同轴静电雾化切削是一种新型绿色加工技术。在同轴静电雾化试验平台上，以碳纳米管-葵花油纳米流体为外流体，以碳纳米管-水纳米流体为内流体，分别进行了荷电、电润湿测试及铝合金6061铣削试验。试验结果表明：电压增大可改善同轴静电雾化荷电性能与复合液滴电润湿性能，使复合液滴更易进入切削区，从而降低切削力和切削温度；内流体流量增大，荷电性能提高，雾化稳定性降低；外流体流量增大，荷电性能降低，雾化稳定性提高；与外流体流量增大相比，内流体流量增大可更有效地降低切削力和切削温度。

针对复杂曲面精加工中普遍存在的工艺规划效率低、以往的加工实例数据难以有效重用的问题，构建了复杂曲面精加工工艺规划知识图谱。以UG软件中的CAM模块和相关知识为背景，首先进行类、对象属性和数据属性三方面的抽象，完成知识图谱模式层的交互式构建，其次按照模式层需要将复杂曲面精加工实例数据存入关系型数据库，然后运用R2RML语言映射工具Ontop调用数据库中的加工实例数据与预设模式层映射，构建出完整的复杂曲面精加工知识图谱，最终实现基于图数据库Neo4j的数据存储及可视化展示。该研究成果可用于知识图谱的精加工工艺规划及智能问答。

基于企业车间配送作业效率问题，对车间位置布局分配进行研究，提出了在仿真环境下基于遗传算法的自动导引车(Automated Guided Vehicle, AGV)泊位指派与物料箱箱位分配协调优化模型。首先，通过分析物料运输作业过程中AGV泊位指派与物料箱箱位分配对配送作业效率的影响，建立以AGV行驶路径最短、物料箱的数量最少，以及单位班次生产线总产量最大为优化目标的数学模型；其次，基于Plant Simulation仿真平台搭建生产线仿真模型，结合遗传算法对车间位置分配策略进行优化调整，得到AGV泊位与物料箱箱位分配的最优方案；最后，以某制造企业的备料中心为研究对象，通过实例验证了仿真环境下基于遗传算法的AGV泊位指派与物料箱箱位分配协调优化的有效性。为提高备料中心配送作业效率提供了可参考的模型和算法，对提高备料中心作业经济效益具有积极的作用。

针对云制造环境下外协服务资源组合如何优化选择这一难题，建立了以服务时间、服务成本、服务可靠性和服务可信性为优化目标的外协云服务组合优选模型。首先在改进非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)的基础上，引入融合邻域搜索与模拟退火(Simulated Annealing, SA)算法的局部搜索策略，提出一种混合多目标进化算法即NSGA-Ⅱ-SA算法对模型进行求解。然后采用考虑用户偏好的优选策略对算法结果进行优选，从而得出最符合用户需求的高质量外协云服务。最后结合企业实际案例，验证了优选模型的有效性和算法的可行性。

为了提高机器人手臂系统在饱和约束和电机故障下的控制精度，提出了一种最优容错控制策略。首先建立了机器人手臂故障模型，然后设计了故障观测器对故障值进行估计，并提出包含电机故障与饱和约束的性能指标，最终利用神经网络准确估计出性能指标，从而得到了最优容错控制策略。MATLAB环境下仿真结果表明，所设计的最优容错控制策略与自适应容错控制方法相比具有更优的控制效果，能够在0.2 s内稳定跟踪指令信号，最大跟踪误差仅为0.9°,同时输出力矩始终满足饱和约束要求，所设计的故障观测器能够在0.2 s内准确估计出故障值，最大估计误差仅为0.2 N?m,大幅提高了机器人手臂系统的控制精度。

近年来，软体机器人因其显著的特点而广受科研人员的青睐。软体机器人的运动主要来自于软体驱动器，因此研究适用的软体驱动器对其应用比较关键。基于波纹管设计了一种具有伸长运动的软体驱动器，通过有限元分析软件探讨了其主要结构参数对软体驱动器运动性能的影响，并采用一种改进的失蜡铸造法来制作软体驱动器；然后搭建试验平台对软体驱动器的性能进行测试。试验结果表明，驱动器的伸长量能达到83 mm,伸长率为79.8%,证明所设计的软体驱动器运动性能较好，制作成本低，为软体机器人更广泛的应用提供了可能性。

