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行业痛点
大型构件是构成航天航空器、型号装备、汽车等装备主体的典型零件,具有尺寸大且长厚比高、结构及型面复杂、加工位置离散等特征。由于此类构件通常需要采用螺接、铆接等方式与其他零部件组合成装备整体,因此对连接孔/面的形位加工精度和表面加工质量要求极高。数控机床和关节型机器人均无法满足这类构件的高效、高精度、低成本加工需求。突破“铁打机床、流水工件”传统制造模式的局限性,采用机器人化作业装备大范围移动实现大型复杂构件原位局部精细加工,既是解决这类构件高效、低成本、短流程制造难题的有效途径,更是航天航空、国防军工、轨道交通等领域的迫切需求。
解决方案
由“1平动2转动并联机构+A/C摆角头”构成的高性能混联机器人兼具了关节型机器人和数控机床的优点,可搭建形式多样的机器人化加工装备,是解决大型构件高效、低成本、短流程制造的首选装备。
(1)独创1平动2转动过约束空间并联机构运动组元综合法,提出了考虑性能约束的构型选型准则,发明了两代5自由度混联机器人新构型;
(2)创建了综合性能驱动的集成设计新方法,攻克了关节跟随误差抑制、空间位姿误差补偿、高阶光顺轨迹规划等关键技术,研制出系列混联机器人新产品;
(3)攻克了“机器人-测控-工艺”系统集成关键技术,率先研制出以混联机器人为核心、与用户工艺深度融合的铣、磨、抛、焊、切割等新型工艺装备。
型号 | 轴数 | 工作空间(mm) | 最大速度(m/min) | 最大加速度(m/s2) | 重复/定位精度(μm) | 主轴功率(kw) |
TriMule 600混联机器人 | 5/6 | Φ1200×250 | 70 | 10 | ±4.5/15 | 13 |
TriMule 800混联机器人 | 5 | Φ1600×400 | 90 | 20 | ±10/25 | 30 |
在航天五院、航天八院、核九院等单位高质量完成神舟/天舟/天和等航天重大型号结构件原位加工、激光聚变大口径光学元件批量制造、型号武器关重件研制、世界最大地震模拟科学装置巨型结构钢台体现场加工等重大任务,解决了一批我国重大工程中的制造难题。
项目授权国家发明专利60余件、美国和欧洲专利2件,登记软件著作权10余件,发表学术论文90余篇。团队现有成员22人,其中,长江、杰青2人,教育部新世纪人才1人,均为教学科研一线优秀教师,学术思想活跃、创新能力突出。聚焦国际学术前沿和国家战略需求,团队在高性能混联机器人及工艺集成方面形成特色研究方向,并在国内率先实现成果转化与工程应用,先后参与国家重大工程建设60余项,获国家技术发明奖二等奖1项,获教育部、天津市、中国机械工业联合会科技奖励特等奖/一等奖10余项,入选2022年“科创中国”先导技术榜单和第七届世界智能大会十大“智能科技创新应用优秀案例”;团队被授予2015年天津市“工人先锋号”,2016年被评为天津市“十大示范劳模创新工作室”。
航天航空、国防军工、轨道交通等领域大型构件的铣、磨、抛、焊、切割等制造。
合作方式:专利许可、转让、作价入股等。
联系方式:成果转化处 022-27400019 cgzh@tju.edu.cn
咨询电话:成果转化处 022-27400019
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