作为船用柴油机装配过程中的重要一环,管路装配质量的好坏直接影响到船用柴油机的整体性能。装配路径规划能够实现管路装配性能预测与优化决策,对提高管路装配质量和装配效率具有重要意义。鉴于船用柴油机内部空间紧凑,装配环境复杂,管路的装配路径规划面临着许多难点和挑战。本文针对船用柴油机管路在复杂狭窄空间的装配路径规划问题进行了研究,具体研究内容如下:依据产品的MBD数据结构与管路装配过程中的数据信息需求,建立了管路的装配MBD信息模型;分析了四种CATIA二次开发工具的特点,通过优缺点比较,确定了将CAA作为路径规划系统的开发方式。通过对现有的通用管路建模标准与CATIA系统内置的管路建模规则进行集成,创建了适用于船用柴油机管路的建模规范;针对CATIA系统内置的管路类标准件库模块架构简单,标准件数量有限的问题,建立了用于产品装配的船用柴油机管路及其附件标准件库,将其作为船用柴油机路径规划系统的基础模块。利用CAA工具对装配路径规划技术进行了深入研究,实现了船用柴油机管路装配信息提取。对CATIA的默认位姿矩阵进行了形式变换,并实现了管路运动过程中的位姿矩阵变换。针对船用柴油机零部件多,内部空间复杂狭窄的特点,建立了装配约束自动识别功能,并以法兰为例进行了功能验证。通过对几种包围体进行性能比较,选用AABB包围盒作为柴油机管路装配路径规划的基本单元。针对船用柴油机复杂狭窄的装配环境,提出了一种基于目标偏向的双树RRT算法。该算法在双树RRT算法的基础上,引入了目标偏向的扩展策略,增加了扩展的方向性,使随机树可朝着采样点进行多步扩展。为保证双树扩展的平衡性,该算法对传统的双休交替扩展方法进行了改进,交换次序选择节点数少的树进行扩展。针对算法搜索到的有效路径节点过多,有“折回”现象的问题,利用分段线性拟合方法对算法进行了优化。通过仿真实验,证明该算法能够显著提高复杂狭窄空间下的路径规划效率和路径质量。基于以上研究,在CATIA平台下开发了船用柴油机管路及其附件的装配路径规划系统。利用CAA二次开发技术构建了管路及其附件标准件库、装配路径规划等功能模块,并将改进的RRT算法集成到CATIA环境下。以船用柴油机管路为例,进行了装配路径规划实例应用。