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大型水动力装备在位机器人加工关键技术及其应用
重大装备是制造强国战略的重点，水轮机、舰船推进器等大型水动力装备是重中之重。随着对单机容量和能量转换效率需求持续增长，大型水动力装备重量尺寸大、加工空间受限、精度一致性要求高等特征的出现，给加工方式带来了新的要求与挑战。“数控加工”存在结构与位置形式固定、加工覆盖区域有限、可达性低等问题；“人工加工”虽具备灵活性，但存在劳动强度大、工作环境恶劣、加工精度一致性差等问题。
机器人在位加工具有大行程、高柔性和快响应等优点，可有效解决现有大型水动力装备“数控加工”和“人工加工”存在的受限空间复杂曲面加工区域小、柔性差、响应慢和精度一致性差等问题。但亟待突破受限空间加工轨迹规划、多阶模态加工过程控制、敏捷加工可重构装备等关键难题，以实现大型水动力装备在位高精高效敏捷加工。
本成果从受限空间高精加工轨迹规划、多阶模态高效加工过程控制、人机协同敏捷加工工艺装备三个方面开展研究，提出了机器人“加工刚度-力致误差”评价指标，发明了基于排斥势场的轨迹规划方法，研发了机器人加工多约束规划、视觉跟踪测量与误差在线补偿等软硬件模块，提出了“颤振稳定性-切触面积”高效加工优化新方法，研发了加工余量、切削负载自适应调控系统，提出了“操作经验知识迁移-知识驱动可制造性分析”工艺规划新技术，发明了国际首台（套）大型水动力装备在位机器人加工可重构装备，研发了大型水动力装备机器人化全流程加工产线，实现多种水轮机转轮和推进器叶片加工效率提升30%以上，水轮机局部加工精度最高可达±0.1mm。
图1 机器人加工软件
图2 大型水轮机转轮的机器人在位修复加工系统
图3 大型舰船用螺旋桨机器人在位加工系统
华中科技大学
2023-04-19
一种具有储能效应的仿生四足机器人
一种具有储能效应的仿生四足机器人，属于仿生机器人领域，对现有仿生四足机器人的刚性脊柱进行改进。本发明由前躯干、后躯干、脊柱以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件构成，前后躯干分别与脊柱前后两端连接，脊柱能够带动前躯干相对后躯干转动；前左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件的结构相同，分别连接于前、后躯干的左右两侧。本发明在前后躯干之间增加了脊柱，整体外形与实际的四足生物更接近，行走时前后躯干通过脊柱的上仰或下俯摆动，能使前后步距更大，提高了机器人行走速度；还可以减小机器人与地面碰撞时的能量损失，提高运动稳
华中科技大学
2021-04-14
一种具有储能效应的仿生四足机器人
一种具有储能效应的仿生四足机器人，属于仿生机器人领域，对现有仿生四足机器人的刚性脊柱进行改进。本实用新型由前躯干、后躯干、脊柱以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件构成，前后躯干分别与脊柱前后两端连接，脊柱能够带动前躯干相对后躯干转动；前左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件的结构相同，分别连接于前、后躯干的左右两侧。本实用新型在前后躯干之间增加了脊柱，整体外形与实际的四足生物更接近，行走时前后躯干通过脊柱的上仰或下俯摆动，能使前后步距更大，提高了机器人行走速度；还可以减小机器人与地面碰撞时的能量损失，提
华中科技大学
2021-04-14
一种新型人形机器人及其腿部结构设计
1.痛点问题
智能机器人能够代替人类执行各类任务，有潜力成为最为重要的一股社会生产力。近年来，以人形机器人为载体的通用智能机器人成为了全球机器人行业所关注的热点，由于其具有人形的躯体，使得它有潜力代替所有人类工种。然而大多数目前的人形机器人产业化方案存在一定的问题，大部分现有人形机器人采用传统的驱动与关节完全对应的排布方式以及位置控制模式，这种方案使得机器人结构转动惯量大且依赖高精度传感器，导致其动态性能差且成本高昂。
2.解决方案
本成果提出了一种新型人形机器人及其腿部结构设计。其一，提出独特创新的跨级连杆腿部结构，将所有腿部关节驱动集中到机器人质心附近，极大地降低了转动惯量，提高了机器人的性能；其二，选用新型轻质材料如高强度轻质铝合金、高强度碳纤维等，并重新设计机械结构，减轻了机器人重量，而不影响整体结构的强度；其三，该设计基于力控高扭矩低减速比本体驱动器，具备极高的动态性能并降低成本。
3.合作需求
1）办公及生产场地；
2）合作伙伴：包括工厂、物流中心、住宅、酒店行业在内的应用合作伙伴。
清华大学
2023-01-03
核电机器人关键技术与智能装备研发及应用
本成果针对不同核电环境内的任务，设计研发了个性化的专用机器人系统，解决核反应堆顶盖上螺栓拉伸量的实时测量、蒸汽发生器内一次侧堵板的自动安装及高放射性核废物的体积最小化回收等多种任务，解放危险环境中的操作人员，提高了操作安全性。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
