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原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 66-75页

作者：郑云飞卢艳武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

石墨烯作为二维固体润滑材料,其超滑特性不仅是物理作用结果,其化学键结构机制下的摩擦化学现象,是深入理解石墨烯摩擦性能的关键.本文采用分子动力学(MD)方法构建了多重层数石墨烯增强不同粗糙形貌的金属基底模型,实现了其与金刚石尖... 详细信息

石墨烯作为二维固体润滑材料,其超滑特性不仅是物理作用结果,其化学键结构机制下的摩擦化学现象,是深入理解石墨烯摩擦性能的关键.本文采用分子动力学(MD)方法构建了多重层数石墨烯增强不同粗糙形貌的金属基底模型,实现了其与金刚石尖端滑动过程的动态分析,揭示了考虑尖端与石墨烯之间存在界面键时石墨烯层的理化耦合作用下的磨损机理.研究结果表明:当考虑金刚石尖端与石墨烯之间化学键合时,石墨烯发生磨损破裂的临界载荷相对于不考虑界面化学键时的值减小,这是由于界面键的形成会剥离石墨烯导致石墨烯断裂所致;金属基底的粗糙度也是决定石墨烯发生磨损破裂时临界载荷的重要因素之一,当粗糙度增大,临界载荷减小,同时通过增加石墨烯层的层数(增韧)来提高石墨烯发生磨损破裂失效的临界载荷.

关键词：石墨烯层界面键分子动力学磨损破裂

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基于改进多目标粒子群算法的可重构装配线调度

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组合机床与自动化加工技术 2025年第1期 234-240页

作者：董可欣李梓响郑晨昱张子凯张利平唐秋华武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

针对可重构装配线调度问题,构建了最小化重构成本、最小化生产负荷平衡和最小化物流平准化的多目标调度模型,设计了改进多目标粒子群算法。该算法采取了自适应调整策略和重启机制以保证种群多样性,帮助算法跳出局部最优。为了测试两种... 详细信息

针对可重构装配线调度问题,构建了最小化重构成本、最小化生产负荷平衡和最小化物流平准化的多目标调度模型,设计了改进多目标粒子群算法。该算法采取了自适应调整策略和重启机制以保证种群多样性,帮助算法跳出局部最优。为了测试两种改进策略的有效性,所提出算法与两种多目标粒子群算法进行对比实验,实验结果表明自适应调整策略和重启机制有效提升了多目标粒子群算法的性能。同时,将改进多目标粒子群算法与原始多目标粒子群算法、多目标模拟退火算法、多目标人工蜂群算法、多目标差分进化算法、基于分解的多目标进化算法、快速非支配遗传算法进行对比。对100个测试案例进行求解,在世代距离、指标和超体积率上均表明改进多目标粒子群算法优于对比算法,可实现多目标可重构装配线调度问题的高效求解。

关键词：可重构装配线计划排序多目标粒子群算法多目标优化

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深度强化学习求解动态柔性作业车间调度问题

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现代制造工程 2025年第2期 10-16页

作者：杨丹舒先涛余震鲁光涛纪松霖王家兵武汉科技大学冶金装备及其控制省部共建教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

随着智慧车间等智能制造技术的不断发展,人工智能算法在解决车间调度问题上的研究备受关注,其中车间运行过程中的动态事件是影响调度效果的一个重要扰动因素,为此提出一种采用深度强化学习方法来解决含有工件随机抵达的动态柔性作业车... 详细信息

随着智慧车间等智能制造技术的不断发展,人工智能算法在解决车间调度问题上的研究备受关注,其中车间运行过程中的动态事件是影响调度效果的一个重要扰动因素,为此提出一种采用深度强化学习方法来解决含有工件随机抵达的动态柔性作业车间调度问题。首先以最小化总延迟为目标建立动态柔性作业车间的数学模型,然后提取8个车间状态特征,建立6个复合型调度规则,采用ε-greedy动作选择策略并对奖励函数进行设计,最后利用先进的D3QN算法进行求解并在不同规模车间算例上进行了有效性验证。结果表明,提出的D3QN算法能非常有效地解决含有工件随机抵达的动态柔性作业车间调度问题,在所有车间算例中的求优胜率为58.3%,相较于传统的DQN和DDQN算法车间延迟分别降低了11.0%和15.4%,进一步提升车间的生产制造效率。

关键词：深度强化学习 D3QN算法工件随机抵达柔性作业车间调度动态调度

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欠驱动机械手爪设计及抓取接触力分析

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传感器与微系统 2025年第4期44卷 156-160,164页

