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大型水動力裝備在位機器人加工關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用
重大裝備是制造強國戰(zhàn)略的重點，水輪機、艦船推進器等大型水動力裝備是重中之重。隨著對單機容量和能量轉(zhuǎn)換效率需求持續(xù)增長，大型水動力裝備重量尺寸大、加工空間受限、精度一致性要求高等特征的出現(xiàn)，給加工方式帶來了新的要求與挑戰(zhàn)。“數(shù)控加工”存在結(jié)構(gòu)與位置形式固定、加工覆蓋區(qū)域有限、可達性低等問題；“人工加工”雖具備靈活性，但存在勞動強度大、工作環(huán)境惡劣、加工精度一致性差等問題。
機器人在位加工具有大行程、高柔性和快響應(yīng)等優(yōu)點，可有效解決現(xiàn)有大型水動力裝備“數(shù)控加工”和“人工加工”存在的受限空間復(fù)雜曲面加工區(qū)域小、柔性差、響應(yīng)慢和精度一致性差等問題。但亟待突破受限空間加工軌跡規(guī)劃、多階模態(tài)加工過程控制、敏捷加工可重構(gòu)裝備等關(guān)鍵難題，以實現(xiàn)大型水動力裝備在位高精高效敏捷加工。
本成果從受限空間高精加工軌跡規(guī)劃、多階模態(tài)高效加工過程控制、人機協(xié)同敏捷加工工藝裝備三個方面開展研究，提出了機器人“加工剛度-力致誤差”評價指標，發(fā)明了基于排斥勢場的軌跡規(guī)劃方法，研發(fā)了機器人加工多約束規(guī)劃、視覺跟蹤測量與誤差在線補償?shù)溶浻布K，提出了“顫振穩(wěn)定性-切觸面積”高效加工優(yōu)化新方法，研發(fā)了加工余量、切削負載自適應(yīng)調(diào)控系統(tǒng)，提出了“操作經(jīng)驗知識遷移-知識驅(qū)動可制造性分析”工藝規(guī)劃新技術(shù)，發(fā)明了國際首臺（套）大型水動力裝備在位機器人加工可重構(gòu)裝備，研發(fā)了大型水動力裝備機器人化全流程加工產(chǎn)線，實現(xiàn)多種水輪機轉(zhuǎn)輪和推進器葉片加工效率提升30%以上，水輪機局部加工精度最高可達±0.1mm。
圖1 機器人加工軟件
圖2 大型水輪機轉(zhuǎn)輪的機器人在位修復(fù)加工系統(tǒng)
圖3 大型艦船用螺旋槳機器人在位加工系統(tǒng)
華中科技大學
2023-04-19
一種具有儲能效應(yīng)的仿生四足機器人
一種具有儲能效應(yīng)的仿生四足機器人，屬于仿生機器人領(lǐng)域，對現(xiàn)有仿生四足機器人的剛性脊柱進行改進。本發(fā)明由前軀干、后軀干、脊柱以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件構(gòu)成，前后軀干分別與脊柱前后兩端連接，脊柱能夠帶動前軀干相對后軀干轉(zhuǎn)動；前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件的結(jié)構(gòu)相同，分別連接于前、后軀干的左右兩側(cè)。本發(fā)明在前后軀干之間增加了脊柱，整體外形與實際的四足生物更接近，行走時前后軀干通過脊柱的上仰或下俯擺動，能使前后步距更大，提高了機器人行走速度；還可以減小機器人與地面碰撞時的能量損失，提高運動穩(wěn)
華中科技大學
2021-04-14
一種具有儲能效應(yīng)的仿生四足機器人
一種具有儲能效應(yīng)的仿生四足機器人，屬于仿生機器人領(lǐng)域，對現(xiàn)有仿生四足機器人的剛性脊柱進行改進。本實用新型由前軀干、后軀干、脊柱以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件構(gòu)成，前后軀干分別與脊柱前后兩端連接，脊柱能夠帶動前軀干相對后軀干轉(zhuǎn)動；前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件的結(jié)構(gòu)相同，分別連接于前、后軀干的左右兩側(cè)。本實用新型在前后軀干之間增加了脊柱，整體外形與實際的四足生物更接近，行走時前后軀干通過脊柱的上仰或下俯擺動，能使前后步距更大，提高了機器人行走速度；還可以減小機器人與地面碰撞時的能量損失，提
華中科技大學
2021-04-14
一種新型人形機器人及其腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.痛點問題
