通过对电化学车削加工(Electrochemical Turning, ECT)原理及其相关的工艺参数的研究，分析了快速转动的工件对保持工作间隙流场稳定的影响因素。并基于可实现无级调速的高速电机搭建试验平台，用单一因素试验分析了电化学车削TC4钛合金的各工艺参数对工件的材料去除率和表面粗糙度的影响。选取L16(44)正交表进行正交试验，基于田口方法进行分析，研究了电解液浓度、加工电压、工具直径和工件转速对工件材料去除率和表面粗糙度Ra的影响规律。经主效应分析，各加工参数对材料去除率影响因素大小依次为加工电压>工具直径>电解液浓度>工件转速。以材料去除率最大为目标的最佳工艺参数组合为加工电压20 V,电解液浓度250 g/L,工具直径2.0 mm,工件转速800 r/min。各加工参数对表面粗糙度影响因素大小依次为电解液浓度>工件转速>工具直径>加工电压。以表面粗糙度最小为目标的最佳工艺参数组合为加工电压15 V,电解液浓度200 g/L,工具直径1.0 mm,工件转速800 r/min。以材料去除率尽可能大...

金属结合剂金刚石砂轮(简称金属砂轮)具有优异的磨削性能，广泛应用于机械、电子和航空航天等领域。修锐作为金属砂轮修整关键工序之一，对于保证砂轮初始锋利性和工件磨削质量有着重要意义。针对金属砂轮的复杂形貌结构，提出了一种新的修锐评价指标。以W40型金属砂轮为研究对象，采用正交分析法，分析了金属砂轮转速、碳化硅砂轮(工具砂轮，简称GC砂轮)转速、GC砂轮粒度、单次进给量以及总进给深度对修锐效果的作用机理、影响趋势，优化了修锐参数。经过玻璃磨削验证，磨削质量、加工型面完整性得到明显改善。

以某公司工具电极混流生产车间为例，针对该自动化生产线的两类生产节拍平衡问题，以最大化生产平衡率和最小化最大完工时间为目标构建节拍优化数学模型，采用惯性权重系数和加速因子非线性收敛的粒子群优化算法进行求解，并通过生产实例验证优化效果。结果表明，改进后的粒子群优化算法能避免过早陷入局部收敛，搜索效率更快；优化后的生产线生产节拍缩短13.10%,生产线平滑系数降低8.18,生产线平衡率提高9.88%,设备利用率均得到不同程度提高；在设备配比为4∶2∶1时可满足新的产能需求，为生产线升级提供参考。

为了研究激光冲击熔化极活性气体保护焊(Metal Active-Gas welding, MAG)复合增材工艺规律，通过构建复合热源模型，对比研究激光加入前后电弧及熔池的变化，并通过改变激光功率参数，分别分析其对增材成形件宏观形貌、微观组织和力学性能的影响。结果表明，在激光的冲击作用下，电弧产生吸引和压缩现象，可提高电弧的稳定性和热源利用率、增加熔池内气体逃逸时间、细化成形件晶粒尺寸，以及提高成形件的力学性能。激光功率900 W为最佳工艺参数，此时增材成形件表面较为光滑、晶粒尺寸最小范围为5～16μm,平均显微硬度为(182.5±8.7)HV,抗拉强度为566 MPa,断后伸长率为10.35%,气孔率为0.74%。对比单电弧增材成形件，平均显微硬度、抗拉强度和断后伸长率分别提高了9.3%、13.4%、37.5%,气孔率减少了43.1%。

智能物料输送和上下料系统作为光伏硅片制造企业机械加工、物料转运和成品出入库的重要枢纽，对企业人力资源和运营成本的控制、机械加工工艺装备的高效利用以及产品良率的提升发挥着重要作用，然而现有光伏硅片制造企业机械加工工艺装备及自动上下料系统存在作业信息不透明、信息交互延迟严重等问题。针对以上现状，以单晶硅棒(简称晶棒)机械加工及自动上下料系统为研究对象，围绕单晶硅棒开方、磨倒及暂存工序自动上下料等工艺，开展基于数字孪生技术的系统性设计和实现。

