机械工程学报

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1. 变形轮爪构型无人平台结构优化与运动学分析

刘建峰, 孟庆凯, 舒用杰, 柯志芳, 刘城, 魏巍

机械工程学报 2025, 61 (19): 91-100. DOI: 10.3901/JME.2025.19.091

摘要（318）

PDF（pc）（628KB）（9741）

针对陆空两用无人平台的在复杂楼宇行驶环境中难以穿行且越障能力有限的问题，提出了一种具有大展开比特征的高通过性变形轮爪构型无人平台，可从圆轮状态切换至轮爪状态。然后建立以变形轮变形触发力矩和压力角均值最小为目标的结构参数优化模型，采用二次序列规划法(SQP)对该约束优化问题进行求解。此外，基于对单个变形轮的周期性运动分析，搭建了无人平台整机运动学模型，并通过多体动力学仿真和动作捕捉试验对理论模型进行了验证。结果表明，相较于优化前的初始结构，优化后的变形触发力矩降低了20%，压力角均值下降了38.5%，优化后的触发力矩理论值与仿真结果的误差仅为6.25%。根据优化结果得到的无人平台整机位移与速度曲线与仿真及试验结果的趋势基本一致，变形轮爪式无人平台在展开比为2.0时可越过高度为500 mm的障碍物，为后续高通过性无人平台动力学模型和轨迹优化提供了理论基础。

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2. 磨料水射流加工技术研究现状及展望

王军, 景延延, 杜鑫豪, 郑李娟, 王成勇, 陈平

机械工程学报 2025, 61 (9): 46-77. DOI: 10.3901/JME.2025.09.046

摘要（731）

PDF（pc）（1287KB）（9138）

磨料水射流作为一种“冷柔”加工技术得到越来越广泛的应用，尤其在热敏及新型材料加工领域有很好的应用前景，是解决难加工材料零件制造难题最有效的技术之一。自磨料水射流加工技术问世以来，全球学者开展了大量的研究工作，对高压和超高压磨料水射流技术背后的科学问题取得了较好的理解，也使得磨料水射流加工成为比较成熟的先进制造技术。为了促进以后的研究和研发工作，分析、讨论和总结了磨料水射流加工领域前期的研究工作，涵盖高压水射流和磨料水射流的形成原理以及流场和冲击特性、射流冲击区的流体力学特性和能量传递规律、冲蚀导致的材料微观去除机理和宏观切口形成机理，以及新技术和新工艺，从理论、技术和工艺层面为后期研究提供支持。最后，对磨料水射流技术未来的发展以及研究方向提出作者的见解。

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3. 构建具身智能新范式：人形机器人技术现状及发展趋势综述

陶永, 万嘉昊, 王田苗, 熊友军, 王柏村, 张文博, 邓昌义, 陶雨, 杨赓, 魏洪兴

机械工程学报 2025, 61 (15): 121-147. DOI: 10.3901/JME.2025.15.121

摘要（1984）

PDF（pc）（922KB）（8892）

当前人形机器人技术正在加速演进，已成为全球科技创新与产业升级的新高地。在“人本智造”理念下，人形机器人作为具身智能的重要代表，具有广阔的发展前景。针对人形机器人技术多学科交叉、体系复杂与高度集成的特点，结合该领域的最新研究成果与发展动态，综述人形机器人的技术现状及发展趋势。首先，介绍人形机器人的定义与发展历程，从技术水平、产业格局、政策支持等方面描述国内外现状，对比总结典型技术发展特征与产品特色。重点剖析了核心零部件、环境感知与场景理解、步态控制与灵巧操作、具身智能与大模型、人机共融与交互、操作系统与工具链等关键核心技术，讨论其实现途径与当前研究进展。进而，介绍人形机器人在特殊服役环境、智能制造、家庭及社会服务等领域的典型应用，并探讨其在新兴应用领域的拓展潜力。进一步，围绕技术瓶颈和应用难题，分析当前人形机器人发展面临的主要挑战。最后，针对以人形机器人为代表的具身智能在多模态垂直大模型、高算力仿真训练平台以及安全与伦理等方面的发展趋势进行了展望。希望在总结把握人形机器人前沿技术发展动态的同时，为相关研究人士提供参考与启发，助力推动我国人形机器人技术进步与产业化发展。

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4. 面向认知赋能的人机协作：进展、挑战和展望

寇逸群, 杨晔, 刘颉, 胡友民, 李林, 俞百川, 徐家和, 胡中旭, 史铁林

机械工程学报 2025, 61 (3): 1-22. DOI: 10.3901/JME.2025.03.001

摘要（1533）

PDF（pc）（612KB）（5707）

在工业4.0向工业5.0的发展过程中，以人为本逐渐成为智能制造领域关注的焦点之一。当前的人机协作不仅强调要聚焦于技术的进步与效率的提升，更强调将人类的高阶认知思维与机器的计算能力相结合，实现认知赋能。基于此，梳理人机协作中认知赋能在交互感知、任务规划与执行、技能学习等关键领域的现有研究，揭示了多模态信息整合、任务推理、动态决策与技能知识表征的挑战。进一步，提出通过应用知识图谱构建的相关技术来支持人与其机器认知对齐的方法，以及通过应用知识图谱推理的相关技术来支持复杂环境下人机协作的任务优化和动态决策。在分析现有人机协作认知赋能研究局限性的基础上，展望未来智能制造环境下的深度认知协同的发展方向。

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5. 搅拌摩擦沉积增材制造机理及展望：机遇与挑战

申志康, 李冬晓, 孙中刚, 马良超, 刘小超, 田艳红, 郭伟, 侯文涛, 朴钟宇, 杨新岐, 李文亚

机械工程学报 2025, 61 (2): 56-85. DOI: 10.3901/JME.2025.02.056

摘要（1725）

PDF（pc）（1718KB）（5627）

航空航天、兵器等重大装备大型关键结构整体化设计和一体化制造已成为轻量化和服役性能的重要保障。增材制造作为实现创新结构的变革技术被广泛关注和应用，但高强铝合金、镁合金等轻质高强金属增材制造仍面临诸多挑战。搅拌摩擦以强塑性非熔化方式为此类合金高质量增材制造提供了新的思路和方法，并基于此形成了固相增材制造技术与装备。搅拌摩擦增材制造技术的突出优势迅速引发了全球范围的广泛关注和研究，但当前该技术的基础理论和沉积材料组织性能等尚待进一步厘清。系统梳理了搅拌摩擦增材制造领域的最新研究进展，全面评述了国内外在搅拌摩擦增材制造产热机制、材料流动行为、打印工具设计、工艺参数和组织性能等方面的研究成果及装备开发和工程应用现状。最后，展望了搅拌摩擦增材制造技术的未来机遇和发展趋势。

