基于增材制造的多自由度液压机械臂开发

本项目主要解决此市场痛点，将3D打印技术和液压系统相结合，设计一套轻量化的液压机械臂，特别适用于航空航天、军工、勘探、安防、排爆、物流搬运等特种机器人领域。对比同体积和质量的电驱动马达，扭矩可增加4倍以上。

一、项目进展

已注册公司运营

二、企业信息

企业名称	上海埃曼机器人有限公司
企业法人	唐锋	注册时间	2021.8.19
注册所在省市	上海	组织机构代码	91310113MA7B0CQ912
经营范围	机器人及其配件的研发、销售
企业地址	上海市宝山区上大路668号
获投资情况	EFG天使基金

三、负责人及成员

姓名	学院/所学专业	入学/毕业时间
唐锋	材料科学与工程/冶金工程	2020.09
黄梦婷	材料科学与工程/冶金工程	2020.09
刘翔	材料科学与工程/冶金工程	2020.09

四、指导教师

姓名	学院/所学专业	职务/职称	研究方向
王江	材料科学与工程	教授
陈超越	材料科学与工程	讲师

五、项目简介

目前市面上使用的机械臂、机器人95%以上为电机驱动，存在负载小，抗干扰能力差，续航短的问题，难以满足人们对负载日益增长的需求。而液压驱动的机械臂、机器人在相同功率下可以提供更大负载，对外界干扰不敏感，但同样存在一些问题，比如液压执行机构和液压元器件体积大，质量大，漏油，散热差等，因而很少被采用。在大负载、移动式机器人领域二者难以兼顾。

从最初的结构设计就采用增材制造思维，打破传统加工工艺的限制，因而设计更加多样化。然后将关键液压元器件也采用轻量化设计，金属3D打印工艺加工，部分液压元件外壳可进一步与机械结构件集成，使整体更加轻量化，简洁化。

团队目前已为中电X所开发一套原型机，产品于2021年7月交付，目前在开发第二代产品。今年1月与浙江大学机械工程学院签订三年合作开发协议，开发一款用于军工的机械狗腿部关节等项目。

成果类别	成果名称	相关团队成员	相关指导老师	备注
上海大学第七届“科创杯”创新创业大赛	基于增材制造的多自由度液压机械臂开发	唐锋、刘翔、赵睿鑫、曹庭玮、汪蔚、王瑞、殷宇豪、刘明宇	王江、陈超越	一等奖
上海市大学生科技创业基金会天使基金	基于增材制造的多自由度液压机械臂开发	唐锋、刘翔、赵睿鑫、曹庭玮、汪蔚、王瑞、殷宇豪、刘明宇	王江、陈超越	30万无息贷款
“中国创翼”创业创新大赛宝山赛区	基于增材制造的多自由度液压机械臂	唐锋、黄梦婷、刘翔	王江、陈超越	已进入决赛阶段，尚未开赛

相比同体积和质量的电驱动马达，采用3D打印的液驱马达扭矩大幅提高。以一个输出扭矩为100 Nm的机器人关节为例，采用国产电驱马达市面售价约为1.2万元，外径110 mm ,重量3.4 kg；采用3D打印液压驱动式按67%毛利定价卖1.5万元，但外径仅有80 mm ,重量小于1.3 kg，减重62%，对于需快速移动的应用场景有巨大优势。

再以输出扭矩为600 Nm的机器人关节为例，目前国内市面上采用电驱马达式最大仅能达到500 Nm，外径175 mm ,重量12 kg，售价3万元；采用3D打印液压驱动式按60%毛利定价卖4万元，外径156 mm ,重量小于6 kg，减重50%。

创新点：

1、首创采用金属3D打印技术和液压技术相结合，应用在特种机器人领域，满足大负载，轻量化的需求；

2、采用3D打印技术，将液压元器件与结构支撑件高度集成，减轻机器人整体重量，缩小体积；

3、开发专用传感器直接封装在液压系统内，一次封装打印成型。

前景：由于相比同体积和质量的电驱动马达，采用3D打印的液驱马达扭矩大幅提高，特别适用于航空航天、军工、勘探、安防、排爆、物流搬运等要求大负载、轻量化的特种机器人领域，同时这部分领域附加值高，有广阔的市场前景和利润空间。