青瑜团队的打磨机器人

中国的机械行业里有个团队叫青瑜,他们在参加中国移动“挑战杯”比赛时,拿出了一个叫《高灵巧性自适应柔顺打磨机器人》的项目,最终拿到了总决赛一等奖。这个团队是中国工程机械学院的,里头有邹伟杰、徐明坤、符采绫、刘孝恒、侯旭栋、詹子立、侯路遥和叶洲闻。大家都知道,在高端装备制造里,打磨这道工序特别关键。飞机发动机的零件或者汽车轮毂这些复杂的型面,打磨得好不好直接决定了产品的竞争力。但现在国内这一块还不太让人省心,外资品牌占了高端市场不说,国产的串联机器人有时候太硬或者太死板,力度控制不准容易出现过磨或者欠磨的情况,还有那个让人头疼的颤振问题,这就很影响加工质量。再加上人工打磨效率低,工人的身体还容易吃不消。青瑜团队就是想在《中国制造2025》和《“十四五”机器人产业发展规划》的指引下,帮国产工业机器人打破技术壁垒。他们聚集了机械和控制方面的专家,从搞文献调研到搭建平台、做理论模型再到调试真机,全流程都自己琢磨。 为了解决机器人远端刚性不足的问题,他们设计了一个串并联混合的结构,还在末端加了一个45度转动副,这样就能在作业点上实现半球面全域的姿态调整了。这个设计不光扩大了机器人的动作范围,还大大提升了定位精度。接着他们又针对力控不准的问题研究了自适应变阻抗恒力控制方法。通过内外环的协同工作,打磨力就能被精准地调节了。可就在他们以为快大功告成的时候,打磨工件表面出现了波纹状的缺陷。 为了找病根儿,团队用拉格朗日动力学方程建模、关节刚度辨识实验等多种方法做了好多轮测试和分析。折腾了三十多个日夜后才发现是关节角度变化引发了末端执行器的加工颤振。常规的方法分析不了这种复杂的动力学问题。于是大家钻进实验室对着矩阵演算公式反复推导试错。通过坐标系转换和模态矩阵适配,他们把本来非线性耦合的三自由度问题给拆解开了。 这下就能判断再生型和振型耦合型颤振的稳定性了,也建立了姿态和动力学参数的映射关系。最后他们提出了动力学模态解耦的方法来规避颤振难题。这样一来打磨作业就更稳当质量也更好了。 科研成果不能停留在实验室里不出去见见世面啊。他们就去和陕汽集团、法士特集团这些大公司开对接会根据实际工况来优化机器人性能;还和埃夫特智能机器人股份有限公司、芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司合作进行应用验证。 从最初的想法变成实实在在的产品落地,背后全是团队成员在实验室里熬的一个个大夜、想的一个个方案还有失败后重新出发的勇气和碰撞出来的创新火花。 获奖不仅是对成绩的认可更是对坚持创新的一种激励。比赛虽然有终点但创新的路还长着呢。青瑜团队打算借着这次机会继续深耕工业机器人领域把打磨机器人的性能做得更完善推动技术产业化和标准化发展用挑战的精神续写新时代的青春篇章。