南昌大学学报(工科版)|| 2026年第1期

基于碰撞检测的七自由度机械臂避障轨迹规划

吕松涛¹，李小兵^1,2*，向以恒¹，胡贇^1,2，石志新^1,2

（1. 南昌大学先进制造学院；2. 江西省高等学校现代机械设计工程技术研究中心）

摘要：为提高七自由度（7 degrees of freedom, 7-DOF）机械臂在障碍物环境下的避障可靠性，本研究针对其运动特性进行分析，并提出一种新型的避障轨迹规划方法。首先，进行机械臂的正、逆运动学分析，采用蒙特卡罗法求解可达工作空间，并对末端执行器的可操作度进行归一化和可视化，分析灵活工作空间的分布情况；其次，在传统信息增强的快速搜索随机树（informed rapidly-exploring random tree, IRRT*）算法的基础上完善碰撞检测过程，增加机械臂与障碍物的安全距离约束，设置轨迹空间夹角阈值限制，并通过三次样条插值对轨迹进行平滑优化；最后，利用MATLAB对机械臂在障碍物环境中的运动进行仿真，分析末端执行器位置及各关节的运动性能，仿真结果验证了避障轨迹规划方法的有效性与可行性。

关键词：冗余机械臂；碰撞检测；灵活工作空间；可操作度；避障轨迹规划

基金项目：国家自然科学基金资助项目（52165003）。

引用格式：

吕松涛, 李小兵, 向以恒, 等. 基于碰撞检测的七自由度机械臂避障轨迹规划[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026, 48(1): 1-9.

LÜ S T, LI X B, XIANG Y H, et al. Obstacle avoidance trajectory planning for 7-DOF manipulator based on collision detection[J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 1-9.

基于时频融合的改进CNN 模型增强轴承故障跨工况诊断性能

刘旭波^*，孙极智，胡德威，施先东

（南昌大学先进制造学院)

摘要：为提高轴承故障诊断模型的跨工况诊断效果，本文提出了一种基于快速傅里叶变换和变分模态分解并与基于通道注意力机制改进的卷积神经网络相结合的轴承故障诊断方法。将原始振动信号分别进行快速傅里叶变换以及变分模态分解处理后再进行特征堆叠，然后将处理后的数据通过基于通道注意力机制改进的卷积神经网络进行训练完成对轴承故障诊断的分类。结果表明：与其他诊断方法相比，所提方法的识别精度在不同工况条件下准确率更高，达到了98.40%；在轴承齿轮混合故障中诊断率达到了67.32%；在噪声干扰情况下，诊断准确率达到了89.93%。

关键词：故障诊断；快速傅里叶变换；变分模态分解；注意力机制；卷积神经网络

基金项目：江西省自然科学基金青年基金资助项目（20252BAC200632）。

引用格式：

刘旭波, 孙极智, 胡德威, 等. 基于时频融合的改进CNN模型增强轴承故障跨工况诊断性能[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026, 48(1): 10-19.

LIU X B, SUN J Z, HU D W, et al. Enhancing cross condition performance of bearing fault diagnosis with improved CNN model based on time-frequency fusion[J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 10-19.

青梅果胶提取工艺及其抗氧化、降糖降脂活性

张巧玲，左如海，王进华^*，乐治平^*

（南昌大学化学化工学院）

摘要：为实现青梅的资源化利用，并开发可缓解果胶需求增长问题的新型果胶，本研究以青梅为原料，采用超声辅助柠檬酸提取青梅果胶的方法，探究不同提取条件对青梅果胶提取率的影响，并设计响应面实验优化提取工艺，对最优提取条件下提取的青梅果胶进行结构及理化性质分析；以商业果胶为参照，分析其抗氧化活性和降血糖降血脂能力。实验结果显示：柠檬酸浓度1.00 mol/L、超声功率150 W、料液比为1∶34（g/mL）、超声温度62 ℃、超声时间53 min的条件下，青梅果胶提取率最高，为26.92 %，该条件下提取的果胶呈现块状结构，具有果胶特征吸收峰，分子量为219.94 kDa；青梅果胶对DPPH∙、ABTS^＋∙、∙OH和O₂⁻∙的清除能力以及对α-淀粉酶、胰脂肪酶的抑制能力均高于商业果胶。

关键词：青梅；果胶；响应面法；抗氧化活性；降血糖；降血脂

基金项目：山东省科技型中小企业创新能力提升工程（2023TSGC0363）；南昌观顺科技有限公司合作横向课题（HX202212140001）。

引用格式：

张巧玲, 左如海, 王进华, 等. 青梅果胶提取工艺及其抗氧化、降糖降脂活性[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026, 48(1): 20-29.

