新一代智能制造并非在既有制造系统上简单叠加人工智能、工业互联网或数字化工具，而是以人工智能技术与先进制造技术深度融合为核心，推动制造系统从“连接可见”走向“感知、决策、执行、反馈”的闭环优化。与早期“互联网+制造”相比，“人工智能+制造”的重点不再只是设备、数据和业务流程的互联，而是通过工业数据、模型算法、制造装备、工艺知识和组织能力的协同，重构产品研发、生产制造、质量控制、供应链协同和服务模式。本文在既有政策与研究基础上，围绕智能工厂、智能产品、工业互联网、数字孪生、工业人工智能可信应用和制造服务化等方向，综述新一代智能制造的内涵、关键技术、落地场景与现实约束。研究认为，新一代智能制造的关键不在于单点技术先进，而在于制造知识、数据治理、装备能力、工业软件、标准体系和组织流程之间形成可持续的系统集成能力。

针对传统快速扩展随机树（Rapidly-exploring Random Tree， RRT）算法在机械臂受限装配空间路径规划中存在扩展盲目、节点冗余、收敛缓慢及路径曲折等问题，提出一种改进的双向RRT-人工势场（Bidirectional RRT-Artificial Potential Field， BiRRT-APF）混合路径规划算法，实现六自由度机械臂在三维受限空间中的高效、安全与平滑路径生成。算法建立机器人D-H运动学模型，并采用圆柱体-球体复合包围盒结合两阶段筛选实现高效碰撞检测，降低大规模采样下的检测开销；在双向随机树扩展中嵌入人工势场负梯度作为局部引导力，通过随机方向与势场方向的加权融合兼顾全局探索与局部避障，并在合力趋零时回归随机探索以逃逸局部极小值，提升搜索效率与导向性；进一步设计障碍物距离驱动的自适应步长策略，在空旷区域加速逼近、逼近障碍时自动收缩步幅，增强狭窄通道穿越的安全性；最后集成贪心剪枝-等距加密-碰撞感知平滑的后处理机制，有效消除冗余弯折、提升路径连续平滑性并改善逆解可执行性。仿真实验结果表明，在二维与三维共六类受限场景下，该算法成功率均为100%且均取得最短路径，采样节点数较传统RRT最高减少83.1%，三维复杂场景路径长度较BiRRT优化17.1%，在路径质量、收敛效率与避障可靠性方面均显著优于传统方法，具备良好的工程应用前景。

针对杜鹃鲶鱼优化算法（CCO）直接用于路径规划时存在连续变量与离散路径表示不匹配、复杂障碍环境下易陷入局部可行通道以及路径冗余较多等问题，提出一种改进杜鹃鲶鱼算法（ICCO）。该算法通过构建连续变量到离散路径节点的可行域映射机制，实现搜索过程与栅格路径表示的耦合；采用分阶段参数调度策略，改善全局探索与局部开发之间的平衡；结合随机通道跳跃（STJ）、最优廊道扫描（OCS）和精英反向学习策略，分别提升跨通道搜索、通道内路径压缩和种群多样性。仿真实验表明，在标准函数测试、消融实验和多规模栅格地图对比中，ICCO在平均路径长度、运行效率和结果稳定性等指标上表现出较好的综合性能，尤其在中大规模复杂场景中具有较强的稳定求解能力。

针对机械臂吸盘抓取过程中接触冲击与气动耦合引起的抓取力波动问题，提出一种基于多策略粒子群优化（MSPSO）的模糊增量式PID抓取力控制方法。建立机械臂运动学及末端力—气耦合动力学模型，在位置基导纳控制框架下设计模糊增量式PID控制器，离线阶段利用MSPSO对量化因子及PID初始参数进行全局优化，在线抓取阶段仅保留模糊增量PID在线调节机制，以适应不同负载变化。为提高仿真工况与实际系统的一致性，在MATLAB/Simulink中引入噪声、执行器延迟及接触扰动。结果表明：MSPSO优化模糊增量式PID控制器的超调量由传统增量式PID的18.6%降低至5.1%，调节时间由0.72 s缩短至0.39 s，均方根误差（RMSE）降低至0.11 N。在不同负载条件下，系统均保持稳定的抓取力跟踪性能，体现出较强的鲁棒性。进一步的50次独立寻优实验表明，MSPSO算法的平均ITAE指标为0.091，较传统PSO降低约38.5%，同时平均收敛代数由35代缩短至20代，提高了参数寻优稳定性，并降低了早熟收敛概率。

