管路敷设是指在具有约束的环境中,规划一条从起点位置到终点位置满足约束的最优或较优路径。随着工业化的高速发展,管路在许多领域得到广泛应用。但是由于三维管路敷设空间复杂,约束条件严格,早期敷设主要依靠经验丰富的工程师手工完成,效率低下。随着CAD技术的发展,三维管路自动敷设成为可能,出现了许多高效算法,提高了敷设效率。但各种算法在实用性、复杂度或优化结果等方面都有一定的局限性,还没有形成一套完整的理论体系。本文提出一种适于三维管路敷设的改进的人工鱼群算法,该算法可有效降低复杂度,提高实用性。在单管路敷设阶段,首先根据约束条件建立单管路敷设优化模型;为简化敷设空间,建立栅格空间预处理模型。之后提出改进的人工鱼群算法,该算法将优化过程分为初步优化和深度优化两个阶段。在初步优化过程中为避免人工鱼盲目搜索,设置主方向作为启发信息;为避免陷入局部最优解,针对栅格预处理模型的特点,对人工鱼群算法的基本参数和基本行为进行改进。在深度优化过程中提出人工鱼的繁殖行为和吞食行为,来进一步优化结果。在多管路敷设阶段,针对多管路敷设的特点,首先建立多管路敷设的优化模型。然后对单管路敷设算法的启发信息进行改进;并将单管路敷设算法与小生境技术相结合,实现多管路协同敷设。为使敷设结果更适用于实际工程,需对三维管路进行干涉校验。文中提出了一种向量法来求解干涉问题,总结了各类判别标准来判断管路间的干涉情况。该方法既避免了复杂的投影变换又易于程序实现,可快速实现管路的干涉校验。最后利用UG/Open API功能设计三维管路自动敷设系统,验证所研究算法的实用性。