机器人辅助手术旨在通过机器人系统协助医生实施外科手术，近年来受到越来越多的关注。人工智能的快速发展加快了机器人辅助手术向微创、智能和自主化的方向发展。综述了人工智能在机器人辅助手术中的应用，从医学图像处理、手术规划与导航、手术机器人运动控制与决策三方面进行总结。借助人工智能技术，医学图像处理的应用使医生更准确地获取具有更高清晰度和更直观立体的影像数据，对病灶和组织进行准确的分割和对齐，以及自动识别和分析医学图像中的病变或异常区域。人工智能在手术规划与导航方面的应用使外科医生可以更准确地规划手术方案，并提供精确的导航引导。通过结合患者的个性化数据和医生丰富的手术经验，人工智能可以帮助医生预测手术风险，并为手术过程中的精确定位和灵巧操作提供实时指导。手术机器人运动控制与决策方面的应用使机器人在手术中能够更有效地执行任务，并做出智能化决策。人工智能算法可以实时分析手术场景的复杂信息，辅助机器人进行精细的运动控制。分析了人工智能在机器人辅助手术的发展机遇和挑战，以对未来人工智能对机器人辅助手术研究的指导和启发。

产品设计是一个知识演化的过程，包含了大量复杂知识的推理和转化。知识工程在组织管理知识的基础上，推动设计系统不断向智能化方向发展，从而提高产品设计的质量与效率。在阐释知识与知识工程内涵的基础上，围绕设计知识挖掘、设计知识表示、设计知识检索、设计知识推送和设计知识重用这五个方面，重点分析了知识驱动的产品设计研究现状。针对产品设计中面临的问题，提出了基于知识工程的产品设计关键技术。针对互联网、云计算、人工智能、大数据等新兴信息技术快速发展对产品设计带来的深刻变革，提出了知识工程的未来发展趋势。

随着铝合金在航空航天、轨道交通及船舶制造等工业制造领域的应用持续增长，实现铝合金的高质量焊接已成为目前铝合金结构件轻量化发展的迫切需求与研究热点。搅拌摩擦焊接(Friction stir welding, FSW)作为一种固相焊接技术，在铝合金连接方面取得了显著进展。然而，随着大厚度铝合金板应用需求的日益增加，单面FSW接头由于焊缝底部的热量供应不足，易在焊缝底部形成缺陷，难以达到质量要求。为改善上述单面FSW接头中存在的缺陷问题，双面搅拌摩擦焊接技术应运而生。基于目前研究较为广泛的两种双面FSW工艺——常规顺序双面搅拌摩擦焊(Conventional double-sided friction stir welding, CDS-FSW)和双轴肩搅拌摩擦焊(Bobbin tool friction stir welding, BT-FSW)的研究成果，梳理和总结两种工艺的研究进展，重点从焊接工艺优化、接头宏微观组织形貌、力学性能及影响因素、搅拌头设计、焊接温度场和材料流动行为等方面进行详细分析与评述。最后，对双面搅拌摩擦焊接技术的热点问题及研究难题进行总结与展望，以期为双面搅拌摩擦焊技术的发展和实际工程应用提供理论参考。

磁控式小型化医疗机器人能够被外部磁场隔空控制，在人体狭窄腔道内主动运动，检查并治疗人体深层的病变区域，在临床医疗领域具有巨大的潜力。根据尺度不同，磁控式小型化医疗机器人可分为厘米毫米尺度的胶囊机器人、毫米微米尺度的连续体机器人、微米纳米尺度的微型机器人。系统总结各自磁控原理、结构设计和潜在医疗应用，并综述最新研究进展。最后，展望磁控式小型化医疗机器人的未来研究方向，包括机器人材料的生物相容性，执行医疗任务的视觉反馈，多种医疗功能集成的小型化，运动控制的稳定性和鲁棒性。

