先进制造工艺与装备领域成果汇编
先进制造工艺与装备领域成果汇编
天津科技大学(TianjinUniversityofScienceand
Technology),位于天津市,是中央和地方共建、天津市重
点建设高校,入选国家“111计划”、教育部“卓越工程师
教育培养计划”高校、天津市“双一流”建设高校、国家建
设高水平大学公派研究生项目、国家“特色重点学科项目”
建设高校、国家级新工科研究与实践项目、国家级大学生创
新创业训练计划、中国政府奖学金来华留学生接收院校,为
CDIO工程教育联盟、“一带一路”高校食品教育科技联盟成
员单位。学校创建于1958年,时名为河北轻工业学院,是全
国首批4所轻工类本科院校之一,隶属轻工业部。1959年,
天津大学制浆造纸专业的主要师资和实验设备调入学校。1
964年,北京轻工业学院发酵工学专业、无锡轻工业学院塑
料成型加工专业先后调入学校。1968年,学校改名为天津轻
工业学院。1971年,天津大学制浆造纸专业全部调入学校。
1972年,北京轻工业学院盐化专业和轻工业部塘沽盐业专科
学校合并后划归学校。1998年,学校的管理体制改为中央与
地方共建、以天津市管理为主。2002年。经教育部批准,学
校更名为天津科技大学。
一体化超纯水制备技术及装备采用单级或多级反渗
透(RO)技术制备满足生物医药、电子信息、以及其它工业
不同生产及使用需求的超纯水配套设备及相关用水需求,该
技术形成完整的纯水制备工艺、并可结合用水需求独立设计
,既可提供完整的水处理技术工艺,又能提供完整的系统设
备,设备出水水质可达≥10MΩ.cm---高纯水标准。
系统具有可移动、独立、配套性强、可满足不同规格
用水需求等优点。目前该技术已成功为中国海洋石油总公司
管道工程公司提供配套设备2套,配套用于输油管道生产环
节,价值200万元,产品配套技术为企业创造产值超过2000
万元。
目前该技术已成功为中国海洋石油总公司管道工程
公司提供配套设备2套,配套用于输油管道生产环节,价值
200万元,产品配套技术为企业创造产值超过2000万元。
1.围绕失能与残障人群的生活和护理需求,重点开
展智能轮椅、多功能护理床、残障人下肢康复训练及移动系
统等康复辅具的研发工作,产品已申获发明专利10余项。
2.智能轮椅产品可实现座面、靠背及脚踏板的倾斜及
联动,完成站立、平躺等姿态转换,也可和其它设备安全对
接。中端产品具有平滑起停、稳定行使、实时避障、安全保
护等功能;高端样车具有友好人机交互、跌落倾翻报警、与
床对接、健康状况实时监测等功能。为满足轮椅座面舒适性
,研发了防褥疮坐垫。
3.多功能护理床满足失能人群的护理需求,该系列产
品可实现起身、曲腿、翻身、与轮椅对接、生理参数检测、
人机交互等功能,分腿机构、臀板升降机构与二便器集成可
辅助卧床失能患者便捷且舒适的完成大小便。
1、产品已申获发明专利10余项。2、智能轮椅中端
产品整车性能通过了国家康复辅具研究中心的检测,并通过
CE认证,实现了小批量化生产。3、多功能护理床产品已形
成中试基地一个。
研究肌骨组织的生物力学机理与特性,建立人体肌
骨系统损伤及康复的检测与分析评价体系,设计开发相关的
康复辅具装置,评估“人-机工程”的生物力学功效,实现
人体运动机能的检测、评估、治疗与康复
本发明提供了一种水下机器人图像识别和目标跟踪
系统,属于水下机器人技术领域,包括图像采集模块、图像
处理模块、目标识别模块、目标跟踪模块、通讯模块和运动
控制模块,所述的图像采集模块的输出端与图像处理模块的
输入端相连,图像处理模块将所得图像特征信息传输到目标
识别模块和目标跟踪模块进行信息指令的处理,并通过通讯
模块传输到运动控制模块对水下机器人的位姿进行调整。
本发明的有益效果为采用图像识别和跟踪技术,可实
现对目标区域的精确搜索、识别、定位和跟踪,提高了水下
机器人的可操控性和环境自适应能力,降低了操作人员的工
作难度,使得微小型水下机器人在复杂环境下的精细观察和
作业得以实现。
本发明提供了一种水下机器人不确定流场环境自适
应控制系统,属于水下机器人技术领域,包括位置信息融合
模块、位置信息输出模块、动力分配模块、自适应控制器和
动力学模型。
所述的位置信息融合模块通过图像识别模块、罗盘和
