至云計算平臺160的計算設(shè)備110.計算設(shè)備110包括處理器120、輸入/輸出(I/0)設(shè)備130和存儲器140。[0029]處理器120包括被配置為處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行軟件應(yīng)用程序的任何技術(shù)上可行的硬件單元集。處理器120可以包括例如一個或更多個中央處理單元(CPU),一個或更多個圖形處理單元(GPU),一個或更多個應(yīng)用程序?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)及其任意組合。I/0設(shè)備130包括被配置為執(zhí)行輸入和/或輸出操作的任何技術(shù)上可行的設(shè)備集，包括顯示用戶界面(UI)134的顯示設(shè)備132、鍵盤136和鼠標138.I/0設(shè)備130可以進一步包括本文未示出的其他類型的輸入和/或輸出設(shè)備。存儲器140包括被配置成存儲數(shù)據(jù)和軟件應(yīng)用程序的任何技術(shù)上可行及其任意組合。存儲器140包括設(shè)計引擎142和數(shù)據(jù)存儲144。[0030]設(shè)計引擎142是軟件應(yīng)用程序，其當(dāng)由處理器120執(zhí)行時，執(zhí)行一系列操作以自動生成解決特定設(shè)計問題的機械組件設(shè)計。在這樣做時，設(shè)計引擎142首先生成然后渲染UI134以經(jīng)由顯示設(shè)備132顯示。UI134向最終用戶呈現(xiàn)(expose)一組圖形工具。最終用戶可以經(jīng)由顯示設(shè)備132與這些圖形工具交互，與鍵盤136、鼠標138和/或其他I/0設(shè)備130交互?；诮?jīng)由這些交互捕獲的數(shù)據(jù)，設(shè)計引擎142生成問題定義150。[0031]問題定義150是形式上(formally)描述上述設(shè)計問題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。給定的問題定義150可以指示機械組件的設(shè)計中應(yīng)包括的特定部件(component)、這些部件之間的任何物理關(guān)系、機械組件設(shè)計應(yīng)滿足的目標集、這些設(shè)計不應(yīng)違反的約束集以及在生成設(shè)計時要應(yīng)用的優(yōu)化參數(shù)。如下面結(jié)合圖2-圖5B更詳細描述的，設(shè)計引擎142執(zhí)行一系列操作以生成問題定義150。每個這樣的操作可以基于經(jīng)由單獨的圖形工具捕獲的數(shù)據(jù)來執(zhí)行，所述單獨的圖形工具經(jīng)由UI134呈現(xiàn)。[0032]一旦設(shè)計引擎142生成問題定義150,然后設(shè)計引擎142將該問題定義發(fā)送到云計算平臺160。云計算平臺160包括被配置為執(zhí)行各種類型的優(yōu)化算法的計算設(shè)備(未示出)。這些算法可包括多目標求解器，生成式設(shè)計算法，進化和/或遺傳算法，包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，機器學(xué)習(xí)模型以及用于為復(fù)雜的多變量設(shè)計問題生成解決方案的任何其他類型的面向目標的編程(programmatic)過程。在一個實施例中，云計算平臺160的功能由設(shè)計引擎142實現(xiàn)。[0033]云計算平臺160處理設(shè)計問題150,然后通過生成式設(shè)計過程迭代地生成一個或更多個設(shè)計選項170。給定的設(shè)計選項170表示機械組件的設(shè)計，該機械組件由一組特定部件組成，這些特定部件以滿足問題定義150中指示的目標而不違反問題定義150中指示的約束的特定方式耦合在一起。[0034]根據(jù)到目前為止簡要描述的技術(shù)，設(shè)計引擎142和UI132為機械組件的設(shè)計人員提供了輔助將設(shè)計問題制定為結(jié)構(gòu)化問題定義的工具?；诮o定的問題定義，可以執(zhí)行一個或更多個優(yōu)化算法以生成表示相關(guān)設(shè)計問題的解決方案的多個設(shè)計選項。因此，設(shè)計引擎142代表了對生成機械組件的常規(guī)方法的技術(shù)改進，因為以所述方式生成問題定義允許7以編程方式生成多個設(shè)計選項。