针对动态环境下传统机器人轨迹规划算法存在的实时性差、对移动障碍物适应性不足等问题，提出一种基于遗传算法融合神经网络的机器人自适应轨迹优化算法。该方法采用离线优化与在线规划相结合的双层架构：利用遗传算法优化神经网络的连接权值和阈值，从而获得具有优异全局搜索能力的网络模型。在机器人运动过程中，根据当前局部环境信息实时输出优化轨迹点，并采用滚动窗口策略更新轨迹以实现动态避障。仿真实验和实际实验结果表明，该算法能够生成平滑且安全的轨迹。进化曲线显示，遗传算法收敛速度快，且机器人可有效应对移动障碍物，验证了该算法的有效性和实时性。

针对环形谐振式压电机器人两相正交工作模态简并精度不足的问题，以环形四足压电机器人为研究对象，基于ANSYS有限元软件建立参数化模型，采用模态追踪与序贯优化相结合的方法，系统研究圆环基体内径、基体厚度、驱动足长度、驱动足半径及压电片厚度等结构参数对四阶工作模态简并特性的影响规律。结果表明，各结构参数均对模态简并特性产生显著影响，其中基体内径、基体厚度和驱动足长度为主要调控参数，驱动足半径与压电片厚度主要承担精细调节作用。基于参数灵敏度分析构建分级序贯优化策略后，两相正交四阶工作模态的频率简并差由1284 Hz降至8.29 Hz，优化程度达到99.35%，实现了高精度模态简并。研究结果可为环形谐振式压电机器人的结构设计与模态优化提供理论依据和参考方法。

为保证设备安全运行，特高压换流站阀厅施工阶段电气安装前，需对阀厅顶部的钢结构进行清扫，而人工清扫存在安全隐患高、效率低的问题。一种用于阀厅钢结构的多关节抱臂式清扫机器人，可在阀厅顶部钢结构上安全、可靠地移动并代替人工执行清扫任务。为提升阀厅钢结构清扫机器人在该环境下的作业效率，提出了一种基于改进深度Q网络（DQN）的路径规划方法。首先构建阀厅钢结构地图模型与清扫时间的数学模型，模拟清扫机器人在钢梁上的作业状态，通过深度Q网络（DQN）算法依次寻找最优节点，再结合数学模型对清扫时间进行优化，实现对阀厅钢结构的全覆盖清扫，得到最优策略。实验结果表明，该方法能够在保证阀厅钢结构全覆盖清扫的基础上，作业效率提升20%左右，为机器人完成高空复杂环境下的清扫任务提供了可靠技术支撑。

针对复杂障碍与狭小空间下零件三维装配路径规划普遍存在采样效率低、姿态适配性弱、路径搜索易陷入局部最优等问题，提出一种融合视觉语言模型（VLM）与改进人工势场法（APF）的装配路径智能规划方法。首先通过多视角虚拟相机采集装配场景图像，基于VLM识别障碍与狭窄空间特征，生成装配路径导航；然后采用改进APF方法，通过零件与障碍物之间的斥力矩调整零件在狭窄通道中的装配姿态，并结合碰撞反馈与已通行路径信息构建闭环规划机制。实验验证表明，相较传统RRT方法，本文方法在平均路径长度、平均规划时间、姿态调整次数、规划成功率上优势突出，适用于复杂空间下装配路径规划。

自动化立体仓库作为现代物流仓储系统的重要组成部分，能够实现货物的高密度存储与自动化存取，已广泛应用于制造业、电子商务和智能物流等领域。为降低单巷道自动化立体仓库中堆垛机多轮拣选作业时间，提升产品质量与可靠性水平，针对容量约束下的货位访问序列优化问题，以完成订单拣选作业总时间最短为目标，建立了立体仓库拣选路由优化模型。提出一种混合蚁群算法（Hybrid Ant Colony Optimization，HACO）对模型进行求解，首先利用信息素浓度和货位间启发距离构造链式候选拣选序列，再根据周转箱容量将访问序列还原为多轮作业路径，并引入基于轮次结构的局部改良策略。实验表明，在中大规模订单下，HACO平均作业时间降低约26.22%，说明本文方法有效减少了堆垛机跨区域移动和重复折返，提高了自动化立体仓库拣选作业效率。

在线辨识表面式永磁同步电机（SPMSM）的绕组电阻和转子磁链是监测电机定子和转子温度的有效办法。基于此，提出了一种基于免疫克隆算法（ICA）的永磁同步电机定子绕组电阻和转子磁链在线辨识方法。首先，在分析永磁同步电机稳态欠秩模型基础上，提出了误差分析法来构建罚函数，从而保证ICA在参数辨识过程中的收敛性。其次，所提方法仅需获取SPMSM在（i_d =0）稳态运行以及注入窄弱磁脉冲（i_d ≠0）条件下的两组定子电流、电压及转速数据，即可由上位机实现SPMSM定子电阻和转子磁链的在线估算。最后，在一台SPMSM开展验证，实验结果标明，所提方法能够精确地追踪定子绕组电阻和转子磁链变化。