惯性导航元件对自身位置信息进行获取,并通过位置信息输
出模块传输到自适应控制器,自适应控制器结合动力学模型
对水下机器人的位姿信息进行评判,并通过动力分配模块对
水下机器人的姿态进行调整。
本发明的有益效果为采用图像识别技术和多传感器数
据融合技术,能够对不确定的流场环境作出准确估计,结合
动力学模型做出准确的动力分配,增强小型ROV自身的抗干
扰能力,提高稳定性,从而提高ROV对不确定流场环境的适
应性。
本发明涉及一种非接触式电火花加工系统,包括非
接触式电火花加工电能导入系统,非接触式电火花加工电能
导入系统采用内外分离式结构。
本发明采用无线传输的方式将电能转导至工具电极,
用此方式可使结构紧凑、刀柄动平衡性好,有利于实现高主
轴转速。同时主轴的高速旋转能够进一步加快极间工作液的
流动,使得放电屑能够迅速排出,进一步提高微细电火花加
工效率。主轴转速的增加,可以抑制放电集中和异常拉弧放
电的发生,有利于提高脉冲利用率,使得加工速度进一步的
提高。
由于我国的机械加工制造业正在向新的台阶迈进,
加工设备日益向国际化水平发展。
然而3D打印用于教学方面的产品却少之又少,我们团
队基于3D打印技术利用各个加工设备的相通性进行模块化设
计,致力于将3D打印和金属加工设备的功能融于一体。
此装置可以作为零件的设计与加工、控制系统的编用
、教学模具的使用、单独的精准定位实验平台。
4个3030铝材构成一个底座,4个3030铝材作为立柱,
做成整体的框架,考虑到在钻、磨、铣等多个功能在操作时
会产生一定向下的外力和倾覆力矩,为了有足够的支撑刚度
,我们在采用亚克力板作为支撑平台的同时,加入了肋板,
4根光轴支撑亚克力板。
Hbot结构实现XY方向的运动,丝杠螺母实现Z方向的
运动。
电能的连续供给特性可以作为动力源,用变压器将2
20V的交流电转换为12V的直流电,给电机供电,关于传动机
构我们通过分析Hbot机构的运动特点,建立起了XYZ方向移
动的数学模型,并对其做了推算,实现了执行末端的XY方向
的快速移动,使用丝杠螺母实现Z轴方向上的移动。
对该结构进行了数学模型的建立和逆运动学的分析而
且分析它所受合外力情况,通过编写Arduino程序和算法精
确控制步进电机的转动,使末端能够准确定位和旋转一定角
度,实现控制系统。
我们设计的亮点是执行机构即末端执行器的模块化,
在3D打印机的基础上,我们将打印、磨削、钻孔、攻螺纹进
行了模块化,通过控制系统实现其多种功能。
因其体积小、空间占用率低、产品组装容易、一些模
块化组件可拆卸的特点,在完成复杂模型时,不仅很大程度
上缩短了时间,而且通过实践加深了学生对多学科知识的理
解、提高学习者的动手能力、学习积极性和创新性。
离子膜法是目前最先进的烧碱生产方法,但该法对
电解用盐水的质量要求甚高,盐水中微量碘的存在(>0
。2mg/L)将严重影响离子膜的使用寿命,从而增加氯碱企
业的生产成本。
因此,开展盐水中微量碘的净化研究,获取相关工艺
及设备,对于推动离子膜烧碱企业解决盐水除碘问题及氯碱
行业的发展都具有重要意义。
本参赛作品通过开展实验研究获取相关盐水除碘参数
,在此基础上,开发了一套新颖的盐水除碘系统,并应用于
离子膜烧碱盐水中碘的净化,通过实验研究获得以下主要结
论:
①本作品的特征在于:将盐水进料系统、盐水反应系
统、碘吸附系统、再生液进料系统四个部分有机整合,实现
盐水除碘的连续、稳定、自动化运行。
②为实现离子交换吸附将卤水中碘含量降低至小于0。
2mg/L,对卤水的pH和Eh参数进行了研究,结果发现,采用
717阴离子交换树脂进行吸附时,盐水最佳pH范围为1。5~2
。5、最佳电位Eh范围为500~550mV。
③针对碘含量约为1。98mg/L二次精盐水,在调节pH和
Eh后,采用100cm×Φ10cm的三根离子交换柱树脂吸附,
经稳定运行近2d后,盐水中碘含量不高于0。2mg/L,证明该
装置有很好的实用性。
由于所设计的系统通用性较强,可以根据实际需求进
行离子交换柱的选择或快速更换,因此本设备除可用于离子
膜烧碱盐水脱碘外,其子系统还可广泛应用于涉及溶液条件
自动控制和多功能吸附控制的厂家或企业。
1、超声蒸发器
超声蒸发器,其超声换能器产生的超声波与自然循环
的蒸发液不断的接触,从而使蒸发液在超声波的作用下,在