下面結(jié)合圖2更詳細地描述設(shè)計引擎142。[0035]圖2是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的圖1的設(shè)計引擎的更詳細的說明。如圖所示，UI引擎142包括元素模塊200、輸入模塊210、標準模塊220、參數(shù)模塊230、圖形模塊240和定義生成器250。元素模塊200、輸入模塊210、標準模塊220和參數(shù)模塊230被配置為與圖形模塊240相互操作以生成UI134的不同部分。[0036]特別地，元素模塊200從數(shù)據(jù)存儲144中讀取元素庫202,然后經(jīng)由UI134向最終用戶顯示一組元素。該組元素可以包括部件，諸如實心本體(solid及各種類型的接頭和可能與機械組件相關(guān)聯(lián)的其他零件?；谧罱K用戶與UI132的交互，設(shè)計引擎142識別要包括在云計算平臺160生成的任何設(shè)計選項170中的元素集的選定子[0037]輸入模塊210從數(shù)據(jù)存儲144讀取輸入表達式212,然后經(jīng)由UI134向最終用戶顯示一組默認表達式。這些表達式可以包括數(shù)學(xué)關(guān)系，該數(shù)學(xué)關(guān)系指示施加到所選元素的特定力。經(jīng)由與UI132的交互，最終用戶可以編輯輸入表達式212并添加新的輸入表達式，如下面結(jié)合圖3更詳細地描述的。[0038]標準模塊220是被配置為從數(shù)據(jù)存儲144讀取預(yù)設(shè)標準322,然后經(jīng)由UI132將這些預(yù)設(shè)標準呈現(xiàn)給最終用戶的軟件模塊。這些標準可以包括設(shè)計選項170要滿足的目標函數(shù)以及這些設(shè)計選項不應(yīng)違反的約束。經(jīng)由與UI132的交互，最終用戶可以編輯預(yù)設(shè)標準222并添加新的標準，如下面結(jié)合圖3更詳細地描述的。[0039]參數(shù)模塊230是被配置為從數(shù)據(jù)存儲144讀取參數(shù)默認值232,然后經(jīng)由UI132將這些默認值呈現(xiàn)給最終用戶的軟件模塊。參數(shù)默認值232包括與云計算平臺160執(zhí)行的優(yōu)化算法相關(guān)聯(lián)的輸入?yún)?shù)的默認值，其包括最大數(shù)目的迭代和將合并到設(shè)計選項170中的最大數(shù)目的部件等等。經(jīng)由與UI132的交互，最終用戶可以編輯參數(shù)默認值232并添加新的優(yōu)化參數(shù)，如下面結(jié)合圖3更詳細地描述的。[0040]一般情況下，上面討論的各個模塊中的每個模塊生成UI134的不同部分，并且在這樣做時，向最終用戶呈現(xiàn)允許捕獲特定數(shù)據(jù)的不同工具?？梢曰谙惹安东@的數(shù)據(jù)以順序的方式捕獲數(shù)據(jù)，因此設(shè)計引擎142可以執(zhí)行一系列操作，其中一個操作取決于先前操作的輸出。例如，元素模塊200可以生成所選擇的元素子集，以包括在設(shè)計選項170中，如上所述，然后輸入模塊210可以接收一個或更多個輸入，以應(yīng)用于該子集中包括的一個或更多個[0041]在捕獲了上面討論的各種輸入數(shù)據(jù)后，UI134將該輸入數(shù)據(jù)提供給定義生成器250.然后，定義生成器250生成問題定義150并將該問題定義發(fā)送到云計算平臺160,以啟動設(shè)計選項170的生成。以這種方式，設(shè)計引擎142的每個模塊可以在總體過程中執(zhí)行不同的步驟，以生成問題定義150,然后獲得設(shè)計選項170。[0042]設(shè)計問題的示例性制定[0043]圖3是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的圖1的用戶界面的更詳細的圖示。如圖所示，UI134包括定義面板300、部件面板310、接頭面板320和設(shè)計空間330。設(shè)計空間330包括部分設(shè)[0044]定義面板300是被配置為收集與要經(jīng)由機械組件的生成來解決的設(shè)計問題有關(guān)的輸入的交互區(qū)域。定義面板300通常存儲由上述定義生成器250用來生成問題定義150的數(shù)8據(jù)，包括部分設(shè)計340的各種屬性。設(shè)計引擎142基于最終用戶與部件面板310和接頭面板320的交互來生成部分設(shè)計340。