并联机器人|机床加工大尺寸工件“力不从心”？灵巧的混联机器人来了( 二 ) 机器人|机床|铰链|航天航空

“构型虽然有理论方法，但是设计出来的骨架大多数都不适用，没有规律可循，设计需要一定的灵感。 ”刘海涛说， “灵感其实也是来源于工程的实践中。 ”
项目组通过四代工程样机的迭代开发，最终首创了一种由2自由度平面机构、集成铰链和6自由度支链构成的混联加工机器人新机构。同时，通过将机器人学、机床动力学、数字样机技术有机结合，提出了主参数关联设计和层次化设计策略，发明了尺度—结构—驱动器集成设计新方法，突破了混联加工机器人动态设计核心技术，保证了机器人兼具优良的运动灵活性、静刚度和动态特性。
其次，产品不可能都处于理想状态，在零部件的加工和装配过程中，都会产生误差影响到精度。因此控制和补偿技术也十分重要，项目组可以通过这项技术调控装备的精度，从而保证机器人末端的高精度运作。
为了提高机器人的静动态精度，项目组将机器人学、结构动力学、大数据分析有机结合，突破了高速高精度五轴联动控制、位姿误差综合补偿、平滑与运动平稳轨迹规划、高效精准视觉定位等一系列核心关键技术。
最后，从应用的角度来看，混联加工机器人会有很多应用场景。不同的工艺有不同的生产需求，这都需要混联加工机器人和装备相适应。刘海涛举例说，比如铣削加工就有很多工艺参数，包括使用什么样的刀具，用多快的进给速度进行加工，刀具的转速是多少等，而打磨、焊接、抛光等不同的应用也都有各自的工艺要求。
“只有把理论和最后应用需要形成一套完整的体系才能实现产业化。 ”刘海涛说。
【并联机器人|机床加工大尺寸工件“力不从心”？灵巧的混联机器人来了】项目组不仅解决了混联加工机器人机构创新、设计理论、精度调控中的难题，还突破了加工工艺中的关键环节，打通了从自主设计到工程应用的全链条。混联加工机器人可搭建各类适用于铣削、制孔、焊接、抛磨、装配等作业的单机和多机制造系统。
经第三方权威机构检测，项目组研发生产的混联加工机器人性能指标与国外同类产品技术水平相当，实现了从追赶到并跑的技术跨越。
解决我国重大工程中的制造难题
目前，刘海涛项目组开发的以混联加工机器人为核心的全向移动铣削、光学元件超精密抛光、空间型线搅拌摩擦焊接、汽车模具抛磨等系列新型工艺装备，率先实现了在航天航空、新能源、汽车制造等领域的工程应用，解决了一批我国重大工程中的制造难题。
刘海涛举例说，传统的机械加工都使用机床，机床加工技术已有百年发展史，技术成熟且加工精度高，因此航天领域很多重要的工件都是由机床加工而成。然而随着航天制造领域需要加工的工件尺寸越来越大，像航天舱、火箭燃料贮箱等，使用机床完成局部加工就有些“力不从心”了。
“占地大、造价高，同时还要保证高精度，对机床加工技术的要求越来越高。而且工件上下机床过程复杂，导致加工周期长。 ”刘海涛说，而使用混联加工机器人可以实现原位加工，工件不动，机器人可以灵活“游走” ，还能多机同时进行操作，大大提高了生产效率。同时混联加工机器人还可以与测量、传感技术集成，真正体现了制造业的“智慧” 。
据悉，目前“高性能混联加工机器人”成果已经向广州数控等企业实施专利许可2项，获得欧盟CE安全认证并出口英国。
刘海涛表示：“未来，面向我国高端制造领域对机器人化加工装备的重大需求，项目组将持续深入地开展机器人—测控—工艺系统集成技术研究，努力拓展所研发的混联加工机器人的应用领域，为提升我国高性能加工机器人的技术水平、推进制造业创新驱动发展提供技术支撑。 ”采访人员陈曦通讯员张华

并联机器人|机床加工大尺寸工件“力不从心”？ 灵巧的混联机器人来了( 二 )

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