加热管中产生超声空化,在蒸发室内液体表面产生超声雾化
。大大提高了蒸发面积,湍流系数,压力降和蒸汽挥发速率
。可使蒸发液在较低温度下,在较短时间内快速完成蒸发。
同时降低了蒸发液的表面张力,降低了成核势垒,促进溶液
内部的能量交换,增加汽化成核几率,防止垢层的形成和发
展,提高换热效率。对标准蒸发器而言,减少短路现象的办
法就是将加热管上伸,在超声换能器产生的超声波下,蒸发
液产生空化现象,使蒸发液加速湍动,且能有效防止螺旋形
的自由漩涡的产生,从而使过热的料液更加有效的达到液面
完成闪蒸。
2、创新点
创新点上在超声换能器产生的超声波下,加热室内料
液不断产生空化现象,使蒸发液加速湍动,且能有效防止螺
旋形的自由漩涡的产生,从而使过热的料液更加有效的达到
液面完成闪蒸,避免了蒸发器中的"短路循环"现
象。
3、投资点、投资情况
在现有蒸发装置基础上,增加超声换能器,增加部分
成本占总成本比例大约为10%,但提高效率可达30%左右,增
加利润达20%左右。
1、本项目主要完成了纸桶内外壁防潮喷涂技术的
研究与设备开发:
(1)选出适合纸桶防潮要求的拨水剂,用于纸桶防
潮喷涂;
(2)确定纸桶喷涂的工艺,开发出整套纸桶喷涂防
潮系统,可将防水材料雾化,高速喷向纸桶内外壁,获得理
想防水涂层;
(3)整机全自动运行,可设置调节喷涂量和喷涂速
度。
2、项目创新点
(1)采用无气喷涂方式,喷涂效果好;
(2)开发了新型纸桶内外壁防潮喷涂工艺,采用卧
式结构,喷涂机构行走和纸桶旋转机构有效配合,获得理想
防水涂层;
(3)纸桶喷涂机控制系统采用PLC控制,配合人机界
面,可设置调节喷涂量和喷涂速度,实现整机全自动运行。
3、投资点、投资情况
通过开发纸桶内外壁防潮喷涂设备,有效解决在纸桶
生产流通过程中遇到的防潮难题,提高纸桶使用领域尤其是
在出口领域,降低产品在包装运输时的损失,同时也保证了
包装产品的安全性,为国家和企业带来更多利润。投资可在
以下两个方面开展:
(1)优化纸桶内外壁防潮喷涂工艺流程,研制新样
机,以获得更好的喷涂质量;
(2)开发自动进桶和出桶装置,与纸桶内外壁防潮
喷涂设备配合,实现流水线全自动操作。
4、经济效益分析
(1)该设备生产投入小,其中无气喷涂机、压缩机
、部分配件等均可选用标准件,机器支架和传动系统可外加
工,成本低,风险小;
(2)目前市场上无类似设备,市场空间较大,该设
备售价约3万元,市场需求量约100台;
(3)相关技术可在纸制品防潮喷涂领域、功能纸箱
表面保鲜剂喷涂、钢桶喷漆领域推广应用。
技术优势:
(1)热管空气预热器能够彻底解决漏风问题。根据
热管换热器的工作原理和工作方式,热管方案可以彻底解决
漏风问题。这是由于工作时冷热介质间严格隔开,即使万一
热管被磨穿,只能引起该热管失效(传热效率降低),热管
另一端是完好的,不会使空气泄漏到烟气侧。因此在任何情
况下漏风都为零。
(2)热管方案可以减轻腐蚀及控制腐蚀。因为热管
是等温传热,管壁各部分温度近似相等,这就可使热管在酸
露点以上工作。当壁温比酸露点高10度以上时,就可以避免
受热面腐蚀。而对于工作于低温段烟道的空气预热器,可采
用调整设计参数的方法将工作在最大腐蚀温度区间内的热管
管壁温度调高,避开最大腐蚀温度区,使热管腐蚀速度低于
0.2mm/年,若采用2.5mm壁厚的热管,热管方案工作寿命至
少为10年。
(3)热管方案能够减轻积灰和堵灰,并可采取防止
堵灰的技术措施。由于可使热管排的管壁温度大于酸露点,
只发生松散性积灰而无黏性积灰,积灰很少。
(4)换热效率高,空气预热效果好,节煤。并且工
作稳定性好。
节能效果略算:
该热管空气预热器每小时比原列管式空预器多回收热
量:QΔ=M2Cp2ΔT=8.61×108J(式中:空气的质量流量
M2=24373kg/h;干空气的比热容Cp2=1.009×103J/(k
go℃);ΔT=35℃)一般烟煤燃烧每小时发热量:Qy=1.89&
#215;107J。每小时比原列管式空预器多节煤:Wh=QΔ/Qy=4
5.44kg。每年比原管箱式空预器多节煤:Wn=300×24&
#215;Wh/103=327.2吨(每年按300个工作日计算)。按一
般烟煤平均运到价约380元/吨计算,每年比列管式空预器节