怠速启停系统在一定程度上解决了汽车尾气排放问题，但在交通拥堵状态下该系统会频繁工作，电子节气门必须具有更好的动态响应特性以适应该情况。考虑电子节气门的非线性环节，设计一种带增益分数阶PID的控制器。针对依赖于人工优化分数阶PID控制参数的问题，基于布谷鸟搜索(Cuckoo Search, CS)算法，提出能够自适应优化控制参数的策略，以降低电子节气门的响应时间和超调量。仿真结果表明，在频繁怠速启停过程中，与未控电子节气门响应特性相比，在经过CS算法优化后的带增益分数阶PID控制下，系统在急刹车过程中响应时间减小0.380 s,超调量降低10.03%。在低速状态下匀加减速过程中，响应时间减小0.377 s,超调量降低25.28%。

首先对某混合动力客车骨架进行了静力、模态和正面碰撞分析，将分析结果结合响应线性主效应图筛选出对碰撞时驾驶员处加速度、整车吸能、极限扭转工况的应力和一阶模态频率影响较大的构件，以筛选出构件的厚度作为设计变量，分别采用2种方案进行多学科优化，优化方案一是以整车质量最小为目标的单目标优化，优化方案二是以整车质量最小、整车吸能最大为目标的多目标优化。分析结果表明，优化方案二优化效果更好，整车质量减小了20.94%,整车吸能增加了19.54%,碰撞时驾驶员处加速度降低了29.09%,实现轻量化的同时还有效提高了碰撞安全性。

通过分析传统模糊PID控制器的不足之处，提出一种增强型多参数半主动悬架模糊PID控制器；与传统模糊PID控制器相比，该控制器可将路面条件变化考虑进去，并基于路面条件的变化实现变论域和PID控制器控制参数的二次调整，弥补了传统模糊PID控制器输入参数过于单一的缺点。建立了车辆二自由度1/4模型，并在Matlab/Simulink平台中建立相应的仿真模型；通过对被动悬架系统、模糊PID控制系统和增强型多参数半主动悬架模糊PID控制系统仿真分析，证明了增强型多参数半主动悬架模糊PID控制系统的先进性。

采用EDEM软件数值模拟了在无翅片，以及分别带有直翅片、直角翅片和弯角翅片的六棱柱滚筒冷渣机内灰渣颗粒的换热情况。六棱柱冷渣管内接圆半径为300 mm,长度为500 mm,壁厚为10 mm,滚筒转速为6 r/min,填充率为30%,初始温度为360 K;灰渣颗粒粒径d=4 mm,初始温度为1 200 K。通过分析六棱柱滚筒冷渣机内灰渣颗粒的运动轨迹、温度概率密度函数(Temperature Probability Density Function, T-PDF)和平均温度等实验结果，证明了增加翅片结构能够显著提高六棱柱冷渣管的换热效率，相对于无翅片的六棱柱冷渣管，带有直翅片、直角翅片和弯角翅片的六棱柱冷渣管整体换热效率分别提高了43%、57%和64%;设计出内部容积更大、并能将更多灰渣颗粒带到六棱柱冷渣管顶端的翅片，有可能进一步提高六棱柱冷渣管的换热效率。

针对一种抽油机换向机构中非完整齿轮-齿条部件，其结构强度关系整机安全性，且齿轮齿条传动会产生振动冲击，影响整机使用寿命，因此，对齿轮齿条传动进行接触分析，并研究齿轮齿条振动冲击的改善方案。利用有限元方法数值模拟齿轮齿条结构强度，分析摩擦对接触强度的影响；基于Adams软件仿真分析接触参数对啮合力突变的影响，提出齿廓修形改善啮合力突变的方案。结果表明，摩擦系数对齿轮齿条接触强度的影响较大，摩擦系数增大，齿面接触强度减小；直线修形渐开线齿廓改善啮合力突变的效果好，同时双圆弧齿廓也能减缓啮合力突变，但啮合力数值较大。研究为后续试验提供了参考依据。

根据核泵用不锈钢锁紧件实际应用需求，对不锈钢锁紧片弯曲成形进行数值模拟试验，并对实际生产的锁紧片进行厚度检测与研究。结果表明，该弯曲成形主要是拉-压为主应变的“收”的变形，耳部弯曲区域与中心弯曲区域交接的临界区域的节点的应变均位于安全变形区；弯曲变形区的厚度分布区域主要由厚度增加区域、厚度不变区域及厚度减薄区域组成，其厚度减薄区域中在周向位于弯曲减薄区域中间位置的节点厚度减薄率最大为10.9%,其他区域厚度减薄率相差不大；厚度增加区域的厚度减薄率为-1.6%。所有区域的厚度均满足厚度允许精度Δh=±0.25 mm的要求；实际截面厚度值与数值模拟试验中周向截面厚度值相差较小，其最大误差仅为4.1%,较好地预测了产品厚度。