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6. 先进装备表面磁控溅射技术复合防护体系研究进展

赵立存, 王志远, 刘洋, 姜巍, 刘金娜

机械工程学报 2025, 61 (10): 36-65. DOI: 10.3901/JME.2025.10.036

摘要（343）

PDF（pc）（2199KB）（5523）

随着科技的发展，先进装备表面防护问题日益突出，尤其针对高精尖零部件表面的防护技术研究更是困扰众多研究人员的关键科学问题之一。现如今众多技术进步都依赖于创造具有增强性能的新型复合材料，其中磁控溅射技术由于对材料表面适配性强，元素选择多样，对于各类先进装备表面防护薄膜制备提供一个新的控制维度。因此，为进一步总结先进装备内部高精尖零部件防护需求，致力于改善装备表面防护难题，综述了磁控溅射薄膜沉积技术的最新进展，一方面，针对磁控溅射薄膜沉积过程变化机理、形成机制进行综述，明确靶材溅射对基体材料的性能影响，进一步分析时空间维度上薄膜沉积的可靠性；另一方面，详细论述各类装备表面防护薄膜的应用特色及成形行为。最后，结合磁控溅射镀膜技术的工艺特性，对磁控溅射薄膜沉积过程中的通量特征进行深入分析，并探讨影响薄膜沉积状态的微观结构、表面特性等因素。综上，本文总结先进装备表面磁控溅射镀膜技术的应用机理，并从磁控溅射镀膜组织结构、力学性能、服役性能的角度出发，结合磁控溅射镀膜技术的典型应用，综述了磁控溅射镀膜技术的发展趋势，以及对应用前景的优势和存在问题进行总结，并对磁控溅射镀膜技术的未来先进薄膜体系进行评估和展望。

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7. 几何特征演化驱动的多胞结构自支撑拓扑优化设计

吴紫俊, 肖人彬

机械工程学报 2025, 61 (17): 300-313. DOI: 10.3901/JME.2025.17.300

摘要（994）

PDF（pc）（818KB）（5109）

多胞结构是一类具有复杂孔洞特征且兼具特定力学性能的跨尺度结构。多胞结构在设计空间中几何特征的复杂拓扑关系，增加了其在制造空间中成形难度。本文为突破多胞结构的自支撑特性设计，提出基于几何特征演化的多胞结构设计方法。从几何特征出发，研究了杆单元的叠加组合方式，分析了杆单元空间位姿、单胞刚度矩阵、单胞密度之间的映射关系，建立了杆单元几何特征驱动的二维与三维单胞模型；结合拓扑优化方法，推导了多胞结构的灵敏度，构建了单胞匹配的多胞结构优化模型；结合胞体中杆单元的空间位姿，分析了单胞间共享杆单元以及单胞内独享杆单元的成形角分布范围，设计了杆单元成形角匹配的搜索算法，建立了具有自支撑特性的制造体素，实现了多胞结构的自支撑设计。最后通过二维悬臂梁与三维支架的优化实例，详细说明了多胞结构制造体素构建过程，并利用增材制造设备的模型切片软件，验证了所提方法的有效性，为多胞结构的自支撑设计提供了新的理论依据和方法途径。

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8. 基于磨削机理的表面形貌和粗糙度预测模型研究进展

彭飞, 张彦彬, 崔歆, 刘明政, 梁晓亮, 徐培明, 周宗明, 李长河

机械工程学报 2025, 61 (13): 327-359. DOI: 10.3901/JME.2025.13.327

摘要（409）

PDF（pc）（1983KB）（4190）

工件表面形貌和粗糙度是磨削加工的重要衡量指标，实现其精准预测对于精密制造的智能化转型升级尤为重要。然而，磨削工件表面创成是一个具有随机性的复杂物理过程，目前基于物理机制的模型预测精度亟待提升。基于此，通过考虑磨削过程的几何学和运动学，详细综述了工件表面形貌的预测模型与方法。首先，综述了包括随机平面方法在内的6种磨粒几何建模方法，探索了磨粒表征参数对拟真性的影响规律。其次，总结磨粒在砂轮表面位姿随机分布的数学模型，探索模型参数对磨粒的突出高度等参数的影响规律，并关联总结磨粒可控排布的砂轮的制备与修整方法。随后，分析了平面磨削、超声辅助磨削等不同磨削工艺的磨粒运动学模型，讨论在不同接触形式下磨粒与工件表面之间的相互作用机理，结合动态有效磨粒模型归纳了表面粗糙度的预测模型。最后，统计分析现有粗糙度模型预测误差，误差范围4.47%～37.65%、平均误差11.59%。为磨削表面形貌和粗糙度的精准预测提供新思路，能够为磨削机理与数据分析相融合的智能预测方法提供借鉴。

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9. 面向机械设备通用健康管理的智能运维大模型

雷亚国, 李熹伟, 李响, 李乃鹏, 杨彬

机械工程学报 2025, 61 (6): 1-13. DOI: 10.3901/JME.2025.06.001

摘要（3065）

PDF（pc）（920KB）（3844）

近年来，基于深度学习的各类机械设备健康管理模型取得了显著进展。然而，现有模型参数规模小，通常只能接受特定采频、转速、模态的数据，针对齿轮、轴承等特定零部件，执行监测、诊断、预测等特定任务，且难以适应新场景，缺乏持续进化能力。随着高端设备精密性、复杂度的不断提升，工业场景对高通用、易扩展、可进化的“一站式”健康管理服务需求日益迫切。受近年来ChatGPT等语言大模型在数据、任务、场景等方面通用化发展趋势启发，提出了面向机械设备通用健康管理的智能运维大模型。首先，将多模式数据通过角度域重采样和数据分割统一编码为词元序列；然后，输入基于Transformer的基底模型，提取健康信息和退化信息至特定词元；最后，将这些特定词元用于执行下游的监测、诊断、预测等多种任务。在故障数据和长期退化数据上对提出模型的基准性能、多任务协同性能和扩展性能进行了验证，结果表明：提出的智能运维大模型能够在轴承、齿轮等多种对象上联动实现状态监测、故障诊断和寿命预测；诊断与预测多任务能够有效协同，互相促进性能提升，相较于单任务模型表现更为出色；在小样本学习、持续学习等场景下，模型能够实现快速适配部署并持续进化。因此，提出的智能运维大模型具有高通用性、易扩展性、可持续进化等特点，有望为机械设备提供通用化“一站式”健康管理服务。