约资金:327.1×380=124298元≈12.43万元。
1、通过高压液体输送泵(3~6大气压)将高压液
体射入射流喷嘴,进入其增压室A。由于增压室A的截面积逐
渐减少,液体的势能减少而动能增加,这样,液体通过增压
室A的出口时其喷射速度大幅度增加,形成射流效应。
高速流动的液体经由混合室B,喷射成扩散状,空间
占用体积增大,夹带了部分空气进入扩张室C,液体的空间
体积进一步增大,然后进入与C的出口端等径的输送管道。
高速流动的液体在经由增压室A到扩张室C的过程中产生真空
,将自由滑下的粉状固体吸入混合室,并与连续进入的高速
液体混合后进入扩张室C。混合液体经由输送管道返回调浆
罐并再次被高压液体输送泵吸入,再打入射流喷嘴,形成一
个循环。
2、技术创新点:(1)投资小,见效快。它克服了利
用传统的斗提机输送高位固体粉末弱点,效率高,环保节能
,可以有效地节约设备投资和厂房占地面积;(2)使用安
全,无噪音,节省劳动力投入;(3)建立了射流喷嘴的设
计理论方法,可以根据用户要求和不同的用途设计系列化的
射流喷嘴产品;(4)机械传动结构简单、设备可靠性高、
节省劳动力成本;(5)射流泵系统可输送可溶性盐类,如
硫酸钠、碳酸钠、氯化钠等,和不可溶性淀粉等物质,都会
获得很高的效率;(6)工艺实用性强,大部分化工制药企
业均可使用。
3、本产品经部分厂家的应用得到了良好的评价,该
射流泵系统将节省企业单元操作总成本的70%(中型生产规
模一次性投资仅为10万元)。同时,作为产品还可以销售给
其他厂家,以获得销售利润。
1、水源热泵热水器是近年发展起来的一种新型热
水器,它主要从废水(家庭废水、商业废水、城市废水、河
水、海水、地下水等)中吸收热量来加热热水,与电热水器
、燃气热水器和太阳能热水器等类型的热水器相比,其能源
消耗低、制取热水的费用低、安全性好、对气候的适应性好
、安装方便、具有较强的综合竞争优势。
2、主要技术创新点有热泵热水器的循环工质、自适
应控制模块、水循环模块及安全保护模块,具有全部知识产
权。已完成实验室样机研制和测试。可用于家庭、商业建筑
、公共建筑、工业生产等需要热水的场合。
3、项目实施需企业具有钣金、焊接、车铣加工等生
产设备。
4、以年产1000台小型水源热泵热水器为例,需车间
面积约500m2,设备投资约30万元。每台水源热泵热水器净
利润约300元以上,以年产1000台规模计,年净利润大于30
万元。
5、对用户而言,水源热泵热水器可比电热水器节电
约2/3,投资回收期可低于6~12个月。
1、建立了双螺杆磨浆机的设计理论方法,可以根
据用户要求和不同的用途设计系列化的双螺杆磨浆机产品。
2、机械传动结构简单、螺杆可根据不同要求组合,机筒和
螺杆元件经特殊处理,耐磨性好,设备可靠性高。
3、该项目具有自主知识产权,已申报发明专利3项,
授权1项,授权实用新型专利1项。
4、该项目技术成熟度:已达到批量生产阶段,前期
已生产螺杆直径为120mm、240mm的双螺杆磨浆机7台(其中
120mm的2台,240mm的5台),7台设备已售出6台,在5家制
浆造纸厂使用,经过3年多的生产考核,达到了预期的设计
效果。
5、该技术的实用性和适用领域是,机械浆、半化学
浆、TMP工艺的磨浆生产,也可用于废纸处理、浆渣再磨等
工艺,可以将磨浆、蒸煮、漂白和挤浆合为一体,也可以与
盘磨机配合使用,具有降低能耗、减少用水量、减少废液排
放等明显优势。
6、项目实施的前提条件:具有制浆造纸机械装配的
销售渠道和经验;具有较大规格机械装配的加工、生产经验
,具有一定的车、铣、镗削、花键、齿轮加工、传动箱铸造
、热处理等加工能力和生产经验,或者具有相关生产工艺的
协作企业。
7、投资建厂情况:最低限度投资需要300m2左右的装
配车间,车间高5m左右,车间有10吨天车,三相动力电,其
他普通车床、万能铣床、手工电弧焊机、切割设备各一台,
各种机械装配工具2~3套。除去厂房和房租之外,设备工具
投资在50万元左右;另需要流动资金100万元左右。
高速激光打码分页机经设计、加工、装配、调试,
在实验过程中,运行稳定,可靠性高,分页速度可达到150
-300页/分。
分页的准确率高,每千张仅有1-3页的重页现象,已
满足生产的实际要求。
反转轮的调整方便,能够保证小间隙和随时调整的需
