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基于混合微调大模型的变工况机械加工能耗预测方法

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计算机集成制造系统 2025年

作者：张华张美航鄢威江志刚朱硕马峰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冶金装备与控制技术教育部重点实验室武汉科技大学汽车与交通工程学院

针对现代机械加工中设备、环境、参数等非线性耦合强，以及工况数据分布极不均衡导致的能耗预测难题，提出了一种创新的基于混合微调大模型的变工况机械加工能耗预测方法。首先，设计了一种包括清洗、重构、扩展与抽样的数据预处理方法... 详细信息

针对现代机械加工中设备、环境、参数等非线性耦合强，以及工况数据分布极不均衡导致的能耗预测难题，提出了一种创新的基于混合微调大模型的变工况机械加工能耗预测方法。首先，设计了一种包括清洗、重构、扩展与抽样的数据预处理方法，构建了全工况与暂态工况能耗数据集，为模型训练提供了高质量数据输入。其次，提出了全参数微调（FPFT）和参数高效微调（PEFT）策略的两阶段混合微调技术，通过全工况能耗数据对大模型进行全参数微调训练，提高了模型的泛化能力和可解释性，同时利用暂态工况能耗数据对大模型进行参数高效微调，解决了变工况下的加工能耗预测难题。实验结果表明，相较于单独微调技术，所提方法在实验数据集上的性能指标MSE和MAE分别降低了70.42%和42.45%以上。与现行基于深度学习的能耗预测方法相比，所提方法更贴近实际变工况机械加工的能耗特性，展现出卓越的性能优势。所提方法可为大模型在机械加工领域的应用提供了有力支撑，展现了广阔的应用前景。

关键词：大语言模型混合微调变工况机械加工能耗预测

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基于耦合界面键合效应的石墨烯磨损研究

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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基于骨架特征点的路径规划算法

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

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

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

考虑任务难度的动力电池人机协作拆卸线平衡设计

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武汉科技大学学报 2025年

作者：孟成洁江志刚孟纪君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谷城东兴铸造有限公司

针对现有人机协作拆卸线工作站任务难度分配不均且拆卸任务分配不合理的问题，提出一种考虑任务难度的动力电池人机协作拆卸线平衡设计方法。首先，基于拆卸任务的特点和操作者的工作能力，对拆卸任务难度进行量化评价与分类，进而以最... 详细信息

针对现有人机协作拆卸线工作站任务难度分配不均且拆卸任务分配不合理的问题，提出一种考虑任务难度的动力电池人机协作拆卸线平衡设计方法。首先，基于拆卸任务的特点和操作者的工作能力，对拆卸任务难度进行量化评价与分类，进而以最小工作站数、空闲时间均衡度、任务难度均衡度和最大经济效益为优化目标构建拆卸线平衡模型。其次，提出一种混合北方苍鹰算法对模型求解。该算法基于问题离散化特点，设计勘探阶段和追逐阶段的位置更新操作，并融入鲸鱼优化算法中的包围行为和收敛因子，以提升算法的收敛速度和寻优精度。最后，以经典算例和某型号退役动力电池的拆卸为例，对所提模型与算法的有效性和优越性进行了验证。

关键词：动力电池拆卸线平衡人机协作北方苍鹰优化算法多目标优化

基于无人机果树冠层卷吸效应的窄弧扇形防漂移喷嘴设计

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农机化研究 2025年第1期47卷 79-86页

作者：李毅轩赵耀辉汪星星武汉科技大学机械自动化学院武汉430081 冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081

针对植保无人机对果树冠层喷洒易产生的药液漂移问题,结合植保无人机对果树喷洒时产生的卷吸效应和扇形喷嘴雾化原理,设计了一种窄弧扇形喷嘴结构,并通过对不同冠层压力损失系数下的喷洒过程进行仿真分析,得到最佳防漂移的窄弧扇形喷嘴... 详细信息