提出了基于模块化理论的多场景农业机器人，可应用于农业大棚、户外场景等。通过搭载不同的模块化农机设备，实现多种作物的监测、授粉、药物喷洒、采摘等任务，实现了农场自主运行，降低了人工成本。该农业机器人采用悬挂减震系统、独立转向驱动结构和双地形轨道轮设计，可以适应室内平地、轨道、室外农田等多种场景，实现多种运动模态和工作场景的自主切换。针对高精度的底盘机械臂协同运动控制，建立对应的运动学和动力学模型，并根据样机参数分析其控制精度。针对需要遍历目标任务点的工作，提出新型的冗余协同控制策略。试验结果表明，农业机器人样机各项参数均满足工作要求，冗余协同控制策略相比传统的间歇式的效率最多可以提升30%，动力学上的误差也得到数值验证，从数学模型和仿真角度量化了样机参数、遍历效率、控制精度等因素的影响，为进一步的改进和优化提供了指导。试验结果支持机器人在农业场景的设计和实际应用，为农业生产提供高效、精确的解决方案。

针对传统双足机器人刚性支腿结构缺乏弹性元素的局限，提出一种借鉴人体腿-足肌腱功能的人工肌腱牵拉式支腿结构，并搭建了基于五杆拓扑构型的四自由度双足机器人原理样机。建立了基于线性倒立摆(Linear inverted pendulum,LIP)模型的双足机器人行走规划优化范式。提出了基于LIP模型的双足机器人动步态控制器。在摆动相阶段，采用基于贝塞尔曲线的足端轨迹规划及融合模型前馈的PD控制策略。在支撑相阶段，采用足端地面支反力前馈结合机身姿态、高度反馈的控制策略。搭建试验平台对机器人运控算法进行了有效性验证。试验结果表明，双足机器人可实现0.8 m/s (约两倍腿长/s)的稳定行走速度，机身俯仰角度波动可控制在±7°以内，机身高度波动可控制在±4 cm以内。上述研究成果可进一步推广至面向三维空间移动作业的人形机器人系统设计。

软式内窥镜(简称软镜)是实现经自然腔道内镜手术(Natural orifice transluminal endoscopic surgery, NOTES)的关键器械，由于柔性镜体本身所具有的安全性高、可达范围广和运动灵活等优势，软镜操作技术已经被应用在越来越多种类的外科手术中。考虑到人工操作过程中存在难度大、学习周期长、人力成本高、依赖临床经验和易受有害辐射等问题，研发并利用软镜操作机器人代替人工操作，可以实现更加安全、精准、智能的NOTES手术。旨在总结当前软镜操作机器人在建模、控制与规划方面的研究现状，探讨相关技术的研究趋势和面临的挑战。介绍了国内外代表性软镜操作机器人系统，总结了现有软镜操作机器人系统的运动特点。从模型、控制和规划三个角度对当前的软镜操作机器人技术进行了详尽的研究现状综述。总结和分析了当前研究内容中的不足和自主化软镜操作技术发展所面临的挑战，并对软镜操作机器人的进一步研究方向进行展望。

手爪是作业型机器人系统中重要组成部分，其作业形式和性能决定着机器人的整体能力。通过对手爪的创新设计可有效降低机器人对材料加工、零部件装配、运动感知和控制算法开发等依赖，显著提升机器人对复杂作业环境和对象的自适应能力。当前机器人手爪的种类主要分为刚性手爪和柔性手爪两大类。相比刚性手爪，柔性手爪在未知环境下作业、夹持几何非规则物体、夹持表面易碎物品和安全人机交互等方面具有良好的优势。与此同时，柔性手爪在实现柔顺性变形同时也存在因结构刚度不足而导致输出力小、操作精度差等问题，目前尚未被很好地解决，因此如何在保证柔性手爪柔顺变形的同时保持手爪的载荷输出能力是当前亟需解决的问题。针对柔性手爪的机构设计和变刚度技术共性话题，结合提升柔性手爪的形状自适应性和作业载荷能力的背景需求，从柔性手爪的构型设计和变刚度技术两个方面详细分析了柔性手爪在发展中所取得的显著进展和不足，系统总结了柔性手爪的研制技术和所面临的主要挑战，为柔性手爪的多功能化和智能化提供新思路，拓展柔性手爪的应用领域，提升机器人的整体作业能力。