[0045]部件面板310包括可以被合并到部分設(shè)計340和為機械組件生成的任何設(shè)計選項170中的部件類型集。這些部件類型可以包括剛體、梁、彈簧和阻尼器，以及的端口，以及其他類型的部件。最終用戶可以經(jīng)由添加按鈕312從可用部件類型庫中選擇要包括在部件面板310中的部件類型。當(dāng)?shù)厣稍O(shè)計選項170時，云計算平臺160只能將這些所選部件類型合并到給定設(shè)計選項170中?；谧罱K用戶與部件面板310的交互，設(shè)計引擎142將特定部件包括到部分設(shè)計340中。基于最終用戶與設(shè)計空間330的交互，設(shè)計引擎142布置這些部件。UI134還可以通過向UI134輸入描述這些附加部件類型的動態(tài)行為的數(shù)學(xué)表達式來允許最終用戶定義附加部件類型。[0046]接頭面板320包括一組接頭，這些接頭可以合并到部分設(shè)計340和為機械組件生成的任何設(shè)計選項170中。這些接頭類型可以包括固定接頭、球形接頭和銷釘(pin)接頭，以及其他類型的接頭。最終用戶經(jīng)由添加按鈕322從可用接頭類型庫中選擇要包括在接頭面板320中的接頭類型。當(dāng)?shù)厣稍O(shè)計選項170時，云計算平臺160可以僅合并這些選定的接頭類型?；谧罱K用戶與接頭面板320的交互，設(shè)計引擎142確定要包括在部分設(shè)計340中的特定接頭。然后，設(shè)計引擎142可以基于最終用戶與設(shè)計空間330的交互來布置這些接頭。在一個實施例中，UI134允許最終用戶通過向UI134輸入描述這些附加接頭類型的動態(tài)行為的數(shù)學(xué)表達式來定義附加接頭類型。[0047]基于最終用戶與部件面板310、接頭面板320和設(shè)計空間330的交互，設(shè)計引擎142生成部分設(shè)計340,以包括元素(部件和/或接頭)的集合。在所示的示例中，部分設(shè)計340包括底盤342、端口344、彈簧346和356、車輪348和358以及端口350和360。端口350和360具有施加的特定載荷，如圖所示。部分設(shè)計340可以反映汽車的設(shè)計。這些各種元素在概念上形成了設(shè)計選項170的骨架。當(dāng)?shù)厣稍O(shè)計選項170時，云計算平臺160使用部分設(shè)計340作為起點來約束進一步的設(shè)計迭代。[0048]在一個實施例中，設(shè)計引擎142經(jīng)由UI134提供對機械組件的預(yù)配置設(shè)計和部分設(shè)計的設(shè)計庫的訪問。該設(shè)計庫可以存儲在數(shù)據(jù)存儲144中，并基于先前的最終用戶與UI134的交互進行填充。最終用戶可以經(jīng)由UI134瀏覽設(shè)計庫，然后選擇一個或更多個設(shè)計或部分設(shè)計，以在生成式設(shè)計過程期間輸入到云計算平臺160.如果選擇了完整的設(shè)計，則設(shè)計引擎142可以啟動優(yōu)化來修改該設(shè)計的參數(shù)，以滿足設(shè)計標準。如果選擇了部分設(shè)計，則設(shè)計引擎142可以啟動優(yōu)化來將附加元素合并入設(shè)計中，然后優(yōu)化那些部件的參數(shù)以滿足設(shè)計標準。[0049]在操作中，設(shè)計引擎142處理部分設(shè)計340(或從設(shè)計庫中選擇的預(yù)配置設(shè)計),然后用與部分設(shè)計340相關(guān)的各種數(shù)據(jù)填充定義面板300,所述各種數(shù)據(jù)包括元素302和輸入304。元素302列出部分設(shè)計340中包括的所有部件和接頭以及與那些元素相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)。例如，元素302可以指示底盤342,并且還指示耦合至該底盤的端口344。輸入304包括描述施加到部分設(shè)計340中包括的端口上的載荷的表達式。這些表達式可以包括常數(shù)值、時變函數(shù)或力的任何其他數(shù)學(xué)公式化的描述。[0050]設(shè)計引擎142還用標準306填充定義面板300。那些標準可以包括目標函數(shù)和約束表達式。給定的目標函數(shù)可以具有任何數(shù)學(xué)上可行的形式，盡管目標函數(shù)通常定義為等式。9每個目標函數(shù)指示任何設(shè)計選項170都應(yīng)滿足的目標。