针对植保无人机对果树冠层喷洒易产生的药液漂移问题,结合植保无人机对果树喷洒时产生的卷吸效应和扇形喷嘴雾化原理,设计了一种窄弧扇形喷嘴结构,并通过对不同冠层压力损失系数下的喷洒过程进行仿真分析,得到最佳防漂移的窄弧扇形喷嘴结构参数。研究结果表明:喷嘴内径增大,液膜与液带结构趋于稳定,液滴分布均匀,沉积率呈先降后升趋势;冠层压力损失系数降低,粒径频谱宽度减小,但沉积率总体提高;对较厚冠层果树植保时,选择内径1.3 mm、狭缝宽度0.15 mm的喷嘴,防漂移性能较好;对较薄冠层果树植保时,选择内径1.03 mm、狭缝宽度0.2 mm的喷嘴,防漂移性能较好;采用窄弧扇形喷嘴的液滴频谱宽度>0.7,沉积率>94.1%。

关键词：植保无人机窄弧扇形喷嘴卷吸效应防漂移性能

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序贯联合奖励机制下考虑产品寿命周期的众包创新设计决策分析

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计算机集成制造系统 2025年

作者：刘春玲张国盼黎继子武汉纺织大学机械工程与自动化学院湖北省数字化纺织装备重点实验室武汉科技大学管理学院

“众包”作为一种基于“数字化”平台的创新模式，正成为当今关注的焦点。但如何从众包产品寿命周期视角对众包创新者进行连续激励研究极少。通过设计出“序贯联合奖励机制”——即“事前-事后奖励机制”，来研究在众包产品寿命周期不... 详细信息

“众包”作为一种基于“数字化”平台的创新模式，正成为当今关注的焦点。但如何从众包产品寿命周期视角对众包创新者进行连续激励研究极少。通过设计出“序贯联合奖励机制”——即“事前-事后奖励机制”，来研究在众包产品寿命周期不同阶段下序贯联合奖励机制的作用，将众包设计质量和众包产品价格决策结合起来，探讨和比较在市场竞争背景下，不同奖励机制对众包企业和众包创新者的效果。研究发现，在单纯“事前奖励机制”下的众包产品价格变化呈现出“反S”形，价格变化剧烈，而“序贯联合奖励机制”则价格变化表现为逐渐下降趋势；并且在成长阶段的早期，较高“事前奖励”使得早期的利润激增，但成长阶段的中后期以及成熟阶段，较高的“事前奖励”比例反而妨碍利润的增加；另外，在序贯联合奖励机制下，发现众包企业门槛销量延后至众包产品“成长阶段的早中期”设置，则更利于激励众包设计者持续改进后续和优化原先设计。

关键词：众包创新设计质量序贯联合奖励寿命周期成长期

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多电弧增材制造高强钢组织转变规律研究

机械工程学报 2025年

作者：何天英余圣甫周杰肖宇江汉大学智能制造学院华中科技大学材料成形与模具国家重点实验室武汉理工大学机电工程学院

多电弧增材制造技术是实现大型高强钢构件高性能、高效率增材制造的重要新途径。模拟了多电弧增材制造直壁温度场，研究了堆积金属多次热循环下的组织特点；分析了3种不同水平间距时构件的组织性能，探究了多电弧增材制造组织调控机理... 详细信息

多电弧增材制造技术是实现大型高强钢构件高性能、高效率增材制造的重要新途径。模拟了多电弧增材制造直壁温度场，研究了堆积金属多次热循环下的组织特点；分析了3种不同水平间距时构件的组织性能，探究了多电弧增材制造组织调控机理。通过研究发现多电弧增材时堆积金属可分为凝固区、粗晶区、正火区与稳定区四个区域，随着多电弧枪水平间距的增加，堆积金属热循环曲线出现双高温峰特征，高温停留时间增加，平均冷却速度减慢。当水平间距为10 mm时，冷却速度最快，形成以马氏体和上贝氏体组成的组织，堆积金属强度最高韧性较差；当水平间距为30 mm，由于填充电弧的复热作用，冷却速度有所降低，形成以铁素体和板条状无碳化物贝氏体组织的组织，强度下降但是韧性有所上升；当水平间距为50 mm，堆积金属冷却速度最慢，高温停留时间最长，奥氏体晶粒粗化，形成尺寸较大的组织，其强度和韧性均有所下降。因此通过控制电弧枪水平间距实现高强钢堆积金属微观组织控制。

关键词：多电弧增材制造高强钢温度场与热循环组织转变组织调控