为了保障输电铁塔螺栓连接的可靠性，基于试验方法对影响输电铁塔螺栓紧固特性的关键因素进行研究，以典型的输电铁塔用M16和M20规格6.8强度等级螺栓为研究对象，通过开展不同参数条件下螺栓的静态预紧力和振动条件下螺栓松动特性测试，确定影响螺栓静、动态紧固特性的主要因素。首先基于螺栓静态预紧力测试系统，研究了不同扭矩、表面粗糙度、表面镀锌以及润滑等因素对螺栓连接轴向静态预紧力的影响规律，结果表明，施工扭矩与螺栓静态预紧力近似呈线性关系，在相同施工扭矩下，表面镀锌会导致静态预紧力减小，而表面润滑可大幅提升预紧力；进而研究了螺栓连接在振动下的松动特性，基于横向振动试验机，研究振动幅值、频率以及初始预紧力等因素对螺栓松动特性的影响规律，明确不同条件下螺栓松动机制。试验研究结果表明，随着振动幅值增大，螺栓残余预紧力显著下降，但振动频率对螺栓动态特性影响微弱；对螺栓表面进行润滑会造成残余紧固力降低；此外，螺栓的松动概率和数据离散性随初始预紧力的增加而降低，这对预防输电铁塔用螺栓松动有着积极意义。

燃气调压站汇管的筒体和接管焊接是典型的马鞍形空间轨迹。由于筒体壁厚较大，需要多层多道焊接。目前筒体用等离子切割机开孔、筒体与接管人工点焊导致工件的精度较低，一致性较差，难以通过机器人示教实现自动化焊接。为了解决相贯线多层多道自动化焊接的工艺难题，分析了燃气调压站汇管的相贯线焊接工艺难点，设计了一套八轴联动的机器人焊接工作站，利用机器人离线编程软件对焊接轨迹进行了模拟以确定各模块的技术参数。焊接工艺试验表明，通过自主研发的激光视觉传感器对焊缝进行寻位后，系统识别焊缝真实轨迹与参数化编程建立的理论轨迹的偏差并匹配焊接工艺参数，焊缝质量满足客户工艺要求，大大提升了生产效率。

工件表面质量要求越来越高，工业机器人在对工件的表面进行抛光或毛刺处理时，接触力是影响质量的关键因素，为此开展了基于华数机器人二次开发平台的恒力控制系统研究。首先进行了系统总体结构的设计，然后阐述了力/力矩信息的采集处理过程，进行了传感器的标定及重力补偿，开发了PC端的恒力控制程序。实验结果表明，该恒力控制系统在复杂曲面力跟踪过程中可实时补偿机器人末端的位置偏差，达到恒力控制效果，运行稳定、可靠，具有一定的工程应用性。

为解决传统齿轮表面缺陷检测精度低、速度慢等问题，设计了一种基于通道和空间的注意力机制的齿轮表面缺陷检测方法。在YOLOv5s网络模型的基础上引入卷积注意力模块，对特征在通道维度和空间维度上进行融合增强，增强缺陷区域特征并抑制背景区域特征，提高小目标的检测精度；同时改进了非极大值抑制的后处理方法，改进后的方法(DIOU＿NMS)将预测框与真实框的重叠区域和2个框之间的中心点距离作为抑制原则，提升复杂背景下目标的检测精度。实验结果表明，该方法的平均精度均值mAP＿0.5为90.3%,相比YOLOv5s提升了1%,检测速度FPS为75 f/s,模型大小为14.8 MB,满足齿轮表面缺陷检测实时性和准确性的需求。

为实现对高速运动状态下的微通道扁管表面质量检测和自动剔料，设计了一种基于线阵相机的表面缺陷检测系统，该系统包括传动控制、图像采集及图像检测三大模块。为了实现扁管上下表面缺陷检测，先通过仿射变换和区域提取方法获得感兴趣区域，再统计比较灰度直方图，快速剔除表面强度缺陷；结合几何形状缺陷的光学特性，采用自动阈值分割法提取缺陷区域；通过分析连通域的灰度、几何形状特征来判别扁管左右表面是否存在缺陷。实验表明，系统能较好地实现对扁管表面缺陷的自动检测和剔除，实现机器换人。