为保证核电站正常、安全地运作，可利用机器人取代操作人员定期对核设施内部的设备进行检查、维修，以避免设备故障、老化等现象出现。针对不同核电环境内的任务，设计研发了个性化的专用机器人系统，解决核反应堆顶盖上螺栓拉伸量的实时测量、蒸汽发生器内一次侧堵板的自动安装及高放射性核废物的体积最小化回收等多种任务，解放危险环境中的操作人员，提高了操作安全性。
成果一：整体螺栓拉伸机拉伸量自动测量装置实现了对反应堆压力容器顶盖主螺栓拉伸量及残余拉伸量的远程自动测量，降低了人员所受辐射剂量，提高了系统整体工作效率。
成果二：蒸汽发生器一次侧堵板操作机器人完成核电站蒸汽发生器一次侧堵板的安装、紧固、自动充气密封和拆除，利用定位装置可360°旋转的螺栓紧固机械手、力矩反馈传感系统和视频监控系统实现智能定位、自动路径规划、螺栓拧紧力矩的自判断、气压密封和过程监控。
成果三：建立了首套核反应堆探测器组件自主回收作业机器人系统，并进行了误差建模、系统标定、精度测试与实验验证，验证了系统的可靠性和有效性。
主要性能指标包括重复定位精度、视觉定位精度、具备轨迹跟踪、视觉伺服控制、力感知、目标精确测量功能。
北京理工大学
2022-08-17
弧焊机器人结构光三维视觉传感器
研究内容及用途 ：焊接机器人是焊接自动化发展的主要方向，在汽车 制造、工程机械等产业已有广泛的应用。本项目用半导体激光器作为主动 光源，柱面透镜组产生结构光片， ICCD 摄取光纹图样送计算机、经高速 数据采集、数值滤波等运算，给出焊缝位置信息，送运行机构实现智能控 制．《弧焊机器人结构光三维视觉传感器》外型尺寸 40x 70xll0mm ，距焊 件 80mm 处产生线长 30-40mm，线宽 1mm
南昌大学
2021-04-14
一种行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法
本发明公开了一种行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法，包括 如下步骤:1)保持越障机器人匀速直线前进，测量其同一驱动组中两 行星轮组与前方台阶的距离及行星轮组的转速，并计算偏转角;2)计算各行星轮组的理论转速，并使行星轮组以计算得出的转速进行运动; 3)检测当前的 L1 和 L2，并计算当前的偏转角θ;4)判断当前偏转角θ 是否超过预设值:若是，则转入步骤 2)，若否，则控制机器人继续等 速直线前进;5)判断两行星轮组是否到达阶梯:若否，则继续等速直 线
华中科技大学
2021-04-14
一种机器人砂轮位置标定装置及标定方法
本发明公开了一种机器人砂轮位置标定装置及标定方法，属于 机器人智能加工技术领域。标定装置包括装置主体和两个圆柱体。装 置主体的 A 平面与砂轮侧面贴合，两个圆柱体的圆柱面与砂轮外圆柱 面相切。依据标定方法要求，机器人夹持标定装置移动，使标定装置 接触砂轮，获得装置主体上标定点坐标并进行分析运算，确定砂轮轴 线与砂轮侧面的交点的坐标和砂轮半径，确定砂轮位置。本发明可以 实现对砂轮空间位置的精确标定，能够大幅提升砂轮位置标定的效率 和精度。
华中科技大学
2021-04-14
六轴驱控一体工业机器人控制系统
本成果六轴驱控一体系统内部集成了基于相邻交叉耦合的六轴同步控制算法。在驱动模块内部会对每轴反馈信号进行同步控制策略处理，并引入一种基于电流动态调整的补偿系数，解决传统相邻交叉耦合结构补偿响应慢、同步精度不高的缺点，同步误差补偿周期短，具有更快的同步控制响应和更高的灵活性。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
传统的工业机器人控制和驱动分离，即采用一个独立运动控制器控制多个独立伺服驱动器的形式，存在集成度低、体积大、成本高等问题。本成果开发的六轴驱控一体工业机器人控制系统由工业机器人控制软件和伺服驱动系统组成，主要特点有：
（1）基于多核的SoC芯片，通过片内总线实现控制系统和驱动系统的高速互联通信，保证信息传输的高效性和稳定性。机器人控制算法和六轴驱动系统共用一个芯片中不同的内核完成，实现高度集成。
（2）针对传统机器人六轴无法高精度同步问题，本成果六轴驱控一体系统内部集成了基于相邻交叉耦合的六轴同步控制算法。在驱动模块内部会对每轴反馈信号进行同步控制策略处理，并引入一种基于电流动态调整的补偿系数，解决传统相邻交叉耦合结构补偿响应慢、同步精度不高的缺点，同步误差补偿周期短，具有更快的同步控制响应和更高的灵活性。
华中科技大学
2022-07-27
一种具有储能效应的仿生四足机器人
一种具有储能效应的仿生四足机器人，属于仿生机器人领域， 对现有仿生四足机器人的刚性脊柱进行改进。本发明由前躯干、后躯 干、脊柱以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件构成，前后躯干 分别与脊柱前后两端连接，脊柱能够带动前躯干相对后躯干转动；前 左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件的结构相同，分别连接于前、后 躯干的左右两侧。本发明在前后躯干之间增加了脊柱，整体外形与实 际的四足生物更接近，行走时前后躯干通过脊柱的上仰或下俯摆动， 能使前后步距更大，提高了机器人行走速度；还可以减小机器人与地 面碰撞时的能量
华中科技大学
2021-04-14