ZHANG Q L, ZUO R H, Wang J H, et al. Extraction of green plum pectin and its antioxidant, hypoglycemic and hypolipidemic activities[J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 20-29.

亚麻籽油及其调和油通过调节类二十烷酸代谢改善肥胖小鼠的慢性炎症

李海珍，陈献翔，武弋，谢建华，申明月^*

（南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室）

摘要：本研究旨在探讨亚麻籽油（FO）及其调和油（BO）通过调节类二十烷酸代谢改善高脂饮食诱导的肥胖小鼠慢性炎症的机制。以C57/BL6小鼠为模型，分为正常饮食组（ND）、高脂饮食组（HFD）、高脂+亚麻籽油组（HFD+FO）和高脂+调和油组（HFD+BO），饲喂13 周后，采用液相色谱- 串联质谱（LC-MS/MS）分析肝脏类二十烷酸代谢谱，并检测炎症细胞因子水平。PCA和OPLS-DA结果显示各组类二十烷酸代谢谱有显著区分；与HFD组相比，HFD+FO和HFD+BO组促炎类二十烷酸（如PGF2α、PGE2、15-HETE）显著降低，抗炎类二十烷酸（如12-HEPE、18-HEPE）显著升高，且促炎细胞因子（TNF-α、IL-6、IL-1β、LPS）水平显著下降。研究表明亚麻籽油及其调和油可通过调节类二十烷酸代谢平衡改善肥胖小鼠慢性炎症，为膳食干预肥胖相关炎症提供了理论依据。

关键词：亚麻籽油；调和油；LC-MS/MS；类二十烷酸；肥胖慢性炎症

引用格式：

李海珍, 陈献翔, 武弋, 等. 亚麻籽油及其调和油通过调节类二十烷酸代谢改善肥胖小鼠的慢性炎症[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026, 48(1): 30-43.

LI H Z, CHEN X X, WU Y, et al. Improvement of chronic inflammation in high-fat diet-induced obese mice by flaxseed oil and its blended oil based on the metabolomics of eicosanoids [J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 30-43.

镥掺杂碱式硝酸铜用于电催化二氧化碳还原为乙醇

袁豪俊，舒敏兴，王红明^*

（南昌大学化学化工学院）

摘要：为开发新型、高效的二氧化碳还原反应（carbon dioxide reduction reaction, CO₂RR）电催化剂，本研究采用溶剂热法合成了镥（Lu）掺杂碱式硝酸铜纳米棒[Lu_x/Cu₂(OH)₃NO₃]，并详细评估了其电催化二氧化碳还原性能，进而揭示了其反应机理。结果表明：在最佳掺杂比的条件下，Lu_0.05/Cu₂(OH)₃NO₃ 在−1.4 V（相对于可逆氢电极）的电位下，采用1 mol/L 的氢氧化钾作为电解液时，乙醇的法拉第效率最高为46.0%，乙醇的选择性相较于未掺杂Lu的碱式硝酸铜提高了将近1 倍，并且稳定性可达10 h 以上。通过分析原位拉曼光谱对催化剂的反应过程发现，掺杂适量的镥可以促进一氧化碳中间体的形成和水的解离，提高在多碳产物中乙醇的选择性。

关键词：电催化二氧化碳还原；镥掺杂；法拉第效率；乙醇

基金项目：江西省自然科学基金资助项目（201202BAB203009，20171BAB213014）。

引用格式：

袁豪俊, 舒敏兴, 王红明. 镥掺杂碱式硝酸铜用于电催化二氧化碳还原为乙醇[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026, 48(1): 44-52.

YUAN H J, SHU M X, WANG H M. Lutetium doped Cu₂(OH)₃NO₃ for electrocatalytic reduction of CO₂ to ethanol [J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 44-52.