例如，給定的目標函數(shù)可以指示底盤342隨時間的位移應(yīng)等于特定的時變函數(shù)。最初，標準306可以包括以上結(jié)合圖3描述的預(yù)設(shè)標準222。[0051]盡管約束通常采取不等式的形式，但是給定的約束表達式可以具有任何數(shù)學(xué)上可行的形式。每個約束表達式指示任何設(shè)計選項170都不應(yīng)違反的約束。例如，給定的約束表達式可以指示底盤342的位移不應(yīng)超過特定值。最終用戶可以直接指定標準322中包括的目標函數(shù)和約束表達式，或者從可用選項庫中選擇預(yù)設(shè)目標和約束。在所示示例中，選擇了目標“Comfort-1”和約束“Comfort-2”。[0052]設(shè)計引擎142還用優(yōu)化參數(shù)308填充定義面板300。優(yōu)化參數(shù)308是輸入值，當(dāng)?shù)厣稍O(shè)計選項170時，這些輸入值控制由云計算平臺160執(zhí)行的優(yōu)化算法的執(zhí)行。在所示的示例中，優(yōu)化參數(shù)308指示要包括在設(shè)計選項170中的元素的最大數(shù)目、算法迭代的最大數(shù)目以及深度/寬度(D/B)搜索比率。熟悉算法優(yōu)化的人員將理解，其他參數(shù)也可以括在優(yōu)化參數(shù)308中。[0053]經(jīng)由與最終用戶的交互，UI134捕獲與機械組件設(shè)計問題相關(guān)聯(lián)的大量數(shù)據(jù)。設(shè)計引擎142執(zhí)行一系列相關(guān)操作以處理該數(shù)據(jù)。例如，設(shè)計引擎142可以處理最終用戶輸入，以生成部分設(shè)計340中指示的所選元素的物理布置。然后，基于元素的物理布置，基于最終用戶與定義面板300的交互生成對該布置內(nèi)的特定元素的各種輸入?；诮?jīng)由UI134捕獲的數(shù)據(jù)，設(shè)計引擎142然后生成如圖1所示的問題定義150。同樣，問題定義150是形式上表示設(shè)計問題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?；趩栴}定義150,云計算平臺160生成設(shè)計選項170。每個設(shè)計選項170是部分設(shè)計340的擴展，并且在經(jīng)受經(jīng)由定義面板300指示的輸入304時，遵守(adhereto)經(jīng)由定義面板300指示的各種標準306。圖4示出了示例性設(shè)計選項170。[0054]圖4是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的圖1的設(shè)計選項之一的示例性圖示。如圖所示，設(shè)計選項170包括以上結(jié)合圖3討論的部分設(shè)計340中包括的各種元素，并且還包括經(jīng)由迭代優(yōu)化引入的附加元素。這些元素包括梁400、彈簧402以及阻尼器406和416。同樣，部分設(shè)計340表示用于生成給定設(shè)計選項170的起點，因此，在部分設(shè)計340中找到的任何元素也應(yīng)包括在給定設(shè)計選項170中。[0055]在優(yōu)化期間，云計算平臺160實現(xiàn)生成式設(shè)計過程，以將附加元素包括到部分設(shè)計340中。然后，云計算平臺160測試所得到的設(shè)計，以確定在設(shè)計遭受輸入302時對標準304的遵守水平?？梢砸赃M化的方式使用滿足標準304的成功設(shè)計，以告知進一步的設(shè)計迭代。[0056]總體上參考圖3-圖4,在生成UI134時，設(shè)計引擎142有利地向機械組件的設(shè)計人員提供了一組離散的交互工具，以輔助設(shè)計問題的制定?；谝幌盗凶罱K用戶與這些工具的交互，設(shè)計引擎142執(zhí)行相關(guān)的操作序列以生成問題定義150。由于設(shè)計引擎142生成問題定義150以表示設(shè)計問題，因此可以應(yīng)用編程技術(shù)來生成解決設(shè)計問題的多種可行設(shè)計選項。下面結(jié)合圖5以逐步的方式描述由設(shè)計引擎142實現(xiàn)的方法。[0057]圖5A-圖5B闡述了根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的用于經(jīng)由用戶界面生成問題定義的方法步驟的流程圖。