智能機器人能夠代替人類執(zhí)行各類任務(wù)，有潛力成為最為重要的一股社會生產(chǎn)力。近年來，以人形機器人為載體的通用智能機器人成為了全球機器人行業(yè)所關(guān)注的熱點，由于其具有人形的軀體，使得它有潛力代替所有人類工種。然而大多數(shù)目前的人形機器人產(chǎn)業(yè)化方案存在一定的問題，大部分現(xiàn)有人形機器人采用傳統(tǒng)的驅(qū)動與關(guān)節(jié)完全對應(yīng)的排布方式以及位置控制模式，這種方案使得機器人結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量大且依賴高精度傳感器，導致其動態(tài)性能差且成本高昂。
2.解決方案
本成果提出了一種新型人形機器人及其腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計。其一，提出獨特創(chuàng)新的跨級連桿腿部結(jié)構(gòu)，將所有腿部關(guān)節(jié)驅(qū)動集中到機器人質(zhì)心附近，極大地降低了轉(zhuǎn)動慣量，提高了機器人的性能；其二，選用新型輕質(zhì)材料如高強度輕質(zhì)鋁合金、高強度碳纖維等，并重新設(shè)計機械結(jié)構(gòu)，減輕了機器人重量，而不影響整體結(jié)構(gòu)的強度；其三，該設(shè)計基于力控高扭矩低減速比本體驅(qū)動器，具備極高的動態(tài)性能并降低成本。
3.合作需求
1）辦公及生產(chǎn)場地；
2）合作伙伴：包括工廠、物流中心、住宅、酒店行業(yè)在內(nèi)的應(yīng)用合作伙伴。
清華大學
2023-01-03
核電機器人關(guān)鍵技術(shù)與智能裝備研發(fā)及應(yīng)用
本成果針對不同核電環(huán)境內(nèi)的任務(wù)，設(shè)計研發(fā)了個性化的專用機器人系統(tǒng)，解決核反應(yīng)堆頂蓋上螺栓拉伸量的實時測量、蒸汽發(fā)生器內(nèi)一次側(cè)堵板的自動安裝及高放射性核廢物的體積最小化回收等多種任務(wù)，解放危險環(huán)境中的操作人員，提高了操作安全性。
一、項目分類
關(guān)鍵核心技術(shù)突破
二、技術(shù)分析
為保證核電站正常、安全地運作，可利用機器人取代操作人員定期對核設(shè)施內(nèi)部的設(shè)備進行檢查、維修，以避免設(shè)備故障、老化等現(xiàn)象出現(xiàn)。針對不同核電環(huán)境內(nèi)的任務(wù)，設(shè)計研發(fā)了個性化的專用機器人系統(tǒng)，解決核反應(yīng)堆頂蓋上螺栓拉伸量的實時測量、蒸汽發(fā)生器內(nèi)一次側(cè)堵板的自動安裝及高放射性核廢物的體積最小化回收等多種任務(wù)，解放危險環(huán)境中的操作人員，提高了操作安全性。
成果一：整體螺栓拉伸機拉伸量自動測量裝置實現(xiàn)了對反應(yīng)堆壓力容器頂蓋主螺栓拉伸量及殘余拉伸量的遠程自動測量，降低了人員所受輻射劑量，提高了系統(tǒng)整體工作效率。
成果二：蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板操作機器人完成核電站蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板的安裝、緊固、自動充氣密封和拆除，利用定位裝置可360°旋轉(zhuǎn)的螺栓緊固機械手、力矩反饋傳感系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)智能定位、自動路徑規(guī)劃、螺栓擰緊力矩的自判斷、氣壓密封和過程監(jiān)控。
成果三：建立了首套核反應(yīng)堆探測器組件自主回收作業(yè)機器人系統(tǒng)，并進行了誤差建模、系統(tǒng)標定、精度測試與實驗驗證，驗證了系統(tǒng)的可靠性和有效性。
主要性能指標包括重復(fù)定位精度、視覺定位精度、具備軌跡跟蹤、視覺伺服控制、力感知、目標精確測量功能。
北京理工大學
2022-08-17
弧焊機器人結(jié)構(gòu)光三維視覺傳感器
研究內(nèi)容及用途 ：焊接機器人是焊接自動化發(fā)展的主要方向，在汽車 制造、工程機械等產(chǎn)業(yè)已有廣泛的應(yīng)用。本項目用半導體激光器作為主動 光源，柱面透鏡組產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光片， ICCD 攝取光紋圖樣送計算機、經(jīng)高速 數(shù)據(jù)采集、數(shù)值濾波等運算，給出焊縫位置信息，送運行機構(gòu)實現(xiàn)智能控 制．《弧焊機器人結(jié)構(gòu)光三維視覺傳感器》外型尺寸 40x 70xll0mm ，距焊 件 80mm 處產(chǎn)生線長 30-40mm，線寬 1mm