为了减小机械臂在环境扰动、参数漂移和建模误差等影响下的轨迹跟踪误差，设计了基于积分终端滑模和变论域模糊补偿的组合控制器。采用拉格朗日方程建立了机械臂系统的动力学模型，制定了不确定因素影响下机械臂跟踪控制方案；设计的积分终端滑模控制器可以将系统初始状态限制在滑模面上，消除了控制过程的抖振并提高了跟踪速度；提出了自适应论域策略，该策略可以提高补偿力矩的输出细粒度，并将变论域模糊算法用于不确定因素补偿。经实验验证，变论域模糊补偿控制对关节1角位置的最大跟踪误差为0.103 rad,误差绝对均值为0.025 rad,对关节2角位置的最大跟踪误差为0.073 rad,误差绝对均值为0.012 rad,跟踪控制精度高于模糊补偿控制、RBF-BP控制和自适应鲁棒控制，验证了变论域模糊补偿控制方法的有效性和先进性。

针对已有几何子问题对工业机械臂逆运动学分析通用性差且计算效率低的问题，提出了一种全新的几何子问题，并基于此开展了6R机械臂逆运动学分析研究。首先，简要叙述了已有的经典Paden-Kahan子问题；然后，在总结已有子问题不足的基础上，提出了用于求解通用6R工业机械臂逆运动学的新几何子问题，即单点绕3个轴线顺序旋转，并给出子问题的求解步骤；进一步，基于旋量理论及所提出的子问题，给出了求解工业机械臂逆运动学解的流程；最后，通过仿真和物理实验，验证所提子问题对于不同类型的6R机械臂逆运动学求解的适用性，并与文献中的已有方法进行了对比分析。研究结果表明，与已有基于旋量理论的方法相比，对于含有/不含有肩部偏移、前两个关节轴线相交/不相交的各类工业机械臂逆运动学求解问题，所提方法在通用性及计算效率上更加优良，且能够有效应用于实际机械臂的实时轨迹控制。

针对传统三指机械手存在灵巧性较低、抓取姿态偏少且绝大多数难以获得较完整触觉估计的弊端，设计了一种基于滑块-摇杆机构的三指机械手。滑块-摇杆机构用于实现中节指骨和远节指骨的耦合运动，具有指尖力随手指弯曲程度增加而增大的特点，有利于三指机械手的稳定抓取；提出与传统偏航-俯仰型不同的翻滚-俯仰型掌指关节结构，用于手指的屈伸与转动，可丰富三指机械手的抓取姿态，提高其灵巧性；三指机械手整体结构设计便于触觉传感器及角度传感器的安装及走线，通过建立运动学模型，可获得所有触觉力的详细空间分布(位姿)信息，实现三指机械手的良好触觉估计。抓取姿态及抓取力实验证明，三指机械手具备良好的抓取性能及较高的实用价值；触觉估计实验证明，三指机械手可为未来机械手的精确控制提供充分的触觉信息。

电动汽车两挡AMT换挡过程中，在驱动电机扭矩卸载和恢复阶段，驱动电机扭矩变化速率对冲击度影响最为明显，而冲击度和换挡时间是对立的，为了平衡换挡时间和冲击度，提升换挡品质，提出一种基于工况预测的扭矩控制策略。采用欧几里得贴近度识别车辆实际行驶工况类型，建立径向基函数(Radial Basis Function, RBF)神经网络预测未来行驶车速信息；设计模糊控制器识别驾驶员期望换挡类型，在驱动电机扭矩卸载和恢复阶段，输出相应换挡类型的驱动电机扭矩变化速率。仿真分析和实车验证表明：基于工况预测的扭矩控制策略可根据预测车辆的实际行驶工况实时调整驱动电机扭矩卸载和恢复阶段的驱动电机扭矩变化速率，平衡换挡时间和冲击度，满足了驾驶员对换挡平顺性和动力性的需求，有助于实现换挡品质的提升。

为改善四轮驱动电动汽车在转向行驶工况下因车速较快导致的横向稳定性下降问题，提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)的自适应预测控制方法。在建立车辆三自由度模型、轮胎模型和驾驶员模型的基础上，通过结合模型预测控制和比例积分微分(Proportional Integral Derivative, PID)控制，设计了自适应预测控制器，以实现四轮驱动电动汽车横向稳定控制。通过CarSim软件与Simulink软件进行联合仿真，结果表明，与传统PID控制相比，自适应预测控制的侧向位移减小了7.9%,横摆角速度降低了37.5%,所提出的控制方法有效提高了期望路径的跟踪精度，改善了四轮驱动电动汽车在转向行驶过程中的横向稳定性。