求。
生产实践表明,打出的生产日期等条码,字形完整、
准确。
高速激光打码分页机结构的再设计,使其结构与工艺
配合更加完善,更能充分发挥高速激光打码分页机的优点,
为进一步提高包装现代化进程打下基础。
该超声波洗筘机利用超声波清洗技术的“空化”作
用,破坏污物与钢筘的吸附作用,引发污物层的破坏,从钢
筘表面脱落,其效应可渗透到微小缝隙中,达到对钢筘的彻
底清洗作用。
该设备对钢筘采用循环扫描式清洗,往复距离可调,
效率高,节约能耗;采用PLC电气控制系统,自动化程度高
。可根据筘件的污染程度,自动调节扫描速度;根据不同筘
号的钢筘与超声波频率进行匹配要求,确定了不同的发生器
频率,以达到理想的清洗效果;采用小功率超声波发生器,
节约能耗;适应性强,可适应不同尺寸、形状的工件;采用
PLC电气控制系统,自动化程度高。
该机是对各种无梭喷气织机上异型钢筘进行有效清洗
的设备。该项目现在处于成熟应用期,应用情况很好。
下一步工作方向和措施:实现多步清洗,从清洗、清
水冲净到烘干一条生产线;采用现代控制技术,实现超声波
清洗生产线的自动化。
本项目研究开发的机器视觉复杂平面边缘尺寸测量
系统采用机器视觉检测技术及图象处理技术,自动化实现复
杂平面边缘数据的自动测量及数字化录入,具有广泛的应用
前景,可作为新型非接触式智能数字化仪使用。
该系统可替代传统数字化仪,能够满足服装工业对自
动测量技术的要求,提升服装制造业数字化、自动化的技术
水平。
同时,该系统也可广泛应用于轻工制造业中二维样
件的快速反求测量,提高成套制造装备的数字化、智能化技
术水平,提升相关行业产业链的经济和社会效益。
该项目研究了双螺杆磨浆机构的主要参数(转速、
螺纹小径、螺旋角、螺距等)和结构(正反螺旋的布置、反
向螺旋开槽尺寸与位置等)与磨浆质量、效率之间的规律,
优化双螺杆磨浆机构的主要参数和结构,并采用虚拟设计技
术进行双螺杆磨浆机构的设计。
通过在计算机上构造数字化产品为目标驱动,使得产
品模型容易修改,并获得产品级的优化设计方案。不仅缩短
了开发周期,而且大大提高了设计效率和设计质量。
同时设计了新型的双螺杆机构和进料机构,建立了双
螺杆磨浆机实验装置。
双螺杆磨浆机构具有广阔的应用前景,可用于化学机
械浆和半化学浆等高得率浆的生产、渣浆再磨、废纸处理、
浆料漂白和洗涤等工艺。
本项目对蓟县山区山楂标准化种植可行性进行了深
入探讨,制订出科学规范的山楂标准化体系;对传统生产工
艺进行优化和改进,设计出高效、节能、自动化的山楂制品
生产线;结合新元素以及新加工工艺,开发出系列山楂加工
产品。
主要内容包括:。
(1)通过综合分析蓟县山区的土壤和气候环境等特
点,从山楂高接换头技术、整形修剪技术、花果精细管理技
术、土肥水管理技术、病虫害防治技术等方面对山楂栽培种
植中的相关环节进行了研究,确定了适合蓟县山区特殊种植
环境下山楂的标准化种植技术规范。标准化种植的山楂果实
口感和花青素、维生素C、可溶性固形物等营养成分远高于
一般山楂果实。
(2)对山楂制品加工过程中的熟制、物料冷凝成型
工艺进行了优化,研究发现蒸制工艺耗时短、熟制山楂品质
好,蒸制山楂在3分钟时即可达到较好的效果,与煮制工艺
相比节省了约27分钟;使用较低温度对物料进行处理显著降
低了冷凝所需要的时间,综合考虑冷凝时间和能源消耗,选
择0℃温度进行冷凝成型,可在3min内即可使物料冷凝。
(3)通过对微波干燥工艺进行优化,获得最佳微波
干燥参数为:脱水工艺为10段干燥、微波功率为90Kw,微波
时间为5min。该条件下制得的产品口感好,能够较好的保持
山楂本身艳丽的色泽,尤其是红度值a*值是传统工艺果丹皮
制品的2。85倍。
(4)基于空间最小化、生产均衡、美观、便于连续
化的布局原则,采用直线与上下式相结合的布局,研制出了
一条基于微波干燥技术的山楂制品全自动高效连续加工生产
线,使得山楂果丹皮从熟制打浆工艺到烘干之间的工艺均实
现了机械自动化生产,将干燥时间从6小时以内有效缩短至
30分钟左右,提高了加工效率的同时又保证了产品的食品质
量与安全。
(5)利用山楂独特的口感和加工特性,与柿子、枸
杞等果品进行复配,开发系列色泽、风味、营养功能协调互
补增效的果糕、软糖等产品;采用低温软化、酶解、高压破