作者：文陈杨邹光明顾浩文王众玄许艳涛武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081

传统的机器人末端夹持装置满足不了自动化生产中类型多样并具有不规则外形物资抓取和拣选要求,为了实现对该类特征物资的抓取,基于欠驱动原理设计了一种新型的七杆2自由度(2-DoF)欠驱动机械手爪。根据需求分析,通过变胞机构型综合得到... 详细信息

传统的机器人末端夹持装置满足不了自动化生产中类型多样并具有不规则外形物资抓取和拣选要求,为了实现对该类特征物资的抓取,基于欠驱动原理设计了一种新型的七杆2自由度(2-DoF)欠驱动机械手爪。根据需求分析,通过变胞机构型综合得到欠驱动机械手爪的手指机构,建立了手爪的运动学模型和接触力模型,并对手爪进行接触力封闭性分析,分析手爪能够抵抗的最大外力,进行欠驱动机械手爪抓取试验,使用Adams分析机械手爪的抓取运动过程和抓取接触力,结果表明:该手爪结构合理满足预期设计要求。

关键词：欠驱动机械手爪结构设计变胞机构型综合接触力分析力封闭性

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基于骨架特征点的路径规划算法

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武汉科技大学学报 2025年

作者：陈凯钱新博刘艺胡雨欣蒋林武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学机器人与智能系统研究院

采用Voronoi图算法进行路径搜索时需要重新生成一遍骨架图，且全局路径规划必须依赖所生成的骨架图。为了提高导航效率和路径质量，提出一种基于骨架特征点的路径规划算法。首先对构建的栅格地图进行二值化处理并应用开运算操作去除地... 详细信息

采用Voronoi图算法进行路径搜索时需要重新生成一遍骨架图，且全局路径规划必须依赖所生成的骨架图。为了提高导航效率和路径质量，提出一种基于骨架特征点的路径规划算法。首先对构建的栅格地图进行二值化处理并应用开运算操作去除地图中的毛刺和噪点，再针对处理后的地图进行骨架提取，然后遍历图像并利用凸优化理论获取骨架中的所有特征点，使得路径规划不再依据骨架图而是基于特征点，随后结合Dijkstra算法得出一条全新的从起始点到目标点的全局路径，最后利用贝塞尔曲线对规划出的路径进行平滑处理。多组仿真实验和实际环境实验的结果显示，本文算法所得路径的长度和转折次数较对比算法更少，机器人在导航过程中能更加高效地达到目标点。

关键词：路径规划机器人导航骨架图特征点 Voronoi图凸优化路径平滑

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电液伺服作动器静压支承的动态性能分析

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液压与气动 2025年第2期49卷 79-86页

作者：黄文哲陈新元武汉科技大学机械工程学院湖北武汉430081 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081

为提升电液伺服作动器中恒压式静压支承的抗偏载动态性能,构建支承抗偏载的动力学模型,分析了阻尼孔、环形间隙及支承腔尺寸对支承动态性能的影响。结果表明:支承腔初始压力为供应压力的50%时,支承能力最大,得到固定阻尼孔与可变间隙阻... 详细信息

为提升电液伺服作动器中恒压式静压支承的抗偏载动态性能,构建支承抗偏载的动力学模型,分析了阻尼孔、环形间隙及支承腔尺寸对支承动态性能的影响。结果表明:支承腔初始压力为供应压力的50%时,支承能力最大,得到固定阻尼孔与可变间隙阻尼的匹配关系。在活塞杆直径40 mm、径向偏载力2000 N条件下,采用直径0.3 mm、长度10 mm的阻尼孔和43μm单边间隙的封油面,可将15 L/min的作动器静压系统流量损耗控制在12%。活塞杆偏心超调量与支承腔体积和无偏心流量的比值呈正相关。当该比值超过11%时,活塞杆与缸壁接触,带来密封失效及运动卡滞的风险。研究结果为电液伺服作动器静压支承的优化设计提供了理论参考与设计依据。

关键词：静压支承电液伺服作动器抗偏载

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基于改进YOLOv8n的3D打印实时异常诊断算法

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机床与液压 2025年第7期53卷 177-183页

作者：金凯周敏胡佳乐李欢赵松怀武汉科技大学冶金装备及其控制省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院湖北武汉430081

针对3D打印过程中异常诊断实时性不足和准确度不高的问题,提出一种改进的YOLOv8n模型(DSW-YOLOv8n)。在骨干网络中引入动态蛇形卷积(DSConv),增强网络对3D打印中出现的拉丝等细长弯曲局部结构特征的提取能力。增加小目标检测层并融入SA... 详细信息

