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清华大学
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轻量化高效索驱动并联机器人装备

2022-07-18 17:29:12
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
所属领域:
人工智能
项目成果/简介:

1.痛点问题

在食品、医药、新能源、物流及3C等诸多行业,需要大量对产品进行高速拣选、理料和包装的机器人。高速机器人已成为分拣和包装领域中提高效率、降低成本和提升质量的核心装备。国际机器人巨头ABB和FANUC等引入并联构型,凭借基础零部件优势,开发的Delta高速并联机器人一直处于市场垄断地位。国产机器人的高性能伺服驱动和减速器等依赖进口,面临中低端锁定的困局。

面向轻量化和智能化的发展趋势、及日益复杂多样的生产需求,刚性机器人在性能方面存在效率低、成本高、功耗高等亟待突破的瓶颈。

2.解决方案

本项目引入高性能索驱动技术,建立了刚柔融合构型创新设计方法,发明了一类具有高效率、低成本、低功耗和高精度特性的高速索驱动并联机器人,实现了索驱动与刚性支链的并联融合;建立了运动学和动力学性能评价指标体系,形成了从构型设计到性能匹配的一体化优化设计理论和方法,保证了机器人本体的优异性能;突破了轨迹规划和精度保证等关键技术,研发了基于开放构架的高性能控制软硬件平台,形成系列化机器人装备。

基于本项目技术可以建立系列化索驱动并联机器人产品,突破刚性机器人面临的瓶颈问题,极大降低装备成本,推动国产机器人性能和市场占有率提升。

合作需求

1)市场对接:自动化系统集成公司、分拣码垛需求迫切的大型企业集团;

2)资本对接:具有高端装备和智能制造背景的投资机构,引导产业链整合;

3)技术合作:具备轻量化高速、超大空间重载、接触力控制等工况需求的企业,可与本团队合作攻关或共同申报、承接国家和省部级项目。

项目阶段:

本项目已成立产业化公司,产品开始在电子企业应用。计划通过与自动化集成商合作,推动高速索驱动并联机器人产品的大规模应用。预计2023年进行一次融资,用于机器人产品的系列化和标准化量产。

效益分析:

1)产品性能优异,行业首创:高速索驱动并联机器人产品经机械工业机器人产品质量监督检测中心检测,关键技术指标超越进口同类产品,且具有突出的成本和能效优势(成本降低40%-70%,功耗降低30%-40%,详见下表)。目前尚无索驱动并联机器人产品。

2)轻资产运营,个性化定制:索驱动并联机器人产品加工和装配简单,便于开展模块化设计和构型动态重构,能够经济高效的形成针对具体工况的个性化产品。

3)理论储备扎实,技术先进:依托清华大学机械工程系索驱动机器人实验室,专注于索驱动机器人产品的创新研发和应用研究。

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