随着机器人技术在工业、医疗、服务、教育和军事等领域的广泛应用，传统的宏观机器人技术逐渐无法满足日益增长的微型化、精细化和功能高度集成化需求。微纳机器人作为机器人领域的新兴分支，因其尺寸小、推重比大、可控性好、拓展性强，成为研究的热点和前沿。通过回顾机器人技术的发展历程，详细分析了机器人发展的四个阶段和五代动力转换，并总结了机器人应具备的技术特征。在此基础上，对微纳机器人的发展历程、内涵及所处技术阶段进行了深入探讨，重点分析了从宏观机器人到微纳机器人在介质环境、驱动方式、运载方式和多功能耦合方式等技术特征的基础性改变，以及这些改变带来的技术挑战。重点从设计、制造、控制和检测四个方面，深入探讨了微纳机器人的深层次变化。最后，提出了微纳机器人技术的未来发展方向和建议。通过对这些问题的详细探讨，为未来机器人技术的发展提供了理论指导和实践基础。期望微纳机器人技术能够在更多领域实现突破，为精准医疗、环境治理、微纳制造等提供新的技术解决方案，推动社会和科技的持续进步。

分析设计和制造领域相关文献的主题和关键词，梳理设计理论与方法研究的发展历程；分析制造技术与信息技术同设计理论之间的关系，从时间上将设计理论研究的发展分为四个阶段。从产品全生命周期阶段的角度对广泛使用的设计理论与方法进行分类总结，阐述各类方法的概念、特点及应用范围。从设计过程表达、设计知识管理以及设计评价决策的角度，总结促进设计理论进步的关键技术。最后从面向复杂系统的设计、人工智能与设计以及环境友好的绿色设计三个方面对未来研究趋势进行展望。

激光传输系统涉及光学、机械、热、流场等多个物理场，在其设计制造过程中，进行多学科耦合建模分析至关重要。通过分析系统的多场耦合关系，提出一种光-机-热-流多场耦合建模方法。首先构建机械、热和流场的耦合模型，实现力、热和光作用下耦合变量的求解；其次基于代理模型方法，实现空间不均匀折射率场的拟合与预测模型；然后结合Fermat原理、光线追迹算法、波前畸变分析方法，提出不均匀折射率场光束传输分析方法，实现多场耦合变量的融合，形成光-机-热-流多场耦合模型；最终完成在多场耦合作用下，光学元件位姿变化、光束指向偏差、波前畸变的分析计算。利用两个数值案例对该方法进行验证，并应用该方法分析讨论激光传输系统中的多场耦合问题，结果表明该方法可用于光机系统中各设计参量的分析研究，为光学系统、机械系统、热控系统、自适应光学系统的设计优化提供依据。

随着现有工程问题高非线性、高计算复杂度、高维度等特征的凸显和对低成本高保真度仿真模型的要求，基于多学科耦合的工程结构多目标优化设计求解难度显著提高，且计算量大，这一问题引起了广泛的研究。针对这一挑战，本文提出了一种基于混合指标自适应采样代理模型实现工程结构多目标优化设计的方法。为降低优化设计成本，综合考虑了优化设计空间的全局探索与局部开发特征，提出了一种基于Voronoi区域划分的混合指标自适应采样方法，用于全局代理模型构建，经与不同案例及方法对比测试，在保证精度的前提下显著降低了样本数量；为实现工程结构多目标优化问题的求解，提出了一种基于优势面旋转投影和区域划分新型拥挤度算子的多目标优化设计NSGA-II-RD(Improved non-dominated sorting genetic algorithm II based on a rotation and density operator, NSGA-II-RD)算法，经与不同算法对比测试，该方法求解收敛速度更快且计算结果准确。最后，将提出的混合指标采样代理模型构建方法与NSGA-II-RD算法结合，在绝缘栅双极晶体管母排的结构设计上进行应用，针对母排的质量、电路压降与疲劳损伤进行多目标优化设计。结果表明，该方法不仅保证了母排的轻量化与良好导电性能，还使其具备了更好的抗超声焊接疲劳性能。同时，验证了该方法在保证低成本与高精度仿真模型的前提下，能够有效解决实际工程中的多目标优化设计问题。