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10. 面向装备热防护的碳化物超高温陶瓷研究进展

肖浚艺, 何鹏飞, 薛琳, 孙川, 梁秀兵, 程江波

机械工程学报 2025, 61 (10): 1-18. DOI: 10.3901/JME.2025.10.001

摘要（440）

PDF（pc）（766KB）（3829）

新一代空天装备存在迫切的热防护需求，急需发展兼具优异热力学和抗氧化烧蚀性能的超高温陶瓷。其中，热学性能最为突出的碳化物超高温陶瓷体系存在力学和抗氧化性能短板。从碳化物超高温陶瓷的结构和性能特点出发，归纳增韧相引入和微结构仿生等强韧化设计对力学性能的增强效果；介绍调控其结构和性能的增熵化研究，涵盖阳离子固溶、阴离子修饰、高熵化设计；梳理碳化物超高温陶瓷热防护涂层的主要构筑方法，总结现有涂层的抗氧化烧蚀性能与机理；最后，从材料计算设计、强韧化和增熵化协同增强、烧蚀性能机理、大尺寸构件及涂层制备等方面对碳化物超高温陶瓷的主要发展方向进行展望。

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11. 陶瓷-金属接头残余应力调控研究综述

李淳, 陈雷, 司晓庆, 亓钧雷, 曹健

机械工程学报 2024, 60 (22): 21-39. DOI: 10.3901/JME.2024.22.021

摘要（421）

PDF（pc）（927KB）（3741）

陶瓷材料具有强度高、耐腐蚀性能好等优点，其与金属的连接结构可以满足航空航天、核能与化工等领域对结构的轻量化、高温与耐腐蚀日益提高的要求。但由于陶瓷与金属的热膨胀系数不匹配，焊接降温过程中会在接头内产生残余应力，削弱接头的连接质量。综述复合钎料法、中间层法与陶瓷表面结构设计法三种常用的陶瓷-金属接头残余应力调控方法的研究现状，并介绍超快激光与闪连两种新型局部加热陶瓷-金属焊接新方法的研究进展，讨论适用于陶瓷-金属接头残余应力测量方法及原理，并总结了陶瓷-金属接头残余应力分布测量的研究现状，最终展望了陶瓷-金属接头残余应力调控与测量未来的发展趋势。

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12. 纳秒激光连接技术研究进展及展望

潘瑞, 董志森, 陈树君

机械工程学报 2025, 61 (17): 171-192. DOI: 10.3901/JME.2025.17.171

摘要（308）

PDF（pc）（978KB）（3594）

纳秒激光连接(Nanosecond laser welding，NLW)是近些年的研究热点之一，与连续激光相比，纳秒激光具有较高的加工精度、较低的热影响区、较高的峰值功率以及加工区灵活可控等特点，被认为是薄元件、热敏元件、微电子封装器件等小型高性能零部件的重要加工手段之一。首先从发表论文和专利申请方面分析了纳秒激光连接的研究现状，其次重点阐述了纳秒激光连接焊缝成形机制、金属以及非金属纳秒激光连接及其影响因素、纳秒激光连接的模拟与仿真等；随后总结了纳秒激光连接的应用；最后讨论了该领域存在的一些问题及发展方向。

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13. 面向航空航天复杂载荷条件的材料热-力学属性表征方法研究进展

付佳伟, 蔡亚辉, 李霓, 齐乐华

机械工程学报 2024, 60 (24): 75-103. DOI: 10.3901/JME.2024.24.075

摘要（382）

PDF（pc）（1666KB）（3422）

高温、冲击复杂载荷条件下材料结构的热-力耦合行为关系着高超声速飞行器等航空航天关键装备的结构安全和服役寿命，如何实现材料结构复杂热-力学属性的准确表征，一直以来受到业界学者们的高度关注。当前，国内外已发展出众多热-力学属性试验测试技术和表征方法，相关研究成果为关键部件的选材、结构设计、安全校核和行为预测提供了重要技术支撑。概述了航空航天装备材料结构在冲击、高温极端条件下的热-力学响应，系统总结了基于均匀状态假设的经典动态/高温力学属性测试方法技术特点和应用范围，就目前快速发展的多种全场测量技术、高速成像技术和参数反演识别方法进行了综述，着重阐述了基于全场测量数据的反演识别方法在材料动态/高温力学属性表征方面的应用现状，并给出材料属性参数表征在航空航天装备部件极端工况力学行为模拟预测和结构改进方面的应用实例，最后对多场耦合条件下材料热-力学属性先进测试表征方法的未来发展趋势进行展望。

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14. 大空间刚柔耦合机器人关键技术研究现状及发展趋势

訾斌, 赵嘉浩, 王威, 杜敬利, 杨桂林

机械工程学报 2024, 60 (23): 21-42. DOI: 10.3901/JME.2024.23.021

摘要（808）

PDF（pc）（748KB）（3202）

大空间复杂环境下的自动化、智能化作业在高端制造、航空航天、大型工程等国家重点领域至关重要，是国家制造业创新技术水平的体现。大空间刚柔耦合机器人主要面向大范围空间下的复杂作业需求，兼具刚性和柔性传动特性，有着大空间广域范围下的高运动灵活度与系统自适应性，其发展则依赖于机构学、材料学、力学与智能控制等多学科的交叉融合。针对大空间刚柔耦合机器人的核心理论与关键技术，对大空间刚柔耦合机器人的驱动形式与机构设计、系统建模与性能分析、运动规划与高效控制等方面的研究成果进行了综述，归纳了大空间刚柔耦合机器人的典型工程应用，并对其基础理论与关键技术的未来发展趋势进行了总结与展望。

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15. 价值链协同中的数据机理融合研究综述与展望

卢成宇, 洪兆溪, 张志峰, 顾大强, 聂婕, 冯毅雄, 谭建荣

机械工程学报 2025, 61 (13): 1-19. DOI: 10.3901/JME.2025.13.001

摘要（974）

PDF（pc）（421KB）（3144）

价值链协同是工业5.0的重要组成部分，是实现工业5.0中以人为本、可持续、弹性化生产理念的关键。数据和机理作为新一代信息技术与价值链融合的重要技术支撑，已经成为了价值链协同管理中的关键要素。然而，当前价值链协同仍存在数据孤岛和业务壁垒等问题，阻碍了价值链上企业的信息共享和价值共创，成为了当前制造业向工业5.0转型的巨大挑战。为了给数据机理融合在价值链协同的应用提供理论支撑，本文总结了价值链协同理论与数据机理融合方法的研究进展；同时探索了数据机理融合在产品设计协同、生产调度协同、制造装配协同、装备运维协同、生产服务协同等5个部分的工程应用。最后，讨论了数据机理融合在价值链协同中面临的挑战，展望了未来的发展方向。期望相关工作能为相关学者进一步开展价值链协同中的数据机理融合的理论技术研究和工程应用提供参考与启发。

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16. 面向误差补偿的数控机床空间误差建模与辨识方法研究进展