基于生成对抗网络的人脸图像反取证技术综述

丁峰¹，何琦¹，严之寒¹，朱小刚^2*

（1. 南昌大学软件学院；2. 南昌大学公共政策与管理学院）

摘要：随着深度学习技术的迅猛发展，生成对抗网络（generative adversarial network, GAN）作为一种强大的生成模型，已被广泛应用于图像生成和处理领域。同时，GAN技术也带来了人脸图像伪造和篡改等安全挑战，针对这一问题，研究人员提出了基于生成对抗网络的人脸图像反取证技术，本文对这一技术进行了全面综述。首先，介绍了GAN的基本原理和发展历程，分析了人脸图像反取证技术的研究背景和意义，指出了人脸图像伪造带来的安全隐患。然后，总结了当前主流的基于GAN的人脸图像反取证方法和技术路线，将现有的反取证工作分为2 大类，即生成图像篡改和对抗性攻击，并详细讨论了其在人脸图像真实性检测、人脸篡改检测等方面的应用。最后，分析了当前基于GAN的人脸图像反取证技术研究存在的问题并对未来发展方向进行了展望，提出了进一步改进和探索的方向。

关键词：数字图像取证；反取证；生成对抗网络；深度学习

基金项目：国家自然科学基金资助项目（62262041）；江西省自然科学基金面上项目（20232BAB202011）。

引用格式：

丁峰, 何琦, 严之寒, 等. 基于生成对抗网络的人脸图像反取证技术综述[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026, 48(1):53-69.

DING F, HE Q, YAN Z H, et al. Overview of face image anti-forensics techniques based on GAN[J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 53-69.

计及阶梯式碳交易与绿色氢能证书的高速公路综合能源系统优化调度

王亮¹，李东¹，姚卫星²，谭文雄³，杨晓辉^3*

（1. 中电建路桥集团有限公司；2. 中国电建集团江西省电力设计院有限公司；3. 南昌大学信息工程学院）

摘要：高速公路服务区具有丰富的能源资源，适合建立多元化能源供需耦合的应用场景，随着国家“双碳”目标的深入推进，高速公路服务区的能源高效利用问题亟待解决。为降低高速公路综合能源系统（highway integrated energy system，HIES）的能源成本并提高能源利用效率，本文首先构建了HIES调度模型并引入阶梯式碳交易和绿色氢能证书交易机制作用于系统，然后建立了以系统成本最低为目标的优化调度模型，HIES在交易机制下充分调度系统内部设备运行情况和能量分配，最后以不同场景下的案例进行对比分析。结果显示所提出的交易机制模型能够提高HIES的经济性和低碳性，系统的成本降低了13.7%，碳排放量降低了7.6%。

关键词：高速公路综合能源系统；阶梯式碳交易；绿色氢能证书；优化调度

基金项目：中电建（广东）中开高速公路有限公司科技项目（ZKGS-QT-0045）。

引用格式：

王亮, 李东, 姚卫星, 等. 计及阶梯式碳交易与绿色氢能证书的高速公路综合能源系统优化调度[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026, 48(1):70-76.

WANG L, LI D, YAO W X, et al. Optimal scheduling of the integrated energy system for expressways taking into account stepped carbon trading and green hydrogen certificates[J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 70-76.

基于信息素机制的改进Q 学习路径规划算法

罗熙^*，王建宏，丁勇军，张金龙

（江西理工大学电气工程与自动化学院）

摘要：在求解路径规划问题上，Q学习因Q表初始化不合理以及行为策略的随机性，可能会导致算法收敛速度慢甚至易在搜索前期就陷入局部最优解。针对上述问题，本文引入信息素来对智能体的寻优范围进行优化，以提高智能体的搜索效率；利用获取到的环境信息对Q表的初始化进行差异性赋值，减少前期探索的盲目性，加快搜索速度；依照同步更新的信息素表对Q学习中智能体行为策略的探索率进行动态调整，使得算法保持一个合适的探索率而不致陷入局部最优。最后，在几种不同风格的栅格地图中进行仿真实验，验证了所提算法的有效性和可行性。

关键词：Q学习；路径规划；蚁群算法；信息素；探索率

基金项目：江西省自然科学基金面上资助项目（20232BAB201015）。

引用格式：

罗熙, 王建宏, 丁勇军, 等. 基于信息素机制的改进Q学习路径规划算法[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026, 48(1): 77-84.

LUO X, WANG J H, DING Y J, et al. Improved Q-learning path planning algorithm based on pheromone mechanism[J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 77-84.