相变储热是储能领域的重要组成部分，它可以解决热能供求在时间和空间上不匹配、以及间歇性、波动性等问题。由于相变材料导热系数较低，限制了其大规模应用于储热领域。热管与相变材料耦合是有效强化相变储热的方法。总结热管与相变材料的不同耦合方式以及在不同应用领域的研究进展，分析热管与相变材料不同耦合方式的优势和潜力。研究发现相变材料与热管的耦合能够强化储热系统储/放热性能，另外相变材料与热管在不同位置耦合能够实现不同的功能。但是相变材料与热管耦合传热机理还不明晰，还需增强基于热管的储热系统对动态工况的适应能力，拓宽优化其应用范围。

磁场调制型磁齿轮突破传统磁齿轮的拓扑结构限制，同轴式结构极大地提高永磁体利用率，除具有传统磁齿轮无接触、无磨损、无需润滑、噪声小和过载自我保护等优点外，输出转矩大、转矩密度高，可广泛应用于航海、风电、石油化工等众多领域。在简单回顾传统磁齿轮机构发展，简述磁场调制型磁齿轮工作原理的基础上，介绍并比较各类径向、轴向调磁和相交轴磁齿轮机构转矩特性等，梳理磁齿轮相关研究采用的计算方法和优化方法，对比分析不同类型磁齿轮的转矩密度、齿槽转矩、损耗和温升等性能指标，最后总结阐述磁场调制型磁齿轮在磁齿轮复合电机等领域及极地寒冷等环境的应用前景，对磁齿轮未来重点研究领域进行展望。

人机交互中的不确定性易引起驾驶人与智能辅助驾驶系统的冲突，进而削弱驾驶性能。为此，提出一种基于动态介入惩罚的智能车辆人机协同控制架构，以提升车辆的驾驶性能与侧向稳定性。针对人机共享控制系统的不确定性，建立考虑驾驶人时变预瞄行为与轮胎非线性特性的车辆模型；引入影响共享驾驶权限分配的人机介入惩罚因子，并根据驾驶人手力矩和实际预瞄点侧向偏差建立模糊规则，减少由个性化驾驶行为导致的驾驶人与辅助驾驶行为之间的冲突；提出基于极点配置的线性参数时变(Linear parameter varing，LPV)控制策略以提升控制系统鲁棒性。最后，采用Matlab/Carsim联合仿真和基于NI-LabVIEW-RT系统的硬件在环测试(Hardwave-in-loop，HIL)进行试验验证，结果表明，所提出的人机协同控制架构能够在保证车辆操纵性能的同时有效缓解人机冲突。

传统时变可靠性分析(Time-dependent reliability analysis, TRA)往往通过大量实验设计样本(Design of experiments, DoE)构建代理模型，从而实现时变可靠性分析计算。在这个过程中，随着性能方程的非线性程度、响应求解难度等增加，DoE的计算成本愈发高昂，使得可靠性分析耗时冗长。针对该问题，创新性地提出了一种基于物理信息神经网络(Physics-informed neural network，PINN)的时变可靠性分析方法(PINN-based TRA, PBTRA)。该方法在TRA过程中将约束系统响应的偏微分方程(Partial differential equation, PDE)融入PINN模型训练的损失函数，使用PINN模型预测系统的实际响应，并基于此构建性能方程，解决了传统时变可靠性分析依赖大量仿真计算获取实验样本的难题，有效降低了TRA计算成本。同时针对传统PINN训练过程出现的收敛缓慢和模型欠拟合等问题，根据训练过程中PINN模型在不同采样区域的响应情况，判断相关区域是否接近系统响应的极限状态，并据此划分敏感区域，动态调整训练点采样分布，进一步结合神经网络的重采样机制，提出了一种基于区域响应权重的PINN模型动态采样训练方法，并且将其应用于TRA中。相较于传统的PINN，所提方法具有更快的训练速度与更高的性能响应计算精度，进而能够提升TRA精度与效率。文章中针对两个案例测试了所提出的PBTRA方法，并与传统TRA方法进行了对比，验证了所提出方法的优越性。