孙光明, 韩冰, 张大卫, 田文杰, 郭鑫, 赵坚, 何改云, 高卫国, 苏喆

机械工程学报 2025, 61 (19): 202-228. DOI: 10.3901/JME.2025.19.202

摘要（586）

PDF（pc）（1180KB）（3135）

数控机床空间误差的建模分析与辨识一直是误差补偿的重要步骤。首先，论述了机床空间误差常用建模理论和辨识方法的研究历程及技术发展；其次，机床空间误差建模分析是进行误差补偿的重要前提。对机床空间误差建模理论进行详细的阐述和分析，包括刚体运动学理论、齐次坐标变化理论、D-H变换理论、多体理论、以及旋量理论等方法。再次，误差元素的准确测量和精确识别是实现有效控制的关键。对机床空间误差重点辨识方法的现状与发展趋势进行具体介绍和综合评述，包括激光干涉仪多线法、体对角线法、以及球杆仪、激光跟踪仪测量等方法。最终，综合机床空间误差的建模、检测、辨识三个方面，系统性地分析了现有数控机床空间精度改善中尚需解决的问题，强调了技术创新对于提高测量效率和准确性的重要性；并对未来的发展方向进行展望，对数控机床精度的提升具有一定的指导意义。

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17. 点阵结构设计制造与疲劳性能研究进展

高壮, 刘雨欣, 朱明亮, 轩福贞

机械工程学报 2025, 61 (3): 347-375. DOI: 10.3901/JME.2025.03.347

摘要（633）

PDF（pc）（3490KB）（3087）

轻量化设计是航空航天、汽车、医疗等行业的重要需求，在降低能耗、提高性能等方面具有显著优势，增材制造技术通过逐层添加材料可以实现复杂结构的制造，点阵结构与增材制造技术相结合已成为高性能轻量化结构设计与制造的新思路。然而，增材制造点阵结构在服役过程中往往会受到循环载荷，发生疲劳破坏，结构轻量化与抗疲劳的协同仍是制约新一代航空航天等结构研发的难题。介绍了轻量化设计与制造方法，总结了点阵结构设计与制造技术，综述增材制造点阵结构疲劳性能研究进展，指出设计/制造一体化是增材制造点阵结构抗疲劳的可行路线。

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18. 线驱柔性机械臂在电力行业应用现状与关键技术综述

佃松宜, 马丛俊, 向国菲

机械工程学报 2025, 61 (9): 211-230. DOI: 10.3901/JME.2025.09.211

摘要（618）

PDF（pc）（1907KB）（2955）

线驱柔性机械臂作为电力机器人的一种作业工具，在电力行业关键设备运维检修领域发挥了重要作用。总结了线驱柔性机械臂在变电和以核电为主的发电领域中的应用现状，综述了电力场景下所应用的线驱柔性机械臂的关键技术，分析了线驱柔性机械臂的结构设计、建模控制、传感检测、运动规划和人机交互的研究现状与存在的问题。最后，分别从线驱柔性机械臂在电力行业和其他工业领域关键设备运维检修的发展趋势进行总结与展望。

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19. 锂离子电池热-电特性耦合建模与可视化研究

熊瑞, 张凯旋, 李海龙

机械工程学报 2025, 61 (2): 268-280. DOI: 10.3901/JME.2025.02.268

摘要（494）

PDF（pc）（799KB）（2919）

锂离子电池电化学反应和产热过程复杂，影响因素繁多，其精确的数学建模和内部状态可视化是动力电池系统管理的基础。考虑电池外形特点和微观几何结构，建立了动力电池电化学和热特性的耦合机理模型；分析模型参数体系，提出了拆解测量和测试数据驱动辨识相结合的耦合机理模型参数获取方法；建立锂离子电池电化学反应过程的数值解析方程，应用颗粒内部锂离子扩散机理实现了固相锂离子浓度可视化，解释了温度和倍率对容量的耦合影响。完善扩展了动力电池系统的测试平台，开展了模型验证和评价试验，结果表明，端电压预测误差低于50 mV，温度估计误差低于2 ℃。

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20. 可重复使用运载火箭着陆支腿机构技术综述

田保林, 杨雪聪, 刘佳行, 闫振, 于海涛, 高海波, 邓宗全

机械工程学报 2026, 62 (1): 18-40. DOI: 10.3901/JME.260002

摘要（734）

PDF（pc）（150365KB）（2737）

着陆支腿机构作为可重复使用运载火箭的关键技术之一，对实现火箭安全回收、降低成本以及推动航天运输可持续发展具有重要意义。系统梳理了可重复使用运载火箭的发展历程，重点围绕支撑机构设计、理论建模、性能分析以及热防护技术等领域开展分析与总结，论述了着陆支腿机构展开、锁定以及缓冲技术的多样化结构，总结了支撑机构的展开与着陆动力学建模方法。同时，结合静态与动态试验技术，系统分析了着陆支腿展开可靠性、承载能力和缓冲性能的试验方法，探讨了支腿结构面对再入热环境的热防护需求与相关技术方案。最后介绍了Space-X和Blue Origin公司在实际工程应用中的典型案例，分析了其在支撑机构设计与技术实践中的经验和创新。基于现有研究成果，总结了未来可重复运载火箭支撑机构的发展方向。

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21. 高强铝合金薄壁构件超低温成形制造研究进展

刘伟, 程旺军, 苑世剑

机械工程学报 2025, 61 (14): 1-19. DOI: 10.3901/JME.2025.14.001

摘要（914）

PDF（pc）（2876KB）（2645）

新概念、长寿命、可重复使用航空航天器对传统高强铝合金薄壁构件的制造工艺和服役性能提出更高要求，如何实现该类复杂构件的高性能成形制造是当前亟待解决的难题。分析高强铝合金薄壁件整体成形技术存在的巨大挑战，在发现铝合金超低温“双增效应”的基础上，概述高强铝合金超低温成形技术的提出背景，综述分析近年来国内外学者在铝合金超低温变形双增效应与微观机制、超低温宏微观变形原位测试方法、超低温成形工艺与关键技术、超低温成形装备与典型应用等方面的研究进展，展望铝合金超低温成形技术未来的发展方向，为制造高性能航空航天器、电动汽车以及新能源储运装备等铝合金整体复杂曲面构件提供新途径。

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22. 钢轨波磨检测原理、方法及装置研究进展

肖宏, 王阳, 刘秀波, 崔旭浩, 张智海, 金锋

机械工程学报 2025, 61 (10): 191-214. DOI: 10.3901/JME.2025.10.191

摘要（348）

PDF（pc）（845KB）（2634）

对钢轨波磨的检测原理进行系统梳理，总结其优缺点与适用范围，阐述依据不同检测原理的检测方法，综述常见的波磨静态和动态检测装置及新一代检测、监测装置的研发进展，并展望波磨检测的研究方向。研究结果表明：钢轨波磨检测原理可分为弦测法、惯性基准法、信号重构法、机器视觉法与时序建模法五类。弦测法具有传递函数不为1的固有缺陷，波长越短幅值振荡越剧烈，可使用组合弦模型测量波磨。惯性基准法依据惯性原理，传感器可安装在轴箱、构架及车体等多个位置，低速下惯性传感器的响应越来越小，噪声与趋势项成分逐渐占据主导。信号重构法利用数字信号处理技术分解轴箱加速度、构架加速度、轮轨噪声及车内噪声信号等多源数据，从中提取关于波磨的有效信息。机器视觉法基于图像处理和模式识别技术，使计算机能够感知、理解和解释钢轨图像中的内容，主要包括基于图像处理、基于激光摄像和基于三维点云重构三种方法测量波磨。时序建模法将波磨识别转换为分类或回归问题，通过机器学习、深度学习技术建立波磨与振动、噪声等响应的映射关系，从而实现对波磨的检测。钢轨波磨的检测、监测装置朝着智能化、集成化和小型化的便携测量方向发展。