壁等有效手段提高了山楂物料的流动性及有效物质溶出,获
得了了不加助剂的山楂全粉喷雾干燥工艺,并以该全粉开发
出具有降脂等功效产品3种。。
1.本实用新型涉及一种粉料连续供料装置。其主要
技术特点是螺杆驱动装置竖直设置,直流电机直接驱动螺杆
,在螺杆驱动装置的上端板上竖直安装微粉管,在螺杆驱动
装置内的螺杆上安装有一可啮合该螺杆的丝母,该丝母水平
固装的连接板穿过螺杆驱动装置所制的竖直通孔且其端部安
装吹气管,该吹气管在丝母的带动下可在微粉管内上下移动
。
2.本实用新型整体结构十分简单,可完美实现粉料添
加剂的连续定量供料,适用于化工冶金工业生产中在原料中
添加粉料添加剂,特别适用于理化分析和科学研究,如固体
的气化、气固反应以及催化反应等过程的固体粉料的定量供
料。
该机器人是一个CAD/CAM集成系统,具有三个转动
关节和一个移动关节。主要有大臂、小臂、升降臂和手腕组
成,有四个自由度。机器人的电气控制系统采用抗干扰能力
很强的STD总线,分有二级计算机控制。机器人具有动作灵
活,结构紧凑,重量轻,加工范围大,速度快等优点,市场
潜力大。
项目创新:控制机器人的各步进电机,具有最佳的速
度特性,并实现了两臂联动。
根据企业委托和市场需求开发了一种新型离电式电
容储能点焊机,该产品已经小批量投入市场,电池充满后可
以连续焊接3000多点,获得用户积极评价。
传统的电容储能螺柱焊机采用交流电源供电,在没有
交流电源的野外场合焊机使用受到限制。本项目提出了一种
采用动力电池组代替传统交流电源的新型电容储能螺柱焊机
。
利用现代电力电子技术的最新发展成果,采用动力电
池组供电,闭环控制实现了电容充电、大电流放电储能螺柱
焊过程。扩大了螺柱焊机的使用范围,实现了焊机单旋钮操
作,方便可靠。
主要针对一种电学用柔性材料的疲劳寿命检测设计
的一款气动驱动型疲劳试验装置,现有的气动疲劳试验机一
般在使用过程中,不能调节试验的振幅,另外待试验的柔性
材料长度不同时,还需要调夹具的位置,以适应不同长度材
料的检测,为解决此问题,装置设计加入了手轮滑台、力传
感器和位移传感器。
另外通过PLC编写程序实现启动、停止、自动计数、
复位、清零、自动报警停机等试验机所需的功能,为了方便
操作人员操作,通过操作人机交互设备直接控制程序运行,
还进行了触摸屏界面的设计,使触摸屏设计与PLC程序应保
持同步。
最后通过仿真软件进行模态仿真分析,找出疲劳试验
机发生形变的主要部件及位置,计算疲劳检测装置的工作频
率范围,找到工作频率与固有频率发生共振的频率范围,对
装置的整体三维结构进行优化,以避免其在工作中发生共振
现象。
针对传统巧克力生产线的现有设备布局和工艺路线
,设计规划基于机器视觉的机器人自动追踪系统总体方案,
实现利用震动上料盘和传送带给料,视觉系统采集提取计算
目标位姿信息,引导SCARA工业机器人完成动态目标的抓取
摆放。
机器视觉测量、水下机器人、光学镜头设计、智能
噪声与振动、并联机器人
本产品主要用于水下机器人等航行器的推进系统,
产品具有以下特点:
高效低噪:全系采用三级泵喷方案进行设计,效率可
达70%-85%,有效降低了水动噪音,等级可达90dB以下。
性能稳定:采用高效的动密封传输方案,可无故障连
续运行1000h以上。
物理平衡:包括环境压力平衡、温度平衡和扭矩平衡
:
①内设压力平衡器,可以抵消水下环境产生的压力,
适合全海深范围内使用;
②内设微循环系统,可以及时将电机和驱动器产生的
热量分散,提高功率密度;
③采用轴流理论进行水动力优化,可抵消螺旋桨产生
的80%以上横滚扭矩。
本产品主要用途
本产品主要用于远程潜水和深度潜水的高性能水下助
推器,适用于水下作战、水下作业和水下娱乐等领域。
产品特点
产品具有以下特点:
1.灵活性高:与传统的手持式助推器相比,本产品采
用外骨骼设计理念进行可穿戴式的设计,可以解放双手,便
于水下作业,灵活性更高。
2.承载力高:在升级版本中加入了外骨骼助力系统,
通过人机工程学优化设计,可以有效将潜水员所携带各种装
备物品的重量传导至地面;采用蓄能装置对陆地运动时进行
助力,有效提高潜水员的负载能力和续航能力。
本产品主要用于远程潜水和深度潜水的高性能水下
助推器,适用于各种水下作战、探测作业和娱乐等领域,产