现代复杂装备结构通常不仅处于热力耦合的复杂环境，而且承受着不可忽视的惯性力作用。针对这一类问题，提出了一种考虑拓扑相关惯性载荷的热力耦合拓扑优化高效求解方法。首先，构建了考虑热载荷、机械载荷以及惯性载荷的热力耦合拓扑优化模型，在体积约束条件下优化结构的柔顺度；其次，给出了惯性载荷的计算方法，针对低密度区域材料分布不收敛的问题提出了一种改进的材料插值惩罚模型，并基于此推导了结构柔顺度关于拓扑设计变量的敏度；最后，采用了基于梯度的移动渐近线法(Method of moving asymptotes, MMA)更新拓扑设计变量。此外，开发了基于MATLAB和ABAQUS的热力耦合拓扑优化平台，可适用于复杂工程中不规则结构设计域的拓扑优化问题。数值算例结果表明，所提出方法可有效避免低密度区域结构分布模糊的现象，具有良好的收敛性。

目前连续型机器人负载能力较弱，不能满足大负载的应用需求，设计了一种基于分布式弹性单元能够承受较大负载的绳驱动十字节连接连续型机器人，而且该机器人具备被动柔顺性，可以用于缓冲、储能等场合。为了分析该连续型机器人的弯曲变形与所受负载之间的静力学关系，建立了有负载条件下的牛顿-欧拉方程，并通过数值求解器进行计算模拟，与经典的常曲率模型假设计算结果对比，牛顿-欧拉方程的仿真结果更符合实际变形量。对连续型机器人末端进行了水平、竖直、圆周运动三组实验，实验结果表明，在7.5 kg外部负载的作用下，该机器人分隔盘边缘点与对应仿真计算点的位置平均误差最大为9.62 mm，均方误差为4.69 mm，分别占连续型机器人总长的4.20%与2.04%，表明该机器人能够实现大负载作用下的精确运动，验证了机器人承担大负载的能力。

齿轮箱是高速动车组的重要部件之一，通过多种类型轴承分别与车轴和联轴器联结，这些轴承对齿轮箱实现动力传递和确保列车的运行安全和稳定性具有重要作用。由于工程测试难度，目前难以直接测试这些轴承承受的载荷。基于轴承动力学理论和齿轮传动动力学理论，建立了包含三类轴承、齿轮啮合及齿轮箱箱体的耦合动力学模型，结合线路实测激励，采用数值方法，获取了齿轮箱轴承滚子滚道接触载荷。在验证轴承滚子滚道载荷分布特性的基础上，分析了多种工况下齿轮箱轴承的滚子滚道接触载荷。结果表明，齿轮箱小齿轮轴圆柱滚子轴承滚子滚道接触载荷均值主要受牵引力矩影响，牵引力亦会影响受载滚子数量。齿轮啮合力影响滚子滚道接触载荷局部波动幅值，在外部激励作用下，NU214轴承滚子滚道接触载荷最大值最高增大35.0%。列车上下行工况改变滚子滚道接触载荷分布区域以及载荷均值，但接触区位置不受列车速度等级的影响。建立的齿轮箱耦合模型，详细考虑了齿轮箱各轴承的受载特点，对深入研究齿轮箱轴承受载特性具有重要作用。