针对3D打印过程中异常诊断实时性不足和准确度不高的问题,提出一种改进的YOLOv8n模型(DSW-YOLOv8n)。在骨干网络中引入动态蛇形卷积(DSConv),增强网络对3D打印中出现的拉丝等细长弯曲局部结构特征的提取能力。增加小目标检测层并融入SA注意力机制,提升对小目标的异常检测能力。针对3D打印实时捕获图像质量低的问题,引入动态调整边界的Wise-IoU(WIoUv3)损失函数,降低对距离和纵横比等几何因素的惩罚,从而提高检测精度。最后,通过搭建实验平台,对所提模型进行性能验证。结果表明:DSW-YOLOv8n模型对3D打印异常检测精度和速度均优于Faster R-CNN、SSD和YOLOv5s等主流检测方法,其精度均值(mAP)达到了90.3%,较原始YOLOv8n模型提高了2.8%,平均帧率达到113帧/s,满足实时检测需求。

关键词： 3D打印实时异常检测 YOLOv8n 动态蛇形卷积小目标检测层

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基于学习辅助MOEA/D的混装作业车间批量流调度

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武汉科技大学学报 2025年

作者：杨旭阳唐秋华齐航余淑均武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学精密制造研究院中车长春轨道客车股份有限公司

混装作业车间中加工与装配阶段生产批量差异巨大，易造成在制品堆积、错装漏装，从而导致产品质量事故。本文以混装作业车间批量流调度问题为研究对象，构建混合整数线性规划模型，并提出一种基于学习辅助的多目标进化算法(LMOEA/D)求... 详细信息

混装作业车间中加工与装配阶段生产批量差异巨大，易造成在制品堆积、错装漏装，从而导致产品质量事故。本文以混装作业车间批量流调度问题为研究对象，构建混合整数线性规划模型，并提出一种基于学习辅助的多目标进化算法(LMOEA/D)求解该模型。首先，构造了两个神经网络代理模型，建立合作型初始化策略，以提升初始解性能；其次，基于强化学习设计交叉对象选择机制，自适应调整全局搜索空间；同时，基于目标导向构建四种邻域搜索算子，增强算法在指定目标空间的收敛能力。实验结果表明，与经典多目标算法相比较，本文算法在收敛性与多样性指标上有显著优势，有利于精准调控在制品库存、稳定生产过程。

关键词：混装作业车间调度批量流多目标优化神经网络强化学习

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恶劣环境下振动筛出料口异常状态自动检测方法

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武汉科技大学学报 2025年

作者：刘苏恒宁利川刘金波谭明琼杨金堂武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉科技大学精密制造研究院广东中南钢铁股份有限公司

选矿筛分车间内环境恶劣，导致振动筛出料口检测存在危险性高、效率低下以及远程监控平台难以建立等问题，为此提出一种机械装置与计算机视觉相结合的巡检方式，用于实现对出料口的自动化异常检测。首先搭建具有刚性伸缩结构的巡检机器... 详细信息

选矿筛分车间内环境恶劣，导致振动筛出料口检测存在危险性高、效率低下以及远程监控平台难以建立等问题，为此提出一种机械装置与计算机视觉相结合的巡检方式，用于实现对出料口的自动化异常检测。首先搭建具有刚性伸缩结构的巡检机器人平台，其目的是在搭载和保护相机的同时，还能实现自由灵活的近距离图像采样，同时设计了一种齿条换向件来减小伸缩管径向尺寸，以解决刚性材料引起的负载过大问题。其次，提出一种支持向量数据描述(SVDD)结合神经网络的图像识别模型，以LeNet网络为特征提取器，采用自编码器对LeNet进行预训练，以提高网络的收敛速度。实验结果表明，本文方法对出料口异常检测的准确率可达到98.7%，AUC值达到0.99，满足现场实际应用需求。

关键词：振动筛出料口异常检测巡检机器人 LeNet 支持向量数据描述

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基于多尺度广义自洽模型的耐火材料变温性能预测

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武汉科技大学学报 2025年第1期48卷 8-13页

作者：刘昌明李贤军王东烁熊琦武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081

针对耐火材料在高温工况下弹性模量的复杂非线性变化,从两相热膨胀系数失配导致的材料失效理论入手,借助多尺度广义自洽模型,提出了一种利用耐火材料各组分的热弹性性能对其变温过程中的宏观非线性行为进行预测的方法。以热压成型的玻璃... 详细信息

针对耐火材料在高温工况下弹性模量的复杂非线性变化,从两相热膨胀系数失配导致的材料失效理论入手,借助多尺度广义自洽模型,提出了一种利用耐火材料各组分的热弹性性能对其变温过程中的宏观非线性行为进行预测的方法。以热压成型的玻璃-球形氧化铝耐火材料为例,对其升温/降温过程中的弹性模量进行了预测。结果表明,预测值与实验数据基本相吻合,利用该方法预测两相耐火材料的热弹性性能能够得到较为精确的结果。

关键词：耐火材料广义自洽模型细观力学变温性能数值解析

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