品具有以下特点:
续航能力强:配备了高能量密度的锂离子电池,能够
连续航行4个小时,续航里程可达10km。采用高性能水下推
进系统,最大系泊推力可达到500N,最高速度可到120m/mi
n。
操纵性能好:通过水动力性能优化,采用轴流理论设
计了扭矩自平衡系统,消除了同类产品使用时产生的横滚问
题,提高了可操作性和舒适性。
功能可重组:采用模块化设计理念,设计了标准的机
械接口和电气接口,可以实现电池系统、导航系统、摄像系
统等功能模块的快速重组,有效提高了不同应用需求的适应
能力。
被动式外骨骼机器人是一种依靠纯机械结构的穿戴
式助力装备,由于没有电源、伺服电机、电子设备和各种传
感器,这种外骨骼重量很轻且易于维护,穿戴外骨骼的人员
在背部负重数十千克时,就能将大部分负重压力通过外骨骼
传导到地面,大幅降低人体脊椎、腰部和腿部承受的压力。
本产品主要针对需要相关人员长时间处于弯腰、半蹲的状态
或背负物资长距离行走的领域和行业,与同类产品相比具有
以下特点:
基于人体工程学设计:依托实验室多模态环境中人体
运动学和动力学信号数据库,开发了符合人体工学的关节模
组,提高了耦合人体运动的柔顺性。
基于模块化理念设计:产品在本团队研发的高效关节
模组的基础上,设计开发了标准机械接口,可方便将整体拆
分为上肢助力外骨骼和下肢助力外骨骼,适用性更强。
基于多模态功能设计:产品的核心部件关节模组内配
备了蓄能结构和刹车结构,可以针对不同的应用需求,快速
切换运动助力和静态支撑等功能。
主动式外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息
、融合、移动计算,为操作者提供一种可穿戴装备的综合技
术,能够帮助人们提高作业能力和忍耐力。
本产品针对水下和陆地两栖化应用环境设计的一款模
块化主动外骨骼机器人,主要用于包括军事、工业、医疗等
领域的作业助力,主要具有以下特点:
模块化设计:各关节模块具有标准的机械接口和节点
控制器,可单独使用,也可功能重组,解决了一体式外骨骼
机器人产业化和定制化之间的矛盾。
两栖化设计:产品采用高效的动密封设计方案,并对
骨架进行轻量化设计,可同时在陆地和水下环境使用。
智能化设计:产品依托实验室人体生物力学信号数据
库,设计开发了基于机器学习算法的智能化控制系统,实现
了高度的人机耦合。
致力于解决中小型管道维护问题,为用户提供多元
化的管道维护设备及解决方案,团队自主研发三款柔性管道
机器人,采用气压驱动、多模态功能集成、刚柔混合装置、
智能仿生控制算法等核心技术,让管内作业更加安全、高效
、便捷。
团队还配套研发了多尺度感知柔性气囊系统和模块搭
载系统,极大地拓宽了产品的应用场景,让管道内部防爆难
、监测难等问题迎刃而解。这套可应用于多场景,高效率,
易操作的管内作业系统能够大大降低管道维护门槛,提高管
道维护效率,助力智能管网的发展建设。
目前,项目与国防科技大学,哈工大机器人研究院建
立了良好的合作关系,受到德国慕尼黑工业大学、英国曼彻
斯特大学、中科院自动化研究所等国内外顶尖机器人专家的
推荐。
现已发表管道机器人相关领域高水平论文11篇,拥
有发明专利3项、实用新型专利2项。项目获得2022年中国国
际“互联网+”大学生创新创业大赛银奖,2021年中美青年
创客大赛国际一等奖,第十七届“挑战杯”全国大学生科技
作品竞赛全国一等奖等辉煌成绩。
神经网络的智能控制模式、自适应平衡的运动与结
构仿生、人机协调性与穿戴舒适性
面向高性能机器人系统研发需求,研制机器人关节
高效柔顺仿生结构与控制技术,为大幅度提升机器人工作效
率及柔顺性提供新思路、新方法。项目研究成果广泛应用到
各类液压驱动机械臂、机器人,具有重要的科学意义和应用
价值。
高性能机器人关节具有两个重要特征:
1)针对“高效率”需求,设计一种仿生多缸液压关
节结构。多缸液压驱动结构,即可以通过不同输出组合,实
现输出力矩与关节所需力矩相匹配,解决了驱动输出能量的
稳定性与负载时变性的矛盾;模拟人体弹性肌腱设计蓄能缓
冲结构,对驱动过程中的多余的能量进行转换和保存。
2)针对“高柔顺”需求,设计一种主被动阻尼结构
。模仿人体关节弹性肌腱的结构,设计实现液压关节主被动
阻尼连续动态柔顺调节;设计缓冲储能弹簧,使仿生关节运