近年来，结合传统轮式、腿式运动与跳跃运动的移动机器人受到了研究学者的广泛关注，它们在非结构地形中的优势使其在应急救援、野外巡查、地下勘探等方面有着广阔的应用前景。对目前出现的轮式跳跃机器人、轮腿跳跃机器人、球形跳跃机器人等新型移动机器人的研究现状进行了较为详细地介绍，从其机构设计与跳跃控制等方面进行了比较分析。在机构设计部分，分析了近年来轮式、轮腿式、球形跳跃机器人的跳跃机构设计特点，对其结构设计特点进行了对比总结；在跳跃控制方法部分，回顾了可跳跃移动机器人的空中姿态控制方法及落地缓冲控制方法。最后从可跳跃移动机器人的结构、储能、智能控制等方面，对其未来的发展方向与技术趋势进行了讨论和展望。

载荷是铁道车辆转向架抗疲劳设计的基本输入，梳理现有标准载荷定义方法和阐明标准载荷与实际服役载荷的差异，对铁道车辆转向架抗疲劳设计具有重要意义。基于此，梳理铁道车辆转向架部件振动疲劳失效的普遍特点、主要诱因及解决方案；从动力学角度阐释转向架构架主体载荷的定义方法，提出实测载荷谱向标准三阶段载荷系数的转化方法，探讨浮沉和侧滚载荷系数的安全裕量；针对转向架附属部件振动谱，探明标准轴箱振动谱与实测振动谱的差异性。结果表明：转向架失效的部件主要以附属部件为主，轮轨高频振动导致的结构共振是转向架部件振动疲劳失效的主要诱因。标准定义的车辆浮沉系数相比实际服役条件具有较高的安全裕量，侧滚载荷系数受车辆稳定性影响较大；现有标准转向架轴箱振动谱低估了高频范围的振动能量，提出了考虑轮轨多特征频带的轴箱振动平直谱定义方法。针对转向架振动疲劳载荷定义的相关讨论，为铁道车辆转向架振动疲劳正向设计提供理论参考。

锂离子电池作为新能源汽车的核心部件，准确、高效的衰退机制辨识与健康状态估计对于提升动力电池系统的运行可靠性、降低安全风险以及残值评估具有重要意义。随着新能源汽车智能网联化程度的不断提高及大数据分析手段的快速发展，基于数据驱动的动力电池健康状态估计得到了广泛关注。为系统梳理锂离子电池的衰退机制及健康状态估计研究最新进展，从以下两方面进行总结：在衰退机制方面，分别从电池的负极、正极等结构出发，阐述了不同内部副反应对电池老化的影响，并结合新能源汽车实际运行场景分析了强关联外部使用因素对电池衰退的主导作用；在健康状态估计方面，根据不同数据驱动算法的特点及侧重点对现有研究进行了分类概述，分析比较其优点、局限性与应用场景，并进一步讨论各类典型方法在现阶段实车应用的可行性。最后，面向新能源汽车的实际运行需求，对动力电池健康状态估计领域存在的挑战与发展方向进行了总结与展望。

工业机器人在其全寿命周期内受多源不确定性因素影响，导致末端执行器实际位置与期望位置存在偏差，直接影响所加工产品质量。为此，开展工业机器人误差补偿研究，提出了基于非运动学标定原理的全域精细化误差场建模方法与误差补偿策略，并进行了实验验证，旨在为提升国产工业机器人精度性能提供一种有效工具。以工业机器人末端执行器名义位置为输入节点，相应的定位误差为输出节点训练径向基函数神经网络，结合交叉验证和粒子群优化算法提高训练效率及模型精度，使用较少样本准确构建工业机器人定位误差场。根据误差场预测工业机器人任意点定位误差，通过编辑控制器设定值以增加预偏置的方式实现误差补偿。针对三款额定负载分别为3 kg、12 kg和50 kg的国产工业机器人开展误差补偿实验，相同样本点下所建立误差场与基于误差相似性原理的误差模型相比精度更高，补偿后三款工业机器人绝对定位误差范围分别减小了44.14%、77.48%和80.65%，最大绝对定位误差分别减小了42.55%、76.07%和82.24%，验证了所提方法的工程适用性。