盡管結(jié)合圖1-圖4的系統(tǒng)描述了方法步驟，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，被配置成以任何順序執(zhí)行方法步驟的任何系統(tǒng)都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。[0058]如圖5A所示，方法500從步驟502開始，其中設(shè)計引擎142基于經(jīng)由UI134捕獲的數(shù)據(jù)確定一組可用元素類型。那些元素類型可以包括機械組件，諸如實心本體或彈簧，以及接頭，諸如球形接頭。在步驟504,設(shè)計引擎142生成呈現(xiàn)該組可用元素類型的一個或更多個元素類型面板。例如，設(shè)計引擎142可以生成部件面板310或生成圖3-圖4所示的接頭面板320。在步驟506,設(shè)計引擎142生成部分設(shè)計，然后渲染包括該部分設(shè)計的設(shè)計空間。設(shè)計引擎142基于對一個或更多個元素的最終用戶選擇來生成部分設(shè)計。在步驟508,設(shè)計引擎142生成定義面板，以包括設(shè)計空間中包括的任何元素。[0059]在步驟510,設(shè)計引擎142經(jīng)由定義面板確定與設(shè)計空間中包括的端口相關(guān)聯(lián)的任何輸入表達式。這些輸入表達式可以包括對設(shè)計空間中的元素施加的時變載荷的數(shù)學(xué)描述以及其他表達式。在步驟512,設(shè)計引擎142經(jīng)由定義面板確定與設(shè)計空間中的任何元素相關(guān)聯(lián)的目標標準和/或約束標準。目標標準可以包括目標函數(shù)，而約束標準可以包括約束表達式。[0060]該方法在圖5B中繼續(xù)。在步驟514,設(shè)計引擎142確定用于配置優(yōu)化算法的參數(shù)。這些參數(shù)可以包括算法迭代的最大數(shù)目以及其他算法輸入。在步驟516,設(shè)計引擎142基于經(jīng)由設(shè)計空間和定義面板確定的數(shù)據(jù)來生成描述設(shè)計問題的問題定義。問題定義是具有可以由優(yōu)化算法處理的格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該格式可以反映在定義面板300中。在步驟518,設(shè)計引擎142將問題定義發(fā)送到云計算平臺以進行優(yōu)化。在步驟520,設(shè)計引擎142接收設(shè)計選項170,該設(shè)計選項解決了由問題定義描述的設(shè)計問題。在步驟522,設(shè)計引擎142渲染描繪包括在設(shè)計選項中的元素組件的圖形用于顯示。例如，設(shè)計引擎142可以渲染圖4中詳細示出的設(shè)計選項170。[0061]總之，設(shè)計引擎使機械組件設(shè)計過程的各個部分自動化。設(shè)計引擎生成用戶界面，該用戶界面呈現(xiàn)用于捕獲與設(shè)計問題相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)的工具?；谳斎霐?shù)據(jù)，設(shè)計引擎執(zhí)行各種操作以生成形式化的問題定義，該問題定義可以由目標驅(qū)動的優(yōu)化算法進行處理。目標驅(qū)動的優(yōu)化算法生成一系列潛在的設(shè)計選項。每個設(shè)計選項都描述了一個機械組件，其表示了設(shè)計問題的潛在解決方案。[0062]以上方法的至少一個優(yōu)點是，可以基于經(jīng)由用戶界面生成的問題定義，將編程技術(shù)應(yīng)用于生成式設(shè)計選項。因此，用于機械組件的常規(guī)手動設(shè)計過程可以很大地自動化。[0063]1.本發(fā)明的一些實施例包括一種用于為機械組件生成設(shè)計選項的計算機實現(xiàn)的方法，所述方法包括：基于經(jīng)由用戶界面接收的第一數(shù)據(jù)生成定義機械組件的一部分的部分設(shè)計，基于經(jīng)由所述用戶界面接收的第二數(shù)據(jù)確定與所述部分設(shè)計相關(guān)聯(lián)的設(shè)計標準集，基于所述部分設(shè)計和所述標準集，經(jīng)由一個或更多個處理器執(zhí)行的一個或更多個操作生成問題定義，以及基于所述問題定義，使得經(jīng)由所述一個或更多個處理器基于優(yōu)化算法執(zhí)行的一個或更多個附加操作生成設(shè)計選項集，其中，包括在所述設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項均包括源自于所述部分設(shè)計并滿足所述設(shè)計標準集的不同的機械組件。