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23. 面向人本智造的人体运动数字孪生研究与应用进展

王柏村, 宋词, 苑艺修, 周慧颖, 鲍劲松, 黄思翰, 刘蔚然, 刘庭煜, 阮兵, 陶飞, 谢海波, 杨华勇

机械工程学报 2025, 61 (15): 21-39. DOI: 10.3901/JME.2025.15.021

摘要（501）

PDF（pc）（492KB）（2629）

在工业4.0迈向工业5.0的过程中，以人为本的智能制造(人本智造)是智能制造的创新发展范式，旨在以人的福祉为核心价值，重塑人在生产制造过程中的主体地位，推进未来工业迈向以人为本、可持续性、韧性。对人体运动行为进行分析，是理解人的运动意图，推动人本智造创新发展的关键。以面向人本智造的人体运动数字孪生研究为切入点，梳理人体运动建模、人体运动感知、人体运动分析等使能技术及其研究进展。重点围绕单元级、产线级、车间级三个维度，讨论人体运动数字孪生在人本智造领域的典型应用。最后，对面向人本智造的人体运动数字孪生进行展望。

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24. 激光增材制造筒段内筋结构熔池热动力学行为

石新宇, 历彦泽, 陈铭源, 顾冬冬

机械工程学报 2025, 61 (9): 89-100. DOI: 10.3901/JME.2025.09.089

摘要（532）

PDF（pc）（1128KB）（2535）

航空航天领域中筒体构件内部加强筋结构的设计与制造可为其实现轻量化及力学性能提升，结合内壁激光增材制造的复合制造技术能有效实现筒段内部复杂筋体结构成形及高度方向尺寸拓展。本研究通过激光增材沉积AlMgScZr合金，在径向上对旋压成形的2219铝合金筒体内筋实现了增高，并开展了熔池热力学行为仿真分析与实验验证，研究了在倾斜筋体表面上的沉积过程中，工艺参数对熔池温度场、速度场、三维尺寸的影响规律，揭示了激光能量输入、入射粉流和热力学边界条件与熔体运动及熔池表面形貌演变的作用机制。当激光功率由1 000 W增至1 600 W时，熔池三维尺寸定量(长1.298 mm、宽1.580 mm和深0.091 mm)持续增加至(长3.856 mm、宽3.556 mm和深0.725 mm)熔池长度增加27.18%(3.856 mm)；随传热方式转变及质量输入减小，沉积增长率逐渐减小(由60.92%减至27.14%)。熔体运动行为受马兰戈尼力与入射粉末冲击力的共同作用，长度方向质量输入作用于熔池前端，熔体向后运动；宽度方向上引起熔体回流。沉积方向上，熔池下半区表面熔体速率为0.021m/s且矢量为负，熔池表面凹陷；上半区表面速度分矢量为正(0.005 7 m/s)，熔池表面凸起，沉积材料在上半区偏聚。随基体表面倾角增大，激光能量密度下降，在倾角为30°时熔体热动力情况达到较为稳定的平衡状态；增加至45°时能量密度过低，熔体流动性降低，沉积效率与成形性降低。

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25. 仿生微纳结构减阻表面及其制造技术研究综述

崔线线, 杜晗恒, 陈华伟

机械工程学报 2025, 61 (9): 1-22. DOI: 10.3901/JME.2025.09.001

摘要（1231）

PDF（pc）（3075KB）（2490）

减阻表面在航空、航天、航海等众多领域因发挥着减少能耗的重要作用而受到越来越多的关注，如何实现高效减阻具有重要意义。自然界中的动植物经过上亿年的自然选择形成了许多具有低阻特性的表皮结构，模仿鲨鱼等低阻生物制备的仿生微纳结构表面为高效减阻提供了新思路。本综述系统总结了仿生微纳结构减阻表面的研究进展，梳理了鲨鱼和其他鱼类启发的减阻表面的形貌特征及减阻机制，阐述了高能束流加工技术、表面刻蚀加工技术、超精密机械加工技术、3D打印技术、生物复制成形技术等减阻表面的制造技术，并简述了现有仿生减阻表面在航天、体育赛事、管道输送等方面的实际应用情况。最后，基于研究进展、制造技术和实际应用的分析，总结了仿生微纳结构减阻表面的突出优势，并凝练了仿生微纳结构减阻表面制造技术所面临的现状和挑战。

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26. 液态金属冷却法制备镍基单晶高温合金铸件的研究进展

艾诚, 张龙, 郭敏, 黄太文, 刘林

机械工程学报 2024, 60 (24): 127-141. DOI: 10.3901/JME.2024.24.127

摘要（345）

PDF（pc）（653KB）（2267）

与目前已在工业上得到广泛应用的快速凝固法(High rate solidification，HRS)相比，液态金属冷却法(Liquid metal cooling，LMC)具有更高的温度梯度，因此在制备大尺寸单晶涡轮叶片时具有显著的优势。归纳总结HRS与LMC技术的工作原理与温度梯度，由HRS与LMC技术制备的单晶高温合金铸件的枝晶组织、显微偏析、固溶处理、显微孔洞、铸造缺陷形成倾向与力学性能等特点。与HRS技术相比，LMC技术可显著地细化枝晶间距，并降低铸态组织中元素的显微偏析倾向；LMC技术可有效地降低固溶处理难度，并降低铸态和热处理态合金中显微孔洞的数量和尺寸；LMC技术可有效地降低定向凝固时雀斑和缘板杂晶等铸态缺陷的形成倾向；在较低的服役温度下，LMC技术可有效地提高合金的低周疲劳性能和高周疲劳性能。然而，LMC技术存在选晶器中引晶段晶体取向控制效果较差和Sn污染等问题，需要采用优化定向凝固工艺参数和使用高强度定向凝固型壳等方法解决上述问题。