电动汽车及电网储能电站的快速发展对电池管理系统控制性能提出更高的要求，准确的电池模型及参数是保障电池管理系统中锂离子电池状态监测及高效能量管理的必要条件。传统等效电路模型受限于模型结构只能呈现单一时间尺度的阻抗特性，难以有效表征锂离子电池冲放电过程中内部复杂的物理、化学状态变化。基于锂电池充放电过程中的多时间尺度特征，提出一种采用变参数结构的一阶等效电路模型及相应的参数提取方法，该模型将时间因子引入容、阻网络，将容、阻参数可变范围从二维曲线扩展为三维曲面。所提出模型容阻参数能够在充放电及松弛周期内随电池状态的变化而改变，因此该变参数结构能够更为精准地描述电池内部电化学状态的变化。基于变参数特征建立了一阶变参数结构等效电路模型，并通过试验验证了模型的有效性。

复杂曲面构件是航空航天、海洋舰船等领域高端装备的核心组成部分，其测量精度对保障高端装备制造品质具有不可替代的基础支撑作用。为克服传统手工、专机等制造方式的局限性，三维视觉引导的机器人系统为复杂曲面构件的高端化智能化加工提供新思路，并逐渐成为机器人化智能制造领域的研究热点。综述围绕机器人三维测量方法，首先根据传感器类型和应用场景，对不同制造场景的测量方案特点进行全面归纳，以帮助研究人员快速全面地认识和理解该领域。然后按照测量流程，将关键核心技术归纳为系统标定、测量规划、点云融合、特征识别等，综述各类别近十年的主要研究成果，分析现有研究存在的不足。最后总结机器人测量面临的技术挑战，并从应用场景、测量需求、测量手段等方面对未来的发展趋势进行了展望。

针对磁流变阻尼器响应时滞对半主动悬架控制系统低频振动控制的负面影响问题，提出一种考虑磁流变阻尼器响应时滞的时滞依赖H_∞鲁棒控制器。构建考虑响应时滞的磁流变半主动悬架模型，基于Lyapunov-Krasovskii函数分析时滞磁流变半主动悬架的时滞稳定性，并采用锥补线性化迭代求解系统保持稳定的临界时滞，在此基础上设计一种考虑磁流变阻尼器响应时滞的时滞依赖H_∞鲁棒控制器，降低了磁流变阻尼器的整体响应时滞并使其小于理论临界时滞，得到控制器反馈增益。最后进行仿真和试验对比研究，试验结果表明，凸块路面激励下，相较于时滞独立H_∞鲁棒控制器，时滞依赖H_∞鲁棒控制器对车身加速度和车轮动载荷的峰峰值响应分别降低了16.4%和7.4%，车轮接地性变化不大，试验和仿真结果有效验证了所设计控制方法的有效性和优越性，为后续磁流变半主动悬架研究提供了理论参考。

激光定向能量沉积技术(Directed energy deposition,DED)是一种逐点逐层熔化沉积从而直接制造致密金属零件的高性能加工成形技术。由于其制造的TC4钛合金的显微组织与传统锻件有很大的不同，选用合适的热处理工艺是改善其力学性能的关键。因此，研究了三种不同热处理制度对DED制造TC4钛合金对成形构件晶粒形貌、显微组织和室温以及高温拉伸性能的影响。研究结果表明，经过600℃和800℃退火处理后，α片层均出现不同程度的粗化，且α相含量略微提高，经975℃双重退火处理后生成了部分等轴α相，室温拉伸塑性得到改善，与800℃退火处理试样相比，横向面缩率增加了约26.1%。在400℃高温拉伸时，975℃双重退火后的合金具有最高的横向平均高温断后伸长率，表现出优异的高温强度-塑性匹配。