为减轻车身重量，以某新能源车型前防撞梁为研究对象，分别采用单向碳纤维增强树脂基复合(Continuous Fiber Reinforced Polymeric, CFRP)材料和机织碳-玻混杂纤维增强树脂基复合(Carbon-Glass Fiber Reinforced Polymeric, C-GFRP)材料代替原铝合金(6082-T6)材料。基于三点静压工况，确定“凹”字形结构为新设计复合材料前防撞梁的截面形状。基于熵权TOPSIS法对C-GFRP复合材料前防撞梁进行多目标优化，结合正面低速碰撞仿真对比，确定了2种复合材料前防撞梁的最优铺层厚度和铺层角度，通过碰撞比吸能、最大侵入量和碰撞支反力峰值等性能参数对比，分析了2种复合材料前防撞梁各自的优势。

针对冷藏车制造企业应对产品大规模定制时设计效率低、人工设计工作量大以及历史设计资源利用率低等问题，研发了面向产品族的厢式冷藏车快速设计平台。通过企业产品数据管理系统预留接口实现订单数据与平台的无缝连接；以产品族为对象，运用参数化变型配置技术得到车厢厢体三维模型；对冷藏车关键承重部件——底架进行有限元分析优化，得到完整的冷藏车三维模型，并实现相应二维工程图的实时更新和输出。以企业厢式冷藏车某订单为例进行测试，测试结果表明，该平台能有效提高冷藏车的设计效率，降低成本。

以增材制造弯孔道工件为研究对象，采用固液两相磨粒流抛光技术对弯孔道内壁面进行抛光。基于Realizable k-ε模型的Mixture固液两相流模型对于不同的进口压力之下磨粒流精密抛光弯孔道内部的过程进行了数值模拟，并且通过正交试验探索了进口压力、磨料浓度及磨粒粒度等工艺参数对表面抛光质量的影响。试验结果表明，进口压力的增大有利于磨粒流对于增材制造弯孔道的内壁面进行更好的抛光；各个工艺参数对于磨粒流抛光增材制造弯孔道内表面粗糙度的影响从强到弱的顺序依次为进口压力、磨料浓度和磨粒粒度；最后通过试验得出了抛光的最佳工艺参数进口压力为6 MPa,磨料浓度为0.20,磨粒粒度为400目，表面加工质量得到了显著提高。

为了探究前后刀面微织构涂层刀具在不同切削速度下的切削性能变化规律，利用光纤式激光器在涂层刀具的前刀面和后刀面上分别制备出圆孔和直槽混合微织构，使用该刀具在38CrMoAl氮化钢上进行切削实验。结果表明，随着切削速度的增加，无织构刀具和前刀面织构刀具的切削温度变动范围不大，前后刀面混合微织构刀具的切削温度最大值比无织构刀具的切削温度最大值降低了13%～27%;织构刀具切削力的降低幅度，随着切削速度的增加而增加，相对于无织构刀具的切削力，其最大降幅近40%;在切削速度为80 m/min时，织构刀具对应的表面粗糙度值几乎相等，在其他切削速度时，前后刀面织构刀具对应的表面粗糙度值均小于前刀面织构刀具对应的值，并且表面粗糙度值随着切削速度的增加而降低；振动信号结束段和起始段频谱幅值的变化范围随着切削速度的增加而变得明显。与无织构刀具相比，织构刀具在不同切削速度下均可以改善刀具的切削性能，特别是后刀面织构的存在，这种改善效果更加明显。

基于超音速火焰喷涂(High Velocity Oxygen Fuel, HVOF)技术，在7075高强铝合金表面制备出碳化钨(WC)颗粒来增强镍基合金的耐磨层，分别利用光学显微镜、扫描电镜对喷涂层及界面过渡区(Interface Transition Zone, ITZ)微观组织进行表征，技术制造分别使用显微硬度仪和万能试验机对喷涂层的显微硬度和抗剪强度进行测试，探求铝基复合制动盘超音速火焰喷涂工艺。结果表明，超音速火焰喷涂制备铝基复合制动盘的工艺参数为铝基合金表面WC颗粒含量为35%,氧油比约为3∶1,送粉量为80 g/min,喷涂距离为330 mm,入射速度为450 m/s,制动盘转速为7 r/min,氮气流量为10 L/min;铝基复合制动盘喷涂层微观组织为奥氏体基体上弥散分布着大量WC颗粒，致密度高达94%;喷涂层显微硬度约为1 500HV,剪切强度约为147.3 MPa,满足制动盘力学性能要求。