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27. 机械结构概率疲劳研究：现状及展望

廖鼎, 朱顺鹏, 牛晓鹏, 何金超, 王清远

机械工程学报 2025, 61 (8): 47-74. DOI: 10.3901/JME.2025.08.047

摘要（650）

PDF（pc）（821KB）（2175）

疲劳是循环载荷作用下机械结构最常见的失效模式之一。受源自材料、载荷、尺寸等方面的多源不确定性因素影响，疲劳损伤演化往往呈现不容忽视的分散特征。尤其，当计算对输入的细微变化极其敏感时，参数在合理范围波动所导致的疲劳寿命差异可达千倍。此时，传统确定性模型耦合安全/分散系数的设计准则不再适用，亟待发展可有效量化描述疲劳行为分散性的概率模型，以面向现代结构工程领域基于可靠性的最优化设计发展趋势，满足设计冗余度检测以及检修周期、维护间隔及除役条件确定等需求。为促进概率疲劳研究发展、凸显其在疲劳可靠性设计中的重要性，概述了概率疲劳研究背景、疲劳分散性来源、疲劳行为分散特征、疲劳可靠性等基本要素及该方向研究前沿，最后结合全文内容作出总结。

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28. 外骨骼机器人高实时高能效控制器研究

王泽正, 包颖炜, 李慧莱, 李驰, 孙茂文, 欧阳小平

机械工程学报 2025, 61 (15): 209-220. DOI: 10.3901/JME.2025.15.209

摘要（353）

PDF（pc）（624KB）（2123）

外骨骼机器人在多个实验室环境中取得了成功，但实际部署中仍面临着一系列与控制器硬件相关的挑战，包括控制器体积过大，实时性不足，计算资源瓶颈等问题。为了解决这些问题，开发了一套用于外骨骼机器人的具有可扩展性的硬件电路系统，同时兼顾了实时性和高算力特性。通过对控制器硬件信号流向进行建模，优化通信线路和流量分配，降低了系统通信延迟。根据外骨骼机器人在空间和时间上对算力需求的差异，设计了基于步态的实时任务调度算法，优化了算力分配。通过并行流水和模块折叠复用的方式来设计运算加速器，有效减少了硬件资源的消耗，提高了系统算力。开展了控制器实时性测试、算力测试和助力外骨骼机器人负重行走试验。经测试，所设计的控制器主从通信延迟小于20μs，算力功耗比15 GOPS/W，相比于主流控制器架构具有低延迟高算力特性。在平地，上下坡负重行走体现出良好的跟踪效果，为外骨骼机器人更广泛的应用打下了硬件基础。

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29. 智能生成式设计——一种新的机械设计理念

宁方伟, 鲁嘉星, 王一轩, 马玉山, 黎磊, 李赫然, 石岩

机械工程学报 2025, 61 (24): 267-284. DOI: 10.3901/JME.2025.24.267

摘要（1116）

PDF（pc）（137627KB）（2065）

随着生成式人工智能的快速发展，机械设计领域迎来新的变革。设计理念正逐渐由传统的“计算机辅助+人工经验”发展为具备高级智能化的“历史设计数据与知识+生成式模型”，具体设计行为由“人工建模”发展为“生成式建模”，机械产品设计驱动由人工经验发展为数据知识。针对这一种发展趋势，提出了新的机械设计理念：智能生成式设计，阐述了智能生成式设计的内容组成、核心运行机制、设计特点、关键技术等。在此基础上，探讨了智能生成式设计在机械产品设计上的应用价值，为机械产品的设计指明新趋势和发展方向。

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30. 复杂产品全生命周期价值链协同：理论、进展与趋势

赵泽田, 胡炳涛, 冯毅雄, 宋秀菊, 谭建荣

机械工程学报 2025, 61 (13): 96-119. DOI: 10.3901/JME.2025.13.096

摘要（299）

PDF（pc）（864KB）（2028）

全生命周期价值链协同能够提升复杂产品设计、制造和运维全流程协同效率和响应速度，促进价值链企业群协同管控服务和价值效益共创。分析了复杂产品价值链协同研究发展脉络，总结其概念内涵和多维演变特征。提出了面向全生命周期的复杂产品价值链协同理论框架，阐述了以价值活动为主线的复杂产品全生命周期价值链协同的组织构成、增值机理和动态控制逻辑。基于所提框架，对价值链协同业务建模与流程融合、多维要素互联与协同决策和协同运行过程管控优化等研究方向进行了论述，分析了研究现状与不足之处。最后分析了全生命周期价值链协同在典型制造行业的应用案例，通过深入研究不同行业应用的模式特征与运行机制，总结出未来全生命周期价值链协同集成化、精益化和闭环化的发展趋势。

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31. 装备减振新型基础件金属橡胶材料研究进展

史林炜, 任志英, 黄子豪, 杜鹏程, 刘天彦

机械工程学报 2024, 60 (24): 104-126. DOI: 10.3901/JME.2024.24.104

摘要（361）

PDF（pc）（1122KB）（2022）

金属橡胶材料是一种新型基础件，属于金属基多孔弹性阻尼材料，具备高弹性和大阻尼的特性，同时具有金属材料卓越的物理性能。作为高端装备中的关键减振基础件，该材料具有重要的应用前景。然而，由于金属橡胶制备工艺繁琐、结构复杂无序，导致材料细观结构与宏观性能的映射关系难以明确，限制了该材料的性能优化调控和产业化应用。围绕金属橡胶材料，依次介绍了金属橡胶材料作为新型基础件的制备工艺、数字化测量建模技术、性能表征理论及工程应用。重点讨论了金属橡胶独特的力学和物理性能，以及这些性能如何受到其内部结构和实际工况的影响，旨在全面了解这种金属基多孔阻尼材料的最新研究进展和未来发展趋势。

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32. 高熵碳化物陶瓷及其钎焊接头的组织和力学性能

王颖, 木瑞洁, 牛士玉, 孙孔波, 杨振文

机械工程学报 2024, 60 (22): 76-85. DOI: 10.3901/JME.2024.22.076

摘要（356）

PDF（pc）（835KB）（1969）

为了实现高熵碳化物陶瓷(High-entropy carbide ceramics，HECs)的大尺寸和复杂形状成形，通过热压烧结成功制备了七种不同组分的HECs，烧结的HECs均为单一岩盐结构的固溶体相，其中，(TiZrHfNbTa)C和(VNbTaMoW)C具有较高的弯曲强度，分别为494 MPa和476 MPa，且(TiZrHfNbTa)C的硬度高于(VNbTaMoW)C。在此基础上，以(TiZrHfNbTa)C为基体，采用TiNi-20at.%Nb合金和FeCoCrNiTi_0.2高熵合金(High-entropy alloy，HEA)钎料制备了冶金结合良好的HEC接头。两种液态钎料中的活性Ti元素在HEC表面富集并诱导界面反应，这一过程导致界面的(Ti, Nb)C相和碳化物相(HEC')分别在HEC/TiNiNb/HEC接头和HEC/HEA/HEC接头中形成，由此产生的界面结构分别为HEC/(Ti, Nb)C/(Ti, Nb)₂Ni/TiNi/(Ti, Nb)₂Ni/(Ti, Nb)C/HEC和HEC/HEC'/HEA'/HEC'/HEC。在1 180 ℃-10 min的钎焊工艺参数下获得的HEC/TiNiNb/HEC接头具有201 MPa的抗剪强度。接头薄弱区为(Ti, Nb)₂Ni相及其与(Ti, Nb)C层的界面。与之相比，HEC/HEA/HEC接头表现出更高的抗剪强度(>245 MPa)，但其钎焊工艺要求更高的温度(1 400～1 490℃)和更长的时间(30 min)。

