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一种用于托举重物的智能机器人

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2025-10-24 23:40:43

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张慧如 | 2025-10-24 23:40:43

该成果核心是打造 “精准升降 + 稳定定位 + 灵活移动” 一体化重物托举装备,硬件结构设计聚焦重型作业实用性:①基础移动与支撑:底架底部设万向轮(转向灵活)与移动轮(承载重量),底托板增强底部稳定性,适配车间、工地等复杂地面;②核心升降机构:支板架一与支板架二采用交叉型折叠结构,内部集成液压结构(液压油缸驱动),通过智能控制箱精准调节液压压力,实现台面及上方组件的高度控制(升降范围 0.5-3m,精度 ±2mm);③重物定位组件:重物托举板转动连接于台面,可微调角度适配倾斜重物,前后端设重物辅助定位机构(如可伸缩限位挡板、防滑垫),对重物进行限位固定,避免托举过程中偏移;④智能控制:智能控制箱集成 PLC 控制系统,支持手动操作与预设程序控制,实时显示高度、重量等参数,保障作业安全。

我国重型货物托举长期依赖叉车、起重机等传统设备,但存在三大技术局限:一是高度控制精度低,传统设备依赖人工操作液压阀,升降精度误差超 10mm,无法满足精密设备安装(如环保设备对接)的高度要求;二是重物稳定性差,缺乏专用定位机构,托举过程中重物易因路面颠簸、转向惯性偏移,甚至倾倒,损耗率超 8%;三是作业灵活性不足,叉车等设备转弯半径大,在狭窄车间、密集工位难以移动,适配性差,需频繁调整作业路线,效率低。本项目研发的用于托举重物的智能机器人,通过三大创新突破上述痛点:一是 “液压驱动 + 智能控压” 精准升降,区别于传统人工控压,智能控制箱通过压力传感器实时反馈液压数据,自动调节油缸压力,升降精度从 ±10mm 提升至 ±2mm,满足精密安装需求;二是 “可转动托板 + 辅助定位” 稳定设计,重物托举板可 360° 微调角度(±15°),适配倾斜重物,辅助定位机构通过伸缩挡板与防滑垫双重固定,重物偏移率从 8% 降至 1% 以下;三是 “万向轮 + 移动轮” 灵活移动,底架底部双轮组配合,转弯半径缩小至 1.5m,狭窄空间通过率达 98%,较传统设备作业效率提升 50%。

本项目研制的用于托举重物的智能机器人,可广泛应用于工业设备安装、基建施工、环保工程等领域,具体覆盖以下核心方向: 一是工业重型设备安装,可用于环保设备、机床、变压器等重型设备的搬运与安装。例如在深圳市某环保设备厂试点中,该机器人托举 3 吨重的环保过滤罐,精准调节高度至安装工位(误差 ±2mm),配合辅助定位机构避免偏移,安装效率较人工提升 3 倍,设备对接合格率从 85% 提升至 99%。 二是基建施工场景,可用于钢筋捆、预制墙板、小型构件的搬运与堆放。在某基建工地试点中,机器人通过灵活移动轮在狭窄施工通道穿梭,托举 2 吨预制件至指定楼层,高度控制精准,避免构件碰撞,施工效率提升 40%,人工成本降低 60%。 三是仓储物流重型货物搬运,可用于仓库大型货架上重型货物的存取,解决传统叉车存取高度有限、精度不足的问题。某物流仓库试点显示,机器人可将 4 吨货物精准存放在 3m 高货架,存取时间缩短至 5 分钟 / 次,仓库空间利用率提升 30%。 随着我国工业升级与基建推进,重型货物托举需求年增速达 15%,预计 3 年内该机器人可覆盖国内 20% 以上相关场景,带动物流、基建效率提升,市场规模超 8 亿元。

1. 李家祥(核心发明人):深圳市水源环保建设有限公司技术总监,长期深耕重型装备研发,主导本成果整体设计,提出 “交叉折叠液压升降” 核心思路,曾参与多项环保设备安装项目,熟悉重型作业痛点,负责液压系统与智能控制的集成。2. 孙玉龙(结构研发负责人):负责支板架与定位机构设计,优化交叉折叠结构强度,攻克液压同步驱动难题,使升降精度达 ±2mm;设计可转动托举板与辅助定位机构,提升重物稳定性。3. 梁友平、龙进朝(测试与应用组):梁友平主导性能测试,制定托举重量、精度等测试标准;龙进朝对接试点企业,收集工地、车间作业需求,优化设备移动与操作逻辑,累计完成超 100 次重型测试。

为研发该成果,企业 2024 年 3 月 - 2025 年 5 月投入 420 万元(液压系统 180 万元、智能控制 120 万元、测试 120 万元),其中深圳技改补贴 100 万元。试点显示,企业设备安装效率提升 3 倍,重物损耗率从 8% 降至 1%,单项目成本节约超 50 万元。 产业化需再投入 200 万元(量产优化 80 万元、功能拓展 60 万元、认证 60 万元),计划 8 个月完成迭代。成果推动重型托举自动化,带动液压、智能控制产业链发展,预计 3 年带动产业链增收 5 亿元;减少人工搬运强度,契合 “智能制造” 战略,具备经济与社会价值。

1. 装备销售与定制:销售标准化机器人(5 吨级售价 25-35 万元),提供定制服务(如增加称重功能、扩大升降范围),单台定制费 3-5 万元;为存量设备提供升级(加装智能控制、定位机构),费用 8-10 万元。 2. 技术许可与联合生产:向装备制造商许可核心技术(液压控制、定位机构),按产量提成(单台 1-2 万元);与具备量产能力企业联合生产,按销售额 15%-20% 分成。 3. 租赁与服务:为中小型企业提供租赁服务(月租金 1.5-2 万元),配套操作培训与维护,降低企业采购成本。 转化目标:1 年完成 8 家企业合作,销售 100 台;2 年覆盖深圳 80% 重型企业;3 年成为行业主流提供商,市场占有率超 20%。