风机塔筒环缝埋弧焊过程中，塔筒回转会在固定焊接工位坐标系下带动焊接小车和焊枪端点产生切向随动，小车需相对塔筒表面沿相反方向主动行走，以使焊枪端点稳定驻留于目标工位。针对回转—补偿运动关系不清以及摩擦、负载和执行器滞后造成的速度失配问题，提出基于扩张状态观测器的模糊自整定PID速度同步控制方法。建立端点残余速度模型，根据塔筒实测角速度和环缝半径生成小车参考速度，并利用ESO估计和补偿行走轴总扰动。采用Simulink仿真、Simulink-CoppeliaSim联合仿真及等效缩比实验对工程控制框架进行验证。结果表明，恒速扰动工况下速度误差RMSE较常规PID降低46.5%；联合仿真中焊枪端点RMS静止误差降低90.2%；缩比实验中RMSE、最大绝对误差、IAE和扰动恢复时间分别降低32.1%、13.4%、88.2%和12.2%。结果验证了所提方法的有效性及硬件可行性。

钢筋最大力总延伸率的传统测量方法主要依赖接触式引伸计或手工标距测量，分别存在操作复杂、设备易损坏和易受人为因素影响的问题。提出一种非接触视觉测量方法，通过同步采集钢筋拉伸过程视频与荷载-时间数据，确定最大力对应图像帧，从而测得最大力总延伸率。首先，基于针孔成像模型完成相机标定，并利用径向与切向畸变模型对采集图像进行畸变校正；其次，引入基于参考模型的动态感兴趣区域（Dynamic Region of Interest，DROI）提取方法，实现大变形条件下标距区域的稳定跟踪；最后，通过钢筋目标几何姿态定位与标记线检测，检测首帧与最大力对应帧中标记线与中心线的交点，计算标距像素长度变化，从而实现最大力总延伸率的测量。实验结果表明，与接触式引伸计测量结果相比，最大力总延伸率测量平均绝对误差为0.218%，平均相对误差为1.130%，该方法具有较高测量精度，可为钢筋最大力总延伸率自动测量提供一种有效的技术方案。

针对柔性电路板（Flexible Printed Circuit，FPC）缺陷检测数据集构建中人工标注成本高、通用分割基础模型直接迁移时依赖人工提示且易受工业背景干扰等问题，提出一种SAM2特征融合与区域约束的FPC缺陷预标注方法。该方法以单张人工标注样本为参考，利用SAM2图像编码器构建缺陷区域多尺度特征原型，计算待标注图像与参考缺陷之间的相似度响应，并通过临时点提示解码得到概率图以增强相似度融合，进而自动生成前景和背景提示点；在此基础上，引入连通域筛选、形态学约束、候选框数量约束和类别自适应后处理策略，生成可供人工复核或下游检测训练筛选的候选框标注。基于7类FPC缺陷、共700张测试图像的实验结果表明，在IoU阈值为0.5时，类别自适应策略相较基础SAM提示分割流程，宏平均F1值由0.0548提升至0.2664，微平均 F1值由0.0631提升至0.2763，平均最佳IoU由0.1738提升至0.2536，单图平均耗时由0.7645 s降低至0.6253 s。分类别结果显示，该方法在金面划伤、金面脏污和补强偏位等部分纹理类、结构类缺陷上具有较好候选生成效果，但对露铜、掉油墨和板面粘胶等弱对比或不规则缺陷仍存在精度不足。该方法更适合作为FPC缺陷人工标注前的预标注候选生成环节，而非完全替代人工标注。

滚动轴承复合故障中多源冲击相互耦合，故障能量分散于不同频带，传统固定频带解调难以自适应确定最优频带，导致弱故障特征易被强故障成分或噪声掩盖，诊断精度受限。为此提出一种复合故障自适应诊断方法。采用递增窗长的多尺度顺序统计滤波器对信号幅值谱进行边界检测与融合，获得自适应频带划分；依据边界构造经验小波滤波器组，获得不同共振频带的模态分量；引入多点峭度指标，选取富含周期冲击信息的最优模态进行平方包络谱分析，提取故障特征。实验结果表明，多尺度顺序统计滤波有助于提高边界检测稳定性并减少伪边界；面向故障频率的多点峭度可用于筛选解调频带。所提方法在本文两组复合故障数据中提取了内、外圈故障特征频率及其倍频，表现出较好的故障特征提取效果。