南昌大學
2021-04-14
一種行星輪式越障機器人爬樓梯控制方法
本發(fā)明公開了一種行星輪式越障機器人爬樓梯控制方法，包括 如下步驟:1)保持越障機器人勻速直線前進，測量其同一驅(qū)動組中兩 行星輪組與前方臺階的距離及行星輪組的轉(zhuǎn)速，并計算偏轉(zhuǎn)角;2)計算各行星輪組的理論轉(zhuǎn)速，并使行星輪組以計算得出的轉(zhuǎn)速進行運動; 3)檢測當前的 L1 和 L2，并計算當前的偏轉(zhuǎn)角θ;4)判斷當前偏轉(zhuǎn)角θ 是否超過預(yù)設(shè)值:若是，則轉(zhuǎn)入步驟 2)，若否，則控制機器人繼續(xù)等 速直線前進;5)判斷兩行星輪組是否到達階梯:若否，則繼續(xù)等速直 線
華中科技大學
2021-04-14
一種機器人砂輪位置標定裝置及標定方法
本發(fā)明公開了一種機器人砂輪位置標定裝置及標定方法，屬于 機器人智能加工技術(shù)領(lǐng)域。標定裝置包括裝置主體和兩個圓柱體。裝 置主體的 A 平面與砂輪側(cè)面貼合，兩個圓柱體的圓柱面與砂輪外圓柱 面相切。依據(jù)標定方法要求，機器人夾持標定裝置移動，使標定裝置 接觸砂輪，獲得裝置主體上標定點坐標并進行分析運算，確定砂輪軸 線與砂輪側(cè)面的交點的坐標和砂輪半徑，確定砂輪位置。本發(fā)明可以 實現(xiàn)對砂輪空間位置的精確標定，能夠大幅提升砂輪位置標定的效率 和精度。
華中科技大學
2021-04-14
六軸驅(qū)控一體工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
本成果六軸驅(qū)控一體系統(tǒng)內(nèi)部集成了基于相鄰交叉耦合的六軸同步控制算法。在驅(qū)動模塊內(nèi)部會對每軸反饋信號進行同步控制策略處理，并引入一種基于電流動態(tài)調(diào)整的補償系數(shù)，解決傳統(tǒng)相鄰交叉耦合結(jié)構(gòu)補償響應(yīng)慢、同步精度不高的缺點，同步誤差補償周期短，具有更快的同步控制響應(yīng)和更高的靈活性。
一、項目分類
關(guān)鍵核心技術(shù)突破
二、成果簡介
傳統(tǒng)的工業(yè)機器人控制和驅(qū)動分離，即采用一個獨立運動控制器控制多個獨立伺服驅(qū)動器的形式，存在集成度低、體積大、成本高等問題。本成果開發(fā)的六軸驅(qū)控一體工業(yè)機器人控制系統(tǒng)由工業(yè)機器人控制軟件和伺服驅(qū)動系統(tǒng)組成，主要特點有：
（1）基于多核的SoC芯片，通過片內(nèi)總線實現(xiàn)控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)的高速互聯(lián)通信，保證信息傳輸?shù)母咝院头€(wěn)定性。機器人控制算法和六軸驅(qū)動系統(tǒng)共用一個芯片中不同的內(nèi)核完成，實現(xiàn)高度集成。
（2）針對傳統(tǒng)機器人六軸無法高精度同步問題，本成果六軸驅(qū)控一體系統(tǒng)內(nèi)部集成了基于相鄰交叉耦合的六軸同步控制算法。在驅(qū)動模塊內(nèi)部會對每軸反饋信號進行同步控制策略處理，并引入一種基于電流動態(tài)調(diào)整的補償系數(shù)，解決傳統(tǒng)相鄰交叉耦合結(jié)構(gòu)補償響應(yīng)慢、同步精度不高的缺點，同步誤差補償周期短，具有更快的同步控制響應(yīng)和更高的靈活性。
華中科技大學
2022-07-27
一種具有儲能效應(yīng)的仿生四足機器人
一種具有儲能效應(yīng)的仿生四足機器人，屬于仿生機器人領(lǐng)域， 對現(xiàn)有仿生四足機器人的剛性脊柱進行改進。本發(fā)明由前軀干、后軀 干、脊柱以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件構(gòu)成，前后軀干 分別與脊柱前后兩端連接，脊柱能夠帶動前軀干相對后軀干轉(zhuǎn)動；前 左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件的結(jié)構(gòu)相同，分別連接于前、后 軀干的左右兩側(cè)。本發(fā)明在前后軀干之間增加了脊柱，整體外形與實 際的四足生物更接近，行走時前后軀干通過脊柱的上仰或下俯擺動， 能使前后步距更大，提高了機器人行走速度；還可以減小機器人與地 面碰撞時的能量
華中科技大學
2021-04-14