近日，天津大学“高性能混联加工机器人”获天津市技术发明一等奖。

天津大学机械工程学院刘海涛教授主持完成的“高性能混联机器人关键技术及工程应用”项目，在国家重点研发计划、国家自然科学基金等资助下，解决了混联加工机器人机构创新、设计理论、关键技术中的难题，打通了从自主设计到工程应用的全链条。

工业机器人是广泛用于汽车、电子、物流等各个工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置。串联机器人出现时间早具有运动灵活、运动空间大等优点，并联机器人的研究与串联机器人相比起步较晚，具有刚度大、承载能力强、精度高、动态特性优等特点。而如果想要在一定的操作空间内拥有灵活多角度的操作，又要保证高速高精度的特性，混联机器人便应运而生。随着科学技术的不断发展，用工业机器人替代机床实现高柔性、低成本加工正在成为智能制造装备技术的重要发展趋势。而混联机器人凭借其相较于其它类型工业机器人的技术优势，成为机器人加工技术的一个重要发展方向。同时，由混联机器人构成的机器人化加工装备（后称“混联加工机器人”），也是我国航天航空等重点领域实现高性能制造急需的核心装备。西班牙龙信和瑞典艾克斯康公司生产的混联加工机器人是世界上唯一两款商业化的产品，通过专利壁垒长期独霸国际市场。 该项目首创了一种由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，打破了国外的专利壁垒，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，在航天航空、轨道交通、船舶制造等领域具有广阔的应用前景。 为了保证机器人同时具有优良的运动灵活性、静刚度和动态特性，项目将机器人学、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，通过发明尺度-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。 为了提高机器人的静动态精度，项目还将机器人学、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。有关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。 该项目先后授权国家发明专利33件、美国和欧洲专利各1件，登记软件著作权9件，发表学术论文59篇；开发出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。成果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，取得了显著的社会效益和经济效益。“面向我国高端制造领域对机器人化加工装备的重大需求，课题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。”项目负责人刘海涛教授介绍说。