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33. 微型高机动共轴无人机操纵机构及控制算法研究进展

黄文清, 刘彦伟, 李江超, 李鹏阳, 李淑娟

机械工程学报 2025, 61 (17): 1-14. DOI: 10.3901/JME.2025.17.001

摘要（611）

PDF（pc）（550KB）（1926）

微型共轴无人机因其独特的结构和性能优势，在各种复杂环境中表现出色，尤其是在执行高复杂度和狭小空间内的任务，例如军事侦察、灾害救援等领域。对微型高机动共轴无人机的操纵机构和飞行控制算法的研究现状与进展进行了全面综述。在操纵机构方面，介绍了倾斜盘、重心偏置、下置舵片、电机周期控制和电磁线圈驱动等操纵机构的调姿原理和设计特点，并对比了它们的尺寸参数及主要特征。在飞行控制算法方面，阐述了传统控制方法和先进控制方法的原理及应用。最后分析了微型无人机的发展特点及未来趋势，并对未来趋势进行了展望，指出多种操纵系统的融合协同工作将是未来发展方向，以满足日益多样化和复杂化的任务需求。

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34. 涡轮叶片气膜冷却孔超快激光加工及后壁防护综述

赵万芹, 张涛, 孙涛, 梅雪松, 凡正杰, 崔健磊, 段文强, 王文君

机械工程学报 2025, 61 (17): 314-330. DOI: 10.3901/JME.2025.17.314

摘要（338）

PDF（pc）（822KB）（1915）

航空发动机的大推重比发展趋势刺激了涡轮叶片气膜冷却孔的高质量加工需求，而超快激光一方面由于其近似“冷加工”的性质在无重铸层、低孔壁粗糙度等微孔加工领域表现优异，另一方面兼具无材料选择性、非接触式、柔性加工等特点在微纳加工领域应用广泛，因此，气膜冷却孔的超快激光加工逐渐成为研究热点。然而涡轮叶片作为典型的薄壁腔体类零件，激光穿透叶片照射到空腔内壁引发的烧蚀损伤问题始终难以解决，后壁防护技术随之越来越受重视。立足于气膜冷却孔的超快激光加工，首先归纳总结了超快激光微孔加工的烧蚀机理及仿真案例，点明仿真分析和实验对照已经构成了激光加工的普遍研究方案；随后从激光参数、扫描方式、加工步骤等三个方面对比分析了超快激光气膜冷却孔加工的工艺路线及具体加工效果；在此基础上进一步总结了材料填充、工艺调控等后壁防护关键技术对高质量气膜冷却孔加工的重要作用，明确了填充材料的填充、取出、防护等性能需求，确定了工艺调控的可行策略及辅助作用，最后指出了超快激光制孔工艺研究的关键目标以及后壁防护技术的系统性、协同性发展趋势，为气膜冷却孔的实际加工奠定基础。

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35. 钎料成分及钎焊温度对Ti₂AlNb与GH4169合金钎焊接头组织性能的影响

张振阳, 王景宽, 李鹏, 王银晨, 李超, 张亮亮, 董红刚

机械工程学报 2024, 60 (22): 116-129. DOI: 10.3901/JME.2024.22.116

摘要（263）

PDF（pc）（1060KB）（1904）

Ti₂AlNb与GH4169合金的可靠连接对降低飞行器重量、提高飞行效率，并拓展Ti₂AlNb合金的应用范围有重要意义。针对钛铝系合金与镍基高温合金焊后接头易产生较大残余应力和多种TiNi脆性金属间化合物的问题，本研究基于界面相容性原则设计了类Ti元素与类Ni元素接近1∶1的(TiZrHf)₅₀(NiCu)₄₅Al₅高熵非晶钎料，研究不同钎料成分和钎焊温度对Ti₂AlNb与GH4169合金钎焊接头界面组织及性能的影响规律。结果表明：(TiZrHf)₅₀(NiCu)₄₅Al₅钎料钎焊接头典型界面组织为Ti₂AlNb合金/B2+固溶了Ni和Cu元素的Ti₂AlNb相(I区)/(Ti, Zr, Hf)(Ni, Cu, Al)₂+(Ti, Zr, Hf)(Ni, Cu)₂(II区)/(Ni, Cr, Fe, Ti)_ss+(Ni, Cr, Fe)_ss(III区)/GH4169合金。钎料成分和钎焊温度分别对钎缝II区反应物相形成与反应物相组织演变有较大影响。采用(TiZrHf)₃₀(NiCu)₆₅Al₅钎料钎缝II区主要由(Ti, Zr)(Ni, Cu, Al)₂相、Al(Ni, Cu)₂Ti相和Ti(Ni, Cu)₂相组成，采用(TiZrHf)₄₀(NiCu)₅₅Al₅钎料钎缝II区主要为(Ti, Zr, Hf)(Ni, Cu)相。随钎焊温度升高，钎缝II区厚度呈现先减小后增加的趋势。采用(TiZrHf)₅₀(NiCu)₄₅Al₅钎料钎焊接头在1 035 ℃/15 min时剪切强度达到最大为305 MPa。断裂主要发生在母材与钎料的界面处，随钎焊温度升高，接头断裂位置逐渐转移至钎缝II区，断口形貌为典型的解理断裂特征。钎焊接头界面组织的形成机理可划分为原子的固态扩散、液相生成与冶金反应、等温扩散凝固和反应物相生长与演变四个阶段。

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36. 基于肌肉协同特征的康复机器人辅助踏步运动关节角度估计