[0064]2.根據(jù)條款1所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述設(shè)計標準集指示應(yīng)該由包括在所述部分設(shè)計中的第一元素以及包括在所述設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項滿足的第一目標函數(shù)。[0065]3.根據(jù)條款1和2中任意一項所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述設(shè)計標準集指示不應(yīng)被包括在所述部分設(shè)計中的第一元素以及包括在所述設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項違反的第一約束表達式。[0066]4.根據(jù)條款1、2和3中任意一項所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述部分設(shè)計包11[0067]5.根據(jù)條款1、2、3和4中任意一項所述的計算機實現(xiàn)的方法，其中，所述部分設(shè)計還包括至少一個端口，所述至少一個端口被配置為將力傳遞至包括在所述部分設(shè)計中的第一元素。[0068]6.根據(jù)條款1、2、3、4和5中任意一項所述的計算機實現(xiàn)的方計包括固定接頭、球形接頭和銷釘接頭中的至少一個。用戶界面從可用元素類型的庫中接收對一種或更多種元素類型的選擇，其中包括在所述設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項僅包括所述一種或更多種元素類型?；惴òǘ嗄繕饲蠼馄骰蛏墒皆O(shè)計算法。成所述用戶界面的第一部分，其中所述第一數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第一部分接收，并且所述第一部分顯示包括在所述部分設(shè)計中的元素；以及生成所述用戶界面的第二部分，其中所述第二數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第二部分接收，并且所述第二部分顯示所述設(shè)計標準集?；诮?jīng)由所述用戶界面接收的第三數(shù)據(jù)，確定應(yīng)用于所述部分設(shè)計的第一元素的第一輸入；以及生成所述用戶界面的第三部分，其中所述第三數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第三部分接收，并且所述第三部分顯示所述第一輸入。[0073]11.本發(fā)明的一些實施例包括一種存儲程序指令的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，該程序指令在由處理器執(zhí)行時，使所述處理器通過執(zhí)行以下步驟來生成用于機械組件的設(shè)計選項：基于經(jīng)由用戶界面接收的第一數(shù)據(jù)，生成定義機械組件的一部分的部分設(shè)計；基于經(jīng)由所述用戶界面接收的第二數(shù)據(jù)，確定與所述部分設(shè)計相關(guān)聯(lián)的設(shè)計標準集；基于所述部分設(shè)計和所述標準集，經(jīng)由一個或更多個處理器執(zhí)行的一個或更多個操作生成問題定義；以及基于所述問題定義，使得經(jīng)由所述一個或更多個處理器基于優(yōu)化算法執(zhí)行的一個或更多個附加操作生成設(shè)計選項集，其中，包括在所述設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項均包括源自于所述部分設(shè)計并滿足所述設(shè)計標準集的不同的機械組件。[0074]12.根據(jù)條款11所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述設(shè)計標準集指示應(yīng)該由包括在所述部分設(shè)計中的第一元素以及包括在所述設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項滿足[0075]13.