科创中国
多自由度高性能混联机器人
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-11-18 14:02:34
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 姜芮雯 | 2022-11-18 14:02:34
混联机器人同时具有关节机器人和机床的优点，不仅在工作空间内拥有灵活的操作性，而且具有可高速重载、精度高、刚度大和可重构的特性，在现代装备制造、航空航天、生物医药、食品化工和汽车船舶制造等领域得到了广泛的运用。现有的带定位头的空间混联机器人对零部件的制造和安装有很严格的要求，此外，各长度调节装置分别通过一个二自由度铰链与机架连接，使得结构复杂、运动构件数量较多，而且机架制造工艺比较复杂。该成果提供了一种可实现多自由度数目的混联机器人，以减少构件数目、降低制造成本，便于实现模块化的多自由度混联机器人；提供了一种具有两平三转的五自由度混联机器人，以实现空间沿X、Y轴平动和绕X、Y、Z轴旋转的五自由度运动。
1、本成果支链结构相同，且共用一个转轴，仅需通过转动副与转轴和静平台连接，可有效减少铰链数量，降低制造成本；2、支链采用矩形结构，且长边为连接主动伸缩腿与动平台所在转动轴线的方向，有利于支链约束刚度，进而提升整机的刚度；3、通过增加制动器约束可实现机器人自由度数目的改变，使机器人具有不同的操作模式，且在增加约束的同时，也增加了机器人的刚度和精度；4、本成果的多自由度高性能混联机器人只包含静平台、连接件、支链、动平台和转头五个模块，通过改变某个模块，可使机器人具有不同的功能和造型，即可实现模块化设计和制造。
混联机器人机构由于可同时兼顾机床和关节机器人的特点，具有刚度大、承载能力强、误差累积小、动态性能好等优点，在航空航天、汽车、轮船、电子、石油等行业具有广阔的应用前景，如这些领域中的大型结构件高效加工、复杂曲面构件高精度打磨、水下石油管道搅拌摩擦焊作业等。
冯虎田，南京理工大学机械工程学院教授，研究方向：滚动功能部件及加工装备，螺纹加工及测控技术、机器人技术、可靠性工程。国家科技重大专项“高档数控机床及基础制造装备”十二五总体组专家，滚动功能部件基础理论研究联合实验室主任，南京特种机器人技术研究中心副主任。目前承担国家科技重大专项7项，国家自然科学基金2项；承担完成总装型号项目1项，江苏省学者攀登计划项目1项；近3年总科研经费接近5千万。汪满新，南京理工大学机械工程学院讲师，研究领域：机构学机器人技术功能部件。国家自然科学基金青年项目：新型四自由度高速并联机器人机构及其设计理论研究，项目负责人；南京理工大学机械工程学院人才助推计划项目：可实现SCARA运动的新型并联机器人机构及其设计理论研究，项目负责人。欧屹，南京理工大学机械工程学院副教授，主持或承担国家科技重大专项、国家自然科学青年基金项目等多个研发项目；发表论文20余篇，其中SCI\EI收录9篇；参与撰写出版专著2部，参与撰写手册6本，其中主持2本；起草并制定了相关13项行业标准；申请发明专利23项，其中8项获授权发明专利。
该成果由南京理工大学机械工程学院的多名专家教授联合研发，已申请3件发明专利：多自由度高性能混联机器人、一种具有两平三转的五自由度混联机器人、一种含多轴转动支架的六自由度混联机器人。该成果可有效减少铰链数量，降低制造成本，从而提高产品效益；且具有广阔的应用前景，效益较为显著。
拟与航空航天、汽车、轮船、电子、石油等领域的单位合作，通过技术转让、技术服务等方式，推动“多自由度高性能混联机器人”成果的转化应用。
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