冯永飞, 杨圣业, 王琦, 卢衍正, 田俊杰, 王洪波, 牛建业

机械工程学报 2025, 61 (15): 261-274. DOI: 10.3901/JME.2025.15.261

摘要（272）

PDF（pc）（897KB）（1882）

针对脑卒中患者肢体与康复机器人交互协同性差和动作不自然的问题，提出一种基于肌肉协同特征(Temporal-spatial muscle synergy feature, TSMS)、双向长短期记忆网络(Bi-directional long short-term memory, BiLSTM)与注意力机制(Attention)四肢多关节角度连续估计算法(TSMS-BiLSTM-Attention)。设计制作床上四肢协同康复机器人，并建立康复机器人上肢和下肢模块的运动学模型。采集人体踏步运动的上肢和下肢表明肌电信号(Surface electromyography,s EMG)和惯性传感器信号(Inertial measuring unit,IMU)。利用非负矩阵分解提取人体踏步运动中的静态肌肉协同特征，并确定4种肌肉协同模式。提出肌肉协同特征的TSMS-BiLSTM-Attention关节角度估计模型，用以估计运动中的四肢关节角度，并采用带异常值的非负矩阵分解算法对s EMG信号实时提取肌肉协同特征。通过IMU测量的欧拉角与四肢运动学模型计算关节角度的测量值。基于TSMS-BiLSTM-Attention模型提取s EMG信号的时空信息，建立四肢s EMG信号与关节角度序列间的映射关系。招募了7名受试者开展踏步运动实验，并整理、分析了相关实验数据。结果表明基于肌肉协同特征的关节角度估计表现显著优于时域、频域和时频特征，关节角度估计的决定系数分别为0.92、0.88、0.86和0.91。对提出的踏步运动关节角度估计模型在床上四肢康复机器人上进行验证，在主动康复训练中，髋关节、膝关节、肩关节、肘关节在线回归的均方根误差分别为3.56°、2.11°、2.36°和3.39°，相对分析误差分别为5.63°、10.13°、7.92°和7.24°。

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37. 人本智造：人体行为识别关键技术分析与展望

刘庭煜, 翁陈熠, 王柏村, 郑湃, 赵强强, 王昊琪, 董元发, 庄存波, 冷杰武, 向峰, 陈成军, 周小舟, 李兴宇, 焦磊, 王晓宇, 倪中华

机械工程学报 2025, 61 (15): 57-81. DOI: 10.3901/JME.2025.15.057

摘要（492）

PDF（pc）（809KB）（1880）

随着新一代信息技术与制造技术的持续深度融合，以人为中心的智能制造范式正在重塑传统工业生产模式，人体行为识别技术作为实现人本智造的关键使能技术，主要研究人体行为语义的智能识别与理解，展现出广阔应用前景。对工业场景中人体行为识别技术的发展现状、关键挑战与应用前景进行系统探讨，有助于推动人本智造的理论发展与创新实践。首先，以人体行为识别技术的发展脉络为基础，深入分析人体感知、行为建模和行为识别等核心技术的演进过程，为人体行为识别技术的工业化应用奠定技术基础；其次，针对工业场景的特殊需求，重点讨论多模态鲁棒感知系统、多尺度行为理解框架、融合意图理解的人机协同及工业场景的优化部署等关键技术的研究现状；在此基础上，对工业场景人体行为数据集进行系统化分析和质量评估，并重点阐述人体行为识别技术在生产安全管控、生产调度优化、工艺改进和行为改善等典型应用场景的实践进展；最后，结合空间智能、生理认知融合、多模态大语言模型等新兴技术，展望工业人体行为识别技术的未来发展方向。

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38. 非侵入式脑机接口在机器人控制领域的研究综述

高晗, 蒲琪然, 赵永生, 张茂林, 吴紫涧, 程宝平, 王柏村

机械工程学报 2025, 61 (15): 105-120. DOI: 10.3901/JME.2025.15.105

摘要（647）

PDF（pc）（567KB）（1858）

非侵入式脑机接口(Brain-computer interface, BCI)技术作为一种新兴的人机交互方式，在机器人控制领域展现了广阔的应用前景。首先概述其发展背景与重要性，并深入探讨脑电信号的生理基础，阐明脑电图(Electroencephalography, EEG)以其无创性和便捷性成为BCI系统的常用测量手段。随后，分析了典型BCI范式的优劣特点和适用场景——包括主动式如运动想象、反应式如稳态视觉诱发电位(Steady-state visual evoked potential, SSVEP)、事件相关电位P300，以及结合多种范式优势的混合范式，展示了这些范式如何实现复杂且高效的机器人控制任务。此外，系统地介绍了EEG信号采集、预处理及模式识别的关键步骤，强调了深度学习在提高解码精度方面的作用，同时也指出了其面临的挑战，如数据量需求大和模型解释性差。最后，总结了BCI技术的发展趋势和研究挑战，提出了推动非侵入式BCI技术在实际机器人控制应用中进一步发展的方向。综上所述，不仅对非侵入式BCI技术在机器人控制领域应用进行了探讨，还强调了该技术在未来可能带来的变革性影响，为后续研究提供参考和启发。

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39. 智能核电技术的发展及展望

司恒远, 薛杨, 杨秦秦, 彭锦, 金思奇, 吕杰, 雷玮剑

机械工程学报 2025, 61 (13): 67-79. DOI: 10.3901/JME.2025.13.067

摘要（386）

PDF（pc）（482KB）（1841）

为了提升核电厂智能水平，建成具备自诊断、自寻优、自适应等特征的智能核电厂，提出了“智能核电”技术构想，基于目前核电厂监控体系设计架构，给出了一种基于智能感知和执行机构、先进通信网络、智能工控平台和智能监控和管理平台的智能核电技术方案。在智能感知和执行机构中分析了如光纤传感器、异音检测和机器人技术在核电厂中的应用；给出了一种智能核电厂通信网络架构方案；研究了智能工控领域的启动顺控和先进控制技术，以及智能主控室功能方案；同时结合工业互联网、人工智能和大数据分析等智能技术，构建了基于运行管理中心、设备管理中心和生产作业中心业务为主的智能监控和管理平台方案，并分析了各业务中心应用业务场景。本文最后阐述了核电厂未来应用智能技术面临的挑战，并对智能技术在核电领域应用进行了展望和总结。

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40. 钛/钢异种金属焊接研究进展综述

孙清洁, 陶玉洁, 刘一搏, 冯吉才

机械工程学报 2024, 60 (22): 40-57. DOI: 10.3901/JME.2024.22.040

摘要（514）

PDF（pc）（1230KB）（1799）

钛/钢异种金属结构件不仅可以发挥钛合金比强度高、耐蚀性好等优点，还可以兼顾钢材优异的焊接性和性价比，在石油化工、海洋工程及航空航天等领域具有广泛的应用前景。然而，由于Ti、Fe之间的物理及化学性能差异较大，实现钛/钢结构件的可靠焊接极具挑战。界面脆性化合物的生成以及接头内部较大的残余应力是制约接头性能提高的主要原因。从界面能量调控、中间层冶金调控以及能场辅助热源调控三个角度出发，综述了焊接工艺、中间层种类以及辅助能场在钛/钢异种金属焊接领域的国内外研究进展，总结对比了合金元素、工艺参数等因素对接头宏观成形及界面微观组织的影响，分析了工艺-成形-组织-性能之间的内在关联。在此基础上，对钛/钢异种金属连接进行了总结与展望，拟为未来钛/钢连接的研究方向与技术突破提供参考。

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