基于BIM 建模和有限差分法的深基坑边坡稳定性分析

黄淇¹，向晖²，胡昊³，夏志斌²，关宏涛²，蒋水华^1*

（1. 南昌大学工程建设学院；2. 中建铁路投资建设集团有限公司；3. 南昌市政公用工程项目管理有限公司）

摘要：复杂深基坑边坡的稳定性问题在工程实践中具有重要挑战，传统建模技术难以完整、直观地反映边坡内部空间分布，同时缺乏建模、稳定性计算与结果可视化的一体化解决方案，常导致施工成本增加及安全风险。针对这一问题，本研究创新性地结合建筑信息模型（building information modeling, BIM）技术与有限元/ 有限差分分析软件（ANSYS和FLAC3D），提出了一种多软件协同的一体化方法。该方法利用BIM技术的精细化建模与信息集成优势，结合FLAC3D的稳定性分析能力，实现了从边坡建模到分析结果直观展示的全流程优化。以南昌市某深基坑边坡工程为例，研究分析了完全开挖与土钉墙/排桩支护2种工况下边坡的稳定性。结果表明：①该方法相比传统方法显著提高了建模效率和计算精度，并增强了分析结果的可视化表达与工程指导价值；②完全开挖会导致边坡失稳风险，而采用土钉墙/ 排桩支护能有效控制边坡变形，显著提升施工期的稳定性。

关键词：深基坑边坡；稳定性分析；建筑信息模型；强度折减法；多软件协同

基金项目：江西省自然科学基金资助项目(20232ACB204031， 20242BAB24001)。

引用格式：

黄淇, 向晖, 胡昊, 等. 基于BIM建模和有限差分法的深基坑边坡稳定性分析[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026, 48(1): 85-92.

HUANG Q, XIANG H, HU H, et al. Stability analysis of deep foundation pit slope based on BIM modeling and finite difference method[J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 85-92.

考虑次固结系数随应力变化的成层软黏土流变固结分析

陈微¹，张凯晖²，廖靖鹏²，夏长青^2*，邓曼婷¹

（1. 深圳市市政设计研究院有限公司； 2. 深圳大学土木与交通工程学院）

摘要：本文考虑次固结系数随土体应力状态变化的特点，基于非平行等时线流变模型建立在变荷载条件下正常固结成层饱和软黏土地基流变固结控制方程，采用半解析法编制计算程序进行求解。随后，通过与已有文献中的计算结果进行对比，验证了解答的有效性，并分析了模型中关键参数变化及土体成层性对主次固结性状的影响。研究结果表明：非平行系数ζ在主固结中后期和次固结阶段对超静孔隙水压力消散和土体沉降有显著影响，ζ值越大孔压消散越快而沉降将偏小；考虑土体成层性时，上层土ζ值较大，则固结度计算值相对于上层土ζ值较小的地基偏小，但沉降则偏大；而当土层厚度发生改变后，固结度随着ζ值大的土层厚度增大而增大，沉降则会随之减小。

关键词：非平行等时线；流变固结；成层地基；正常固结软黏土

基金项目：广东省基础与应用基础研究基金项目（2024A1515012351）。

引用格式：

陈微, 张凯晖, 廖靖鹏, 等. 考虑次固结系数随应力变化的成层软黏土流变固结分析[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026, 48(1):93-101.

CHEN W, ZHANG K H, LIAO J P, et al. Rheological consolidation analysis of layered soft clay with secondary consolidation coefficient varying with stress [J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 93-101.

双立柱堆垛机刚柔耦合动力学仿真及分析 

张恒¹，黄兴元^1*，项肇²，高立²

（1. 南昌大学先进制造学院江西省轻质高强结构材料重点实验室；2. 九江海天设备制造有限公司）

摘要：双立柱堆垛机在存取货物过程中，加速和减速阶段容易引起立柱及载货台产生结构振动，导致堆垛机的运行稳定性降低。由于堆垛机的金属框架长细比较大，属于柔性体，首先利用ABAQUS软件计算金属框架的结构模态并进行柔性化处理，然后通过与ADAMS联合建模，建立了堆垛机的刚柔耦合动力学模型。为了改善堆垛机在提升过程中的动力学性能，提出一种加速度无突变且连续的三角函数加减速曲线，与传统抛物线型速度曲线相比可控性更强，可以充分发挥出堆垛机的加减速性能。结果表明：三角函数运行速度曲线加速度变化连续平滑，加速效率高，立柱的振动位移降低了66.83%，货物的振动问题也得到改善，提高了堆垛机的运行稳定性。

关键词：堆垛机；刚柔耦合；多体动力学；速度曲线；振动特性

引用格式：

张恒, 黄兴元, 项肇, 等. 双立柱堆垛机刚柔耦合动力学仿真及分析[J]. 南昌大学学报( 工科版), 2026,48(1): 102-108.

ZHANG H, HUANG X Y, XIANG Z, et al. Rigid-flexible coupling dynamics simulation and analysis of double-mast stacker crane[J]. Journal of Nanchang University (Engineering & Technology), 2026, 48(1): 102-108.