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【TIAT|项目推介】中科好项目之“精密”机器人

2019-10-09

光阴似箭,岁月如梭……又到了给大家介绍中科好项目的时间了,上上期为大家介绍了“不一样的机器人”,今天小编给大家带来了“精密”机器人!


 

为啥说它“精密”呢,先让小编介绍下它的“生源地”:中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称深圳院)精密工程研究中心,该中心致力于精密工程技术与应用的研究和开发,努力开拓精密工程在机械、电子、海工装备、航空航天、交通运输装备、水电等 各领域的应用,不断提升精密工程行业创新水平,为深圳市、珠三角乃至全 国的装备制造业实现跨越式、可持续发展提供强有力的理论指导与技术支撑。

为此,小编特意拜访了深圳院精密工程研究中心,深入的了解了一下他们的研究项目。下面跟小编一起来吧,带你走进他们的世界。



一、基于高压水射流的船舶除锈爬壁机器人
船舶除锈清洗是造船的重要环节,是修船的关键组成部分。目前,国内各大修船企业普遍采用人工干气喷砂除锈,存在除锈成本高、严重污染空气和水体以及危害工人健康等弊端。世界上大部分发达国家己经禁止在敞开环境下使用干气喷砂除锈。我国正在构建以人为本的和谐社会,对严重污染环境型企业加大了整治力度。因此,如何在完成船舶除锈的同时,又不危害工人的健康,污染环境,这是需要迫切解决的问题。

本研究提出基于高压水射流技术的船舶除锈清洗爬壁机器人自动化成套装备技术,将高压水射流除锈、真空系统抽干并排渣和爬壁机器人执行除锈作业三者成套设计于一体。利用高压水射流对船体除锈,对环境无任何污染,采用真空抽干水分并回收锈渣来防止返锈,应用大负载爬壁机器人来搭载除锈清洗器进行遥控作业,操作安全可靠,实现船舶的绿色、高效、高质量除锈清洗。

它的优势也是显而易见的:绿色环保,不产生任何污染物;除锈成本低,成本仅为原来的40%左右;效率高,除锈效率可达50m2/h,为单个工人的5-7倍;安全可靠,工人远程遥控操作。


传统船舶除锈方法:气喷砂技术

船舶除锈爬壁机器人

除锈作业现场

二、金属板材高压水射流柔性渐进成形技术
针对小批量生产和样品制造,提出一种高压水射流板材无模渐进成形技术,它是在板材渐进成形技术基础上结合高压水射流技术而发展起来的一种新技术,它的核心思想是用具有一定压力的水射流替代渐进成形的金属工具头,用水通过高压泵,经喷嘴将高压水喷射到板材上,水的动能转化为作用于板材的压力能,使板材产生局部塑性变形。在计算机控制下高压水喷嘴沿规划路径运动,完成层层加工,直至最终成形。

高压水射流渐进成形技术为加工金属板材提供了一种新的方法,无需模具,非常适合小批量零件加工和新产品样机研制。同时,其加工时接触的界面是液体—固体,摩擦小无须润滑,接触面上压力分布更加均匀,零件表面质量好,高柔性,高效率,绿色环保。

技术水平:设计并制作出了一台五轴样机,为国际首创;完成CFD/FEA仿真分析,并对关键零部件进行疲劳分析;首次将高压水射流技术运用到波纹管成形方面,实现波纹管的无模快速制造。

 

三、 基于嵌入式运动控制系统的关节式机器人
基于嵌入式运动控制系统,研制四轴SCARA机器人和六轴关节式机器人。四轴SCARA机器人要求重复定位精度优于0.05mm,运动速度大于1.5米/秒,六轴关节式机器人重复定位精度优于0.08mm,运动速度大于2米/秒。

样机运行稳定,定位精确,用户可自定义IO,实现多种运动轨迹的实时切换。对机器人机构学、运动学和动力学建模、运动插补算法、机器人运动控制系统等领域进行深入研究,完成了四轴和六轴机器人样机的研制,并在深圳高交会上进行展示,取得了良好的效果。


     四轴SCARA机器人    六轴关节式机器人

传统的人工打磨抛光方式,效率低、产品质量一致性差,而且打磨车间粉尘多,环境恶劣,存在较大的安全隐患对人体也十分有害。近年来随着企业招工难,人力成本不断增加,企业生产模式转型升级等,迫切需要自动化的抛光打磨设备,以降低企业成本、提高企业市场竞争力。为此设计并研制了一套抛光打磨机器人系统,该系统由工业机器人、力检测补偿装置、砂带机、布轮机等组成,通过设计合适的夹具夹持工件可以实现水龙头、门把手等复杂曲面的打磨抛光。该套打磨系统已经应用于相关企业,下一步还将设计实现针对运动器械、眼镜架等复杂物体的打磨抛光系统,推动传统抛光打磨企业向自动化、智能化的模式转变。

 

当然了,项目远远不止这些:
1. 面向动车组车身打磨抛光的智能机器人研发;
2. 智能柔性制造与机器人系统及其应用示范;
3. 开放式车厢全表面机器人自动喷涂系统;
4. 机器人用RV减速器;
5. 高端珠宝首饰自动化加工装备;
6. 自动锁螺丝机器人;
7. 金属板材冲压设备;
8. 脉冲电液成形工艺研究;
9. 金属板材渐进弯曲成形技术;
10. 多孔金属板材的制作及其弯曲成型;
11. 光谱传感与成像技术;
……

接下来有请研究中心的各位大佬们!

杜如虚
博导、研究员、首席科学家
杜如虚教授1989年在美国密歇根大学(University of Michigan)机械工程系获得博士学位,此后在国外多所大学(McMaster University、University of Windsor、University of Miami)从事研究工作,2001年起任香港中文大学机械工程与自动化系教授、精密工程研究所所长。先后入选美国机械工程师学会ASME Fellow,国际制造工程师学会SME Fellow,加拿大工程院院士,香港工程师协会HKIE Fellow。

杜如虚教授一直从事先进制造技术领域的研究,在金属成型机床创新设计方面,获得2008香港工商业奖,第十届高交会优秀产品和成果转化优秀项目奖开;发了多个机械表芯设计和制造的关键技术;在制造系统的监控与诊断技术等方面,发明四种新的监控与诊断方法(线性模糊方程、四维全息谱、蛇骨图、模糊转移概率)。

累计发表期刊及会议论文近400篇,授权及公开的专利80多项,同时培养了一大批优秀的科研人才。主要科研方向:精密设计与制造、金属成型、自动化控制与装备、在线监控与诊断等。

何凯
博导、博士、教级高级工程师、中心主任
何凯主任分别于1995年和1998年获得合肥工业大学学士、硕士学位,专业为机械制造及其自动化。随后在合肥工业大学机械与汽车工程学院任研究实习员、助理研究员。2003年9月起在香港中文大学自动化与计算机辅助工程学系任研究助理,2004年4月至2008年1月在该系攻读博士学位,2008年4月起在香港中文大学精密工程研究所做博士后,2008年9月加入深圳先进技术研究院担任精密工程中心。

累计发表论文80多篇,申请发明专利60件(已授权43件),授权实用新型及外观专利26件。曾获香港工商业奖(机器及机械工具设计优异证书),教育部科技进步二等奖,中国机械工业科学技术奖三等奖等多个奖项。主持多项中科院、广东省及深圳市科技项目、企业委托开发项目。主要研究方向:精密制造及自动化技术、工业机器人、金属成形技术及装备等。

 

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