为了提高滚动轴承故障诊断的准确性，实现对故障的精准定位，提出一种基于改进的自适应噪声的完备集成经验模态分解(Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise, ICEEMDAN)能量矩和修正型果蝇优化算法-概率神经网络(Modified Fruit Fly Optimization Algorithm-Probabilistic Neural Network, MFOA-PNN)的轴承故障诊断方法。首先利用ICEEMDAN算法对滚动轴承原始序列信号进行预处理，通过能量矩计算公式求取特征值，并将其作为PNN模型的输入；其次运用MFOA搜索PNN模型的最优平滑参数，通过建立MFOA-PNN模型诊断故障类别。实验表明，MFOA-PNN模型相比PNN模型的诊断准确性有所提高，准确率可以达到99.50%,提高了滚动轴承的经济性和安全性。

超声变幅杆是超声加工装备中的重要部件，现有的优化设计方法经验依赖性强、计算量大，共振频率会因节点法兰等产生偏移。提出了一次成型的参数化自动建模方法、自适应网格划分方法、超声性能分析判别算法及以差分进化算法为核心的优化设计方法。提出了基于Python语言和APDL语言的自动化设计系统。并以细长型带节点法兰贝塞尔曲线形变幅杆为例，进行了自动设计。设计结果及试验表明，共振频率偏移的消除率达98.7%,放大系数符合设计目标。在保证了超声性能的前提下，大幅节约了人力成本，缩短了超声加工设备的设计周期。

为了解决传统泵体口环人工检测、装配精度差的问题，构建了基于机器视觉的泵体口环装配系统平台。研究了基于机器视觉的泵体口环装配过程中的光源照明、工业相机和镜头选型及图像采集等关键问题。设计了泵体口环的位姿及尺寸参数的视觉检测算法，并探讨了泵体口环装配系统平台的硬、软件及装配流程。试验结果表明，提出的针对泵体口环装配工艺的视觉检测算法能够对图像中的泵体口环进行较精确的识别检测，对提高泵体口环装配工艺精度及柔性度具有现实意义。

推杆是电机与丝杠一体化设计的模块化单元，能够将电机的旋转运动转化为直线运动。设计了一种用于推杆装配的自动压装机。自动压装机的机械部分采用了十字滑台和两套电机结合滚珠丝杠-螺母副的传动机构，电控系统由三菱FX3U系列可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)、FX2N-10GM定位模块、FX3U-2HC高速计数模块和三菱GS2107触摸屏等电气元器件组成。自动压装机通过自动检测恒定推力下退让位移值并与允许值比对，能够限制压入力最大值并判断其是否合格。样机试用表明，通过将自动压装机装配与检测功能进行一体化设计，能够将装配效率从平均80件/(人?天)提高至252件/(人?天),装配返工率从5%左右降低至1%,在提升自动压装机推杆装配效率的同时能够提高装配自动化程度。

介绍了一种采用平行磁化的矩形磁钢的同步永磁联轴器(Synchronous Permanent Magnet Coupling, SPMC)。首先，将采用瓦形磁钢和矩形磁钢的SPMC的磁力线分布、气隙磁密及拉脱扭矩进行了对比分析研究；其次，研究了不同气隙工况下，磁极对数、磁钢厚度对采用矩形磁钢的SPMC拉脱扭矩的影响；然后，推导出了矩形磁钢取代瓦形磁钢时SPMC的磁钢节省率计算公式，并分析了磁极对数、磁钢外径及磁钢厚度对磁钢节省率的影响；最后，选择了4种不同参数的SPMC进行样机试制和试验验证。试验结果与仿真结果的对比分析进一步证明了有限元仿真计算结果的准确性以及矩形磁钢取代瓦形磁钢的完全可行性。

针对纸纱复合袋糊底过程中袋底喷胶工艺和贴阀工艺工作效率与自动化程度较低的问题，设计了一套喷胶贴阀控制系统。采用西门子S7-1200 PLC作为控制系统核心，利用TIA博途软件设计控制逻辑，实现对运动系统与气路系统的控制。采用西门子MP377人机界面对整个喷胶贴阀装置运行状态进行实时监测与控制。引入高速计数器功能，同时结合直线插补算法与位置补偿算法，以提高喷胶贴阀装置的工作效率和喷胶位置的准确性。实际运行效果表明：喷胶贴阀控制系统运行稳定，工作效率和自动化程度均较高。