动时缓冲减振,减小振动和冲击;结合液压驱动系统,控制
主拮抗液压缸的阻尼与机器人不同动作下的阻尼相匹配,实
现机器人关节的主动柔顺控制。
神经网络的智能控制模式、自适应平衡的运动与结
构仿生、人机协调性与穿戴舒适性
确定了新筛选诱变菌种的生产性能、生产工艺及相
关参数,从而确定了新菌种的生产工艺。
通过对酱油生产过程中各项工艺的优化和香气成分的
测定,确定了耐盐产香酵母的最佳添加工艺。
通过菌种和添加工艺的优化,最后使原料的蛋白质利
用率达85%以上,氨基酸态氮转化率达60%以上,改善了高盐
稀态酱油风味,全面提升了高盐稀态酱油的质量水平。
通过整个项目的实施,完成时销售收入达1000万元以
上。
通过菌种和添加工艺的优化,最后使原料的蛋白质
利用率达85%以上,氨基酸态氮转化率达60%以上,改善了高
盐稀态酱油风味,全面提升了高盐稀态酱油的质量水平。通
过整个项目的实施,完成时销售收入达1000万元以上。
开发了智能电动轮椅嵌入式控制系统,包括:ARM
主控模块、操纵手柄、电子罗盘、远程无线通信模块、测距
模块组、DSP电机控制模块及电机驱动模块。
ARM主控模块通过CAN总线与主要控制模块相连,构成
一对多的CAN网络;DSP电机控制模块通过电机驱动模块与直
流驱动电机相连接,每台直流驱动电机均安装光电编码器,
并形成电机转速闭环控制。具有手动控制和自动运行两种模
式。
采用嵌入式系统及模块化设计实现对电动轮椅的智能
化控制功能,保证了智能控制系统的实时性、可扩展性和可
移植性,具有功能丰富、控制可靠、使用方便等特点。
主要创新点:。
1.直流驱动电机均采用转速闭环控制方案,通过安
装在电机轴上的光电编码器测量转速,采用闭环控制算法实
现对电机的有效控制。
2.采用模块化设计,功能模块通过CAN总线连接到C
AN网络中,保证了系统的实时性、可扩展性和可移植性。
3.通过ARM主控模块实现自动控制功能;可在室内自
由行走;避开静态障碍物和不密集的人流;具有过门、沿墙
行走、点到点行走等功能。智能化程度高,满足了老年人和
残疾人的实际需要,具有很强的实用性。
4.除可通过操纵手柄外,还可通过触摸屏实现手动
控制。
5.当遇到紧急情况时,可通过GPRS或GSM网络实现远
程无线报警功能,可采用短信形式,也可自动拨号将求救信
号发送至家人的手机。
研发功能适宜、价格适中的智能电动轮椅,对降低造
价、促进技术发展,推动产业化进程具有重要意义。
本系统是一种智能服务机器人控制系统,智能化程度
高,其功能均来自于老年人和残疾人的实际需要,具有很强
的实用性。
同时,研究的智能核心算法的研究具有较高的理论价
值,这些算法的研究是目前服务机器人技术中的一个研究热
点,对服务机器人技术的发展具有重要参考价值。
开发智能轮椅,在产生可观的经济效益的同时,对提
高老年人和残疾人生活质量,减轻社会负担,促进社会和谐
发展也具有重要意义,并将产生巨大的社会效益。
主要创新点:
1.直流驱动电机均采用转速闭环控制方案,通过安
装在电机轴上的光电编码器测量转速,采用闭环控制算法实
现对电机的有效控制。
2.采用模块化设计,功能模块通过CAN总线连接到C
AN网络中,保证了系统的实时性、可扩展性和可移植性。
3.通过ARM主控模块实现自动控制功能;可在室内自
由行走;避开静态障碍物和不密集的人流;具有过门、沿墙
行走、点到点行走等功能。智能化程度高,满足了老年人和
残疾人的实际需要,具有很强的实用性。
4.除可通过操纵手柄外,还可通过触摸屏实现手动
控制。
5.当遇到紧急情况时,可通过GPRS或GSM网络实现远
程无线报警功能,可采用短信形式,也可自动拨号将求救信
号发送至家人的手机。
研发功能适宜、价格适中的智能电动轮椅,对降低
造价、促进技术发展,推动产业化进程具有重要意义。本系
统是一种智能服务机器人控制系统,智能化程度高,其功能
均来自于老年人和残疾人的实际需要,具有很强的实用性。
同时,研究的智能核心算法的研究具有较高的理论价值,这
些算法的研究是目前服务机器人技术中的一个研究热点,对
服务机器人技术的发展具有重要参考价值。开发智能轮椅,
在产生可观的经济效益的同时,对提高老年人和残疾人生活
质量,减轻社会负担,促进社会和谐发展也具有重要意义,
并将产生巨大的社会效益。