数显千分表零/部件制造和安装误差及使用磨损是影响其测量精度的主要因素。为了提高其精度，基于数显千分表的单片机嵌入式控制系统，提出采用北方苍鹰优化(Northern Goshawk Optimization, NGO)算法和贝叶斯正则化(Bayesian Regularization, BR)算法改进BP神经网络(NGO-BR-BP神经网络)的非线性测量误差软件补偿方法，并将其与基于BP神经网络、贝叶斯正则化BP神经网络的补偿模型进行了比较，论证了基于NGO-BR-BP神经网络的数显千分表非线性误差补偿模型具有较高的预测精度，且模型可靠性高、稳定性好。实验结果表明，在0～50 mm的测量范围内，所提出的方法可使最大误差降低到0.888 527μm,而没有补偿前的最大误差为5.626μm。在数显千分表的嵌入式系统中植入NGO-BR-BP神经网络以提高千分表的测量精度，是可行和有效的。

螺纹联接具有结构简单、拆装方便等特点，被广泛应用于高压开关驱动装置。通过材料成分分析、金相组织检验、机械性能试验、断口形貌分析和动态电阻应变试验等技术手段对工作运行7 120次发生断裂的35CrMo合金钢螺纹连杆进行研究。结果表明，35CrMo合金钢螺纹连杆的断口形貌呈疲劳断裂特征，其材料内部存在夹杂物缺陷；根据试验应力值进行螺纹连杆强度校核和疲劳寿命计算，其设计能够满足设备运行疲劳性能要求。35CrMo材料的夹杂物缺陷和螺纹根部表面缺口协同作用是导致螺纹连杆疲劳寿命缩短最终断裂的原因。

针对吸尘器电机振动引起噪声过大的问题，提出一种基于弹性联接的噪声抑制方法。首先，建立了吸尘器电机隔振系统模型；其次，对吸尘器电机罩进行了动力学分析，获得了电机罩在各阶谐振频率下的振型，揭示了电机罩易受振动影响的结构部位；最后，设计了电机振动抑制装置并对其关键零/部件进行了静力学分析。同时采用噪声测试仪对电机在不同转速下的整机噪声进行了测试。结果表明，所设计的电机振动抑制装置能有效抑制电机振动噪声，整体噪声最大降低了约4.5 dB。

针对目前在自动化加工站立不稳的圆瓶类产品的生产线中卧式圆瓶不干胶贴标机缺少能与前段工序进行稳定转送的进料装置问题，设计了一种变螺距螺杆的进料装置，该装置可将圆瓶由立姿转变至卧姿的运动状态且平稳输送至贴标机传送链。首先，根据实际供送状况选择四段组合式螺杆螺旋线开展设计计算；然后，对螺杆螺旋槽曲面的形成原理进行研究，设计圆瓶在进料装置的座体内行进的螺旋滑道，实现稳定转送进料装置的功能；最后，在SolidWorks三维软件中创建模型，完成该装置的样机制作并进行相对误差的检测，发现该装置出口速度与目标速度平均相对误差小于5%,且与贴标机传送链输送速度基本一致，该进料装置能满足实际生产的使用要求。

针对传统电机驱动的小型Stewart平台无法达到纳米级定位的问题，设计了一种基于压电陶瓷的并联六自由度平台。该平台采用球副连接、对称分布及单层结构的设计，起到提升小型Stewart平台的定位精度的目的。通过分析并联六自由度平台定位原理，构建了6个自由度的位姿控制模型。通过仿真软件进行有限元分析，同时，在实体样机上进行实验分析，验证位姿控制模型的正确性。分析结果显示：并联六自由度平台沿X、Y和Z方向的行程均为-13.48～13.99μm,沿U、V方向的行程均为-616.59～639.17μrad,沿W方向的行程为-406.02～391.68μrad。目标位移与实验结果的最大误差为3.71%,验证了位姿控制模型的正确性。

随着机器人技术的发展，关节型工业机器人凭借效率高、精度高及良好的环境适应性与工作稳定性优点而被广泛地应用于自动化工业之中。轨迹规划是提升工业机器人作业质量的有效途径。为全面了解现有轨迹规划研究方法，对各领域轨迹规划及优化研究进展进行全面综述。首先，简述了轨迹规划的流程并根据各种轨迹规划的原理进行分类，介绍了一般轨迹规划中多项式插值法和B样条插值法的研究现状；然后，针对能量、时间及冲击等不同因素的优化研究进行详细的归纳，并指出现有轨迹寻优算法的具体思路；最后，结合实际明确动态避障、强化学习下的轨迹规划、轨迹误差补偿与预测及多机器人协作轨迹规划将是今后的研究重点。