根據(jù)條款11和12中任意一項所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述設(shè)計標準集指示不應(yīng)被包括在所述部分設(shè)計中的第一元素以及包括在所述設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項違反的第一約束表達式。[0076]14.根據(jù)條款11、12和13中任意一項所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述部分設(shè)計包括實心本體、彈簧、阻尼器和梁中的至少一個。述部分設(shè)計還包括至少一個端口，所述至少一個端口被配置為將力傳遞至包括在所述部分設(shè)計中的第一元素。[0078]16.根據(jù)條款11、12、13、14和15中任意一項所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述部分設(shè)計包括至少一個接頭，所述至少一個接頭被配置為耦接在所述部分設(shè)計中包括的第一元素和第二元素之間。還包括以下步驟：經(jīng)由所述用戶界面從可用元素類型的庫中接收對一種或更多種元素類型的選擇，其中包括在所述設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項僅包括所述一種或更多種元素類質(zhì)，還包括：生成所述用戶界面的第一部分，其中所述第一數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第一部分接收，并且所述第一部分顯示包括在所述部分設(shè)計中的元素；生成所述用戶界面的第二部分，其中所述第二數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第二部分接收，并且所述第二部分顯示所述設(shè)計標準集；以及生成所述用戶界面的第三部分，其中所述第三數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第三部分接收，所述第三數(shù)據(jù)指示應(yīng)用于所述部分設(shè)計的第一元素的第一輸入，并且所述第三部分顯示所述第一輸入。介質(zhì)，還包括：基于經(jīng)由所述用戶界面捕獲的第四數(shù)據(jù)，確定輸入至所述優(yōu)化算法的第一優(yōu)化參數(shù)；以及生成所述用戶界面的第四部分，其中所述第四數(shù)據(jù)經(jīng)由所述第四部分接收，并且所述第四部分顯示所述第一優(yōu)化參數(shù)。[0082]20.本發(fā)明的一些實施例包括一種用于為機械組件生成設(shè)計選項的系統(tǒng)，包括：存于經(jīng)由用戶界面接收的第一數(shù)據(jù)，生成定義機械組件的一部分的部分設(shè)計；基于經(jīng)由所述用戶界面接收的第二數(shù)據(jù)，確定與所述部分設(shè)計相關(guān)的設(shè)計標準集；基于所述部分設(shè)計和所述標準集，經(jīng)由所述處理器執(zhí)行的一個或更多個操作生成問題定義；以及基于所述問題定義，使得經(jīng)由所述處理器基于優(yōu)化算法執(zhí)行的一個或更多個附加操作生成設(shè)計選項集，其中，包括在所述設(shè)計選項集中的每個設(shè)計選項均包括源自于所述部分設(shè)計并滿足所述設(shè)計標準集的不同的機械組件。[0083]在任何權(quán)利要求中記載的任何權(quán)利要求要素和/或在本申請中描述的任何要素的任何和所有組合，以任何方式，都落入本發(fā)明和保護的預(yù)期范圍內(nèi)。[0084]已經(jīng)出于說明的目的給出了各個實施例的描述，但并不意圖是窮舉性的或限于所公開的實施例。在不脫離所描述的實施例的范圍和精神的情況下，許多修改和變化對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見的。[0085]本實施例的各方面可以體現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計算機程序產(chǎn)品。因此，本公開的各方面可以采取完全硬件實施例、完全軟件實施例(包括固件、駐留軟件、微代碼等)或組合了在的各方面可以采取體現(xiàn)在一個或更多個計算機可讀介質(zhì)中體現(xiàn)的計算機程序產(chǎn)品的形式，所述計算機可讀介質(zhì)具有體現(xiàn)在其上的計算機可讀程序代碼。[0086]可以利用一種或更多種計算機可讀介質(zhì)的任何組合。所述計算機可讀