新能源汽车快速发展对动力电池的能量密度和安全性提出了更高的要求，刀片电池构型显著提高了动力电池体积利用率，弥补现有磷酸铁锂(Lithium iron phosphate batteries，LFP)电池材料体系能量密度低的缺点。通过搭建刀片电池1D电化学+3D热耦合模型，进行如下三方面的探究：第一，探究环境温度、充电倍率和换热系数三类变量对不同长度刀片电池的容量、内阻等电化学性能的影响，通过直流阻抗分解法(Directive current resistance，DCR)溯源影响性能的原因并定位了对应的物理化学过程；第二，探究上述三种变量对长/短刀电池温升过程和充电末期电池最大温差的影响，通过产热分解法(Heat production decomposition，HPD)揭示电池各部件的产热程度；第三，探究电池尺寸和换热系数对电池温度均一性的影响。结果表明：①刀片电池长短对电化学性能的影响源于集流体电阻，其电阻随电池长度增加而增大；刀片电池长短对热性能影响由电池产热、传热和表面散热三者共同决定，长度增加增大集流体产热，降低电池各向均温性能；②环境温度和换热系数对电化学性能和热性能影响较小，倍率增大使过电势增加造成电池容量下降；电极产热随倍率增加均有所增大。换热系数增强提高长度方向均温性能，L400，L800，L1200计算结果表明，控制电池长度和提高材料热导率亦有利于增强电池各向均温性能。

履带车由于工作环境多变、履带-地面接触机理复杂等因素，通常难以建立准确的动力学模型。此外，受到非结构化路面的起伏扰动冲击，难以通过低成本的传感器实现准确的速度测量，这些不利因素对履带车的路径跟踪控制带来了挑战。针对动力学建模困难的问题，建立以履带转动加速度为虚拟控制输入的动力学-运动学混合模型，利用广义扰动来描述履带滑移引起的不确定性。针对速度测量困难的问题，以混合模型为基础设计了基于扩展状态估计(Extended state observer，ESO)的速度与广义扰动观测器，实现了仅依赖GNSS和履带转动编码器信息的整车状态估计。最后，以履带转动加速度为中间控制量，设计了具有抗扰能力的分层控制策略，包括上层路径跟踪控制器和下层履带转速控制器。仿真和试验结果表明，所提出的状态观测与控制策略能够准确估计履带车的实时速度，并有效提高在外部扰动下的履带车路径跟踪精度。

拓扑优化技术已成为高性能散热结构的有效设计手段，典型散热结构优化结果常呈现出细小特征繁多、拓扑构型复杂等特点。然而传统拓扑优化方法由于设计结果难以导入到CAD系统和/或结果边界不清晰、不光滑，在对散热结构细小特征进行精确模型重构时存在很大的困难；特征驱动法、移动可变形组件法等能与CAD系统无缝衔接的新兴拓扑优化方法因具有初始布局依赖性，极难用于设计拓扑构型复杂的散热结构。鉴于此，借助仿生拓扑优化方法的树状分支结构层次生长技术，为散热结构的特征驱动优化提供合理的初始布局，发展出一种新型的自适应特征驱动法。该方法为尽可能扩大设计空间以获得更优异的结果，利用两个B样条曲线函数构建出具有足够变形能力的可弯曲特征；为在优化过程中反映仿生树状分支结构的层次关系，基于映射思想将分枝特征的起点创新性地定义于主枝特征的参数域内。以结构散热弱度最小化为优化目标，以给定的高导热材料体积分数为约束，对不同边界条件下的散热结构进行拓扑优化。数值算例表明，所提自适应特征驱动法能够使用相对很少的设计变量得到边界清晰光滑且性能优异的散热结构设计结果。

随着航天技术的快速发展，单次展开的空间天线已无法满足重大工程对大尺寸天线的任务需求。基于模块化单元的在轨组装技术是实现大尺寸空间天线的有效途径。传统基于近似拟合的单一模块化天线设计方法无法准确表征通用空间天线结构的构型。针对该问题，提出了一种基于多构型拓扑的天线模块化单元设计方法，采用多构型模块化单元解决了大型平面天线及反射面天线在轨组装中的兼容性问题。结果表明，天线模块化单元设计方法可高精度模拟平面、球面、旋转抛物面及抛物柱面等多种天线构型，是实现大型空间天线天线在轨组装的可靠技术。基于上述研究，本文通过对研制的原理样机进行收拢展开试验，验证了所提出的模块化单元设计方法的可行性与有效性。