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组合机床与自动化加工技术 2025年第1期 143-149页

作者：张华殷俊鸿鄢威马峰江志刚朱硕武汉科技大学绿色制造工程研究院武汉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 武汉科技大学汽车与交通工程学院武汉430081

为解决拆卸序列规划(disassembly sequence planning, DSP)中存在的复杂模型构建难题、组合爆炸以及拆解深度决策不合理等问题,提出了一种基于知识图谱属性图模块化的改进方法实现废旧产品拆卸信息的获取,并提出了一种基于剩余回收效益... 详细信息

为解决拆卸序列规划(disassembly sequence planning, DSP)中存在的复杂模型构建难题、组合爆炸以及拆解深度决策不合理等问题,提出了一种基于知识图谱属性图模块化的改进方法实现废旧产品拆卸信息的获取,并提出了一种基于剩余回收效益评估的拆解序列与拆解深度综合决策方法。首先,通过分析废旧产品的拆卸特征以及产品内部零部件的信息和拆卸联接关系,构建支持拆解的模块化属性图模型;其次,采用组合赋权及改进的TOPSIS灰色关联分析法构建了零件回收综合评价模型的多属性决策模型,对产品综合内部零部件剩余回收效益进行排序;再次,提出了基于改进遗传-粒子群算法的完全拆解序列生成方法,并结合剩余回收效益值进行废旧产品零件的拆解深度决策。以废旧汽车动力电池包为例对上述模型和方法进行了验证,证明了该方法的可行性和高效性。

关键词：废旧产品知识图属性图模型零件回收综合评价拆卸序列优化拆卸深度决策

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基于PSO-LSTM的碳纤维增强聚合物铣削能耗预测

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组合机床与自动化加工技术 2025年第4期 52-57,65页

作者：张华张福童鄢威江志刚武汉科技大学绿色制造工程研究院武汉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 武汉科技大学汽车与交通工程学院武汉430081

碳纤维增强聚合物(CFRP)应用日益广泛,但由于材料的各向异性、高刚度、高比强度等特性使得其二次加工能耗影响因素较多,难以实现准确的预测。针对上述问题,提出了一种基于PSO-LSTM的CFRP铣削能耗预测方法。首先,基于正交试验方法设计了... 详细信息

碳纤维增强聚合物(CFRP)应用日益广泛,但由于材料的各向异性、高刚度、高比强度等特性使得其二次加工能耗影响因素较多,难以实现准确的预测。针对上述问题,提出了一种基于PSO-LSTM的CFRP铣削能耗预测方法。首先,基于正交试验方法设计了在不同进给量和切削速度下纤维取向为0°、30°、45°、75°的CFRP铣削实验,分析了不同加工参数对能耗的影响;构建了基于粒子群优化长短期记忆神经网络(PSO-LSTM)的预测模型,实现了CFRP铣削能耗的准确预测;最后,对所提模型和方法进行验证,相比于其他算法,所提方法通过性能评价指标MAE为1.972 82、R^(2)为0.998 72,RMSE=2.594 12,验证了该模型的有效性和优越性。

关键词： CFRP 铣削 PS0-LSTM 能耗预测

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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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基于速度可操作度的跳跃机构结构设计和优化

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机械传动 2025年第4期49卷 56-63,79页

作者：李陈佳瑞侯宇孙伟许艳涛王众玄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430065

【目的】跳跃机器人在当今移动机器人技术领域因其独特的优势而得到广泛研究,其结构设计对于提高机器人的跳跃性能具有重要意义,但目前跳跃机构存在结构复杂、稳定性和传速性能较差的问题。【方法】因此,设计了一种单自由度闭链六杆跳... 详细信息

【目的】跳跃机器人在当今移动机器人技术领域因其独特的优势而得到广泛研究,其结构设计对于提高机器人的跳跃性能具有重要意义,但目前跳跃机构存在结构复杂、稳定性和传速性能较差的问题。【方法】因此,设计了一种单自由度闭链六杆跳跃机构,并引入速度可操作度作为衡量机构传速性能的指标,利用粒子群优化算法对机构进行了优化。【结果】结果表明,优化后的机构跳跃速度相较优化前提高了21.76%,水平方向的跳跃距离和竖直方向的跳跃高度分别提升了48.00%和48.57%,验证了跳跃机构的合理性。

关键词：跳跃机构速度可操作度多优化准则优化目标

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基于双目视觉的铝合金件三维点云重建研究

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组合机床与自动化加工技术 2025年第2期 63-68页

作者：吕钦周诗洋万波为刘怀广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

针对传统三维立体匹配算法对光照不均、弱纹理图像误匹配率高导致三维重建点云误差大的问题,提出一种基于改进十字交叉域聚合的加强边缘梯度的立体匹配算法对表面易反光、纹理弱的铝合金件进行三维重建。首先,搭建双目立体视觉实验平台... 详细信息

针对传统三维立体匹配算法对光照不均、弱纹理图像误匹配率高导致三维重建点云误差大的问题,提出一种基于改进十字交叉域聚合的加强边缘梯度的立体匹配算法对表面易反光、纹理弱的铝合金件进行三维重建。首先,搭建双目立体视觉实验平台,并通过张正友标定法对测量系统进行标定;再根据提出的改进十字交叉区域代价聚合的立体匹配算法获取视差图和深度图;最后,将深度图转换为点云信息,并采用Open3D开源库重构铝合金件的三维信息。实验结果表明,提出的立体匹配算法能有效地降低误匹配率,重建出的铝合金件的三维点云孔径直径平均误差小于5%,可以为机械零件尺寸的快速测量提供参考。

关键词：双目视觉铝合金件立体匹配三维点云重建

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求解U型拆卸线平衡问题的多目标教与学优化

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组合机床与自动化加工技术 2025年第2期 229-235页

作者：李涛李梓响郑晨昱张子凯张利平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

考虑到在拆线问题中存在带有AND和OR优先关系的任务,结合最小化工作站数量、优化拆卸平衡、最小化危险程度和最小化需求度4个目标,建立了在U型布局下数学模型。由于U型的特殊布局,采用了基于操作排序的编码和解码来获得可行的操作方案... 详细信息

考虑到在拆线问题中存在带有AND和OR优先关系的任务,结合最小化工作站数量、优化拆卸平衡、最小化危险程度和最小化需求度4个目标,建立了在U型布局下数学模型。由于U型的特殊布局,采用了基于操作排序的编码和解码来获得可行的操作方案。同时,对教与学优化算法两阶段进行部分更改,在教师阶段扩大了教学因子的取值范围,在学习阶段也加入了教师来指导学生学习,并加入Q学习来选择适合的教学因子,提出了基于Q学习的多目标教与学优化算法,并用Pareto非劣解和拥挤度距离机制来处理多目标问题的解。为了验证所提出的算法性能,将该算法与另外4种多目标算法进行对比,测试结果表明所提出的算法的性能优于所比较的算法。

关键词： U型拆卸线 AND和OR优先关系教与学优化算法 Q学习

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基于耦合界面键合效应的石墨烯磨损研究

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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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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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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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