蛇形机器人,指仿照蛇的结构特点和运动机理,由多个相同的模块构成各节有独立的驱动系统的机器人,采用统一的车厢式结构和活动坐标式运动方式,依靠躯体和地面间的相互作用实现驱动。本成果以蛇形臂机器人为通用平台,同时拓展飞机制造、新能源汽车、核能开发应用、医疗器械、国防工业等领域,已形成多项核心技术,涵盖机器人系统设计、控制算法、全自主回零、自稳定结构等方面。目前已经完成第一代、第二代蛇形臂机器人的样机生产调试工作,正在针对飞机油箱检测开发专用的蛇形臂机器人,开拓飞机制造领域市场。
1、虚拟样机模拟技术
依托对接高校的优势,开发出了针对此种绳驱机器人的高效虚拟样机仿真软件,可以进行相应的辅助设计、辅助计算功能,进行产品的快速迭代开发,实现结构设计及控制算法的快速验证,大大提高开发效率,节约开发陈本,实现全数字化设计。
2、动力学建模与求解技术
针对蛇形臂机器人开发了一套动力学建模技术,实现了对蛇形臂的正逆动力学的建模与解算,实现了蛇形臂的实时控制与解算技术,提高了计算效率,实现了蛇形臂机器人的力控。
3、绳驱机构运动控制技术
开发出针对多冗余绳驱机构独有的绳驱控制技术,具备可实践性和优良的工作质量,可以实现复杂任务下的自动控制效果。已在第一代第二代蛇形臂机器人上进行实验,表明所开发的控制算法具有很好的控制效果,运动过程柔顺流畅,超出预期的效果。
4、视觉测量技术运用
利用视觉测量技术,首创绳驱超冗余机构视觉回零技术,在机器人的实际测试中效果突出,可以实现突然掉电情况下的姿态调整,并且在蛇形臂初始校准的过程中发挥重要作用,实现全自动化校准。
团队目前有科研人员7人,全部本科以上学历,其中博士学历4人,硕士学历2人,学士学历1人,团队带头人,谢秉书,英国伦敦都会大学计算机学理学士学位,英国威尔士大学工商管理学硕士学位,菲律宾国立太历大学商管理哲学博士,2020在香港成立嘉鲁达机器人有限公司并出任首席机器人总监,在科技研发、专业顾问和高等教育方面拥有超过 20 年经验,并热衷于赋能人才和优化流程,以充分发挥科技的力量,是机器人应用技术管理等领域的专家,在管理方面拥有卓越的领导能力和经验,涉及多方协作的科研项目上,包括跨技术、跨机构、跨地域合作,拥有卓越的领导能力和经验。
评价单位:“科创中国“智能装备与新材料产业科技服务团 (中国发明协会)
评价时间:2022-09-09
综合评价
该成果研发团队拥有较强技术实力,技术创新水平高,结合虚拟样机模拟、动力学建模与求解、绳驱机构运动控制等多项技术,技术复杂程度高,所研究的蛇形臂机器人在国内仅有少数几家企业及科研机构在持续研发,属于先行者。
该成果已申请专利,但产品目前处于样机试制阶段,成熟度尚未达到产业化生产的水平。但考虑到目前蛇形机器人应用前景好,市场广阔,产品推出市场后竞争小,因此建议成果项目方尽快推进产业化进程,加快示范应用,抢占市场先机。
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