针对直升机旋翼叶片多工况响应耦合及传感器通道退化导致诊断鲁棒性下降的问题，提出一种可靠性掩码增强的物理拓扑残差图注意力多层感知机。基于气动载荷-截面内力-应变采样链路构建16通道、六状态数据集，并利用公开数据约束载荷趋势与故障频谱；以通道有效性和质量因子调节邻域注意力，通过物理邻接聚合和残差分支兼顾跨测点补偿与局部故障特征保留。实验结果表明，所提模型在完整通道和混合退化测试下的准确率分别为95.77%和93.88%，在ZYNQ7010上的单窗口推理时间约为8.6 ms。结果表明，该方法在通道缺失及噪声/漂移条件下具有较稳定的识别性能，可满足旋翼叶片边缘健康监测的准确性与实时性要求。

针对通航加油车智能预置加注因工况波动引发的过冲量预测偏差问题，以上海某型通航加油车为对象开展计量精度优化研究。利用特征线法（MOC）构建水锤-流量耦合仿真模型，提出了以目标流量衰减轨迹为控制变量的两阶段关阀量化设计方法，并分析了不同策略对过冲量稳定性及管路安全性的影响。结果表明：前2秒快关70%流量的策略可将关阀过冲量降低19.5%，并显著降低过冲量对油罐液位波动和阀门老化等工况扰动的敏感性；当第一阶段快关比例设定在60%~70%区间时，系统能在保障计量稳定性的同时有效抑制压力振荡；该策略无需改造硬件设备，仅优化控制参数即可将100升小批量加注工况下的相对误差稳定在0.15%以内，满足民航0.2级精度要求。

军用航空发动机的研制具有技术密集、周期长、投入大等特征。针对现有研究多聚焦于可制造性分析、缺乏对研制全过程系统性可生产性考量的问题，提出一种面向军用航空发动机的可生产性设计与综合评价方法。在设计阶段，贯穿发动机研制全流程，在早期设计环节统筹兼顾可制造性与可装配性要求，开展可生产性工作。在评价阶段，构建涵盖设计、生产、时间和成本等维度关键要素的可生产性评价指标体系，采用专家打分法和CRITIC法确定综合权重，并引入正态云模型进行不确定性综合评价，为设计方案迭代优化提供量化决策依据。分析结果表明，所提方法能有效识别设计中的可生产性薄弱环节，对提升军用航空发动机研制效率与工程化水平具有参考价值。

研究采用脉冲激光对基体为16Mn的汽车蒙皮进行除漆清洗，以激光功率、扫描速度、重复频率以及光斑搭接率等4个参数为影响因子建立正交试验方案，以表面清洁质量为响应结果。采用田口法对基于不同漆膜厚度的试验结果进行均值和信噪比分析，并通过方差分析判断各研究参数对试验结果的显著性，得到4个工艺参数对除漆后表面清洁质量的影响程度排序为： 激光功率>光斑搭接率>重复频率>扫描速度；并得到在漆膜厚度50 µm~90 µm范围内最优化的激光除漆工艺参数：激光功率210 W，扫描速度7000 mm/s，重复频率50 kHz，光斑搭接率0.4。对最优化的工艺参数进行试验验证，结果证明所得的优化参数能够有效、稳定地完成除漆工作，且基体材料不变形，基体组织结构不发生改变，清洗后重新喷涂的漆膜附着力测试结果满足要求。

针对自动化装备重载旋转部件中推力轴承弹簧束在高轴向载荷、强振动和有限安装空间下的承载稳定性问题，建立了球面碟簧非线性力学特性分析与结构选型方法。基于大挠度薄板弯曲理论和已有球面碟簧等效解析思想，将球面碟簧等效为满足几何约束的锥形碟簧，并以有限元载荷-位移结果反求等效系数，形成可服务于参数化仿真和自动化选型的计算流程。结果表明：不同高厚比下理论计算与有限元结果变化趋势一致，平均误差小于10%；碟簧厚度、高度和大径半径均会改变峰值载荷与低刚度区，其中厚度增大可显著提高轴向承载能力，高度变化主要影响低刚度区宽度和曲线凸度，大径半径增大使载荷水平降低。依据70-74 kN单片碟簧工程目标进行几何选型后，球面碟簧稳定工作区间提高30%以上，可为推力轴承弹簧束的非线性支承设计、制造软件中的快速选型以及运行状态监测阈值设定提供计算依据 。