项目成果/简介:四足机器人具有良好的运动灵活性和环境适应性,是机器人研究领域的热点。随着研究的深入和对机器人运动性能需求的提高,四足机器人研究领域分化出以高速运动为目标的研究分支。生物学研究显示,跳跃步态是四足动物典型的高速对称步态,且多种动物在高速速度中存在脊柱大幅地参与运动,而相应的脊柱型四足机器人的理论及运动控制研究却鲜见报道。当前研究大多孤立了脊柱环节,鲜有整机的建模研究以及运动控制方法研究。在

本发明公开了一种六自由度串联机器人运动学反解的求解方法， 该方法包括:读入连杆参数建立机器人连杆坐标系模型;已知连杆末 端关节位置，建立关节位置约束方程;根据各关节位置约束方程，确 定各关节位置;建立机器人各关节坐标系的姿态约束方程;将之前求 得的关节位置坐标解分别代入姿态约束方程中，根据姿态约束方程， 求解各组关节变量中间值;对关节变量中间值进行分析处理，选取最 佳关节变量解。本发明采用空间几何理论将机器人运动学反解中位置 和姿态进行分离求解，大大降低了几何法运动学反解运算的复杂性， 并能够应用于

焊接机器人实训考核工作站是按照教育部1+X焊接机器人编程与维护职业技能等级证书中的试点、考核站点标准要求，研发设计的多功能智能焊接工作站，工作站符合相关建设标准和具有自主知识产权。 WR-KH01型焊接机器人编程与维护实训考核工作站为初级工作站，主要由焊接机器人单元、焊接电源单元、焊枪单元、周边设备单元(柔性工作台)、安全防护单元、焊接任务单元、离线编程单元、教学资源单元、考评系统、监控系统等组成一套的智能焊接实训考核工作站。每个单元由多个模块组成，实操与离线仿真结合面涵盖机器人焊接工艺方法和实际应用案例。能根据任务要求，完成焊接机器人系统的选型、配置;完成系统安装调试，编程操作;根据维护手册完成设备维护保养。 实训考核工作站遵循全功能化、全模块化、全信息化、近工业化的智能焊接机器人系统，主要用干教育部1+X焊接机器人编程与维护职业技能等级的师资培训，考评员培训，1+X职能技能等级证书取证的实操培训与考评;同时也可进行工业机器人基础培训，应用培训技能训练技能竞赛等，话合中职，高职应用型本科院校1+X证书的培训老评以及相关专业课程的实训教学，适合社培机构技能人才培养培训。

焊接机器人实训考核工作站是按照教育部1+X焊接机器人编程与维护职业技能等级证书中的试点、考核站点标准要求，研发设计的多功能智能焊接工作站，工作站符合相关建设标准和具有自主知识产权。WR-KH02型焊接机器人编程与维护实训考核工作站为中级工作站，主要由焊接机器人单元，焊接电源单元、焊枪单元，周边设备单元(伺服变位机)、智能焊接机技术、安全防护单元、焊接任务单元、离线编程单元、教学资源单元 考评系统、监控系统等组成一套的智能焊接实训考核工作站。每个单元由多个模块组成，实操与离线仿真结合面涵盖机器人焊接工艺方法和实际应用案例。能按任务要求，完成焊接机器人系统的离线编程、高级编程、外部轴添加、工艺调控、焊缝检测、设备联调及根据维护手册完成设备故障预判处理和故障处理。实训考核工作站遵循全功能化、全模块化、全信息化、近工业化的智能焊接机器人系统，主要用干教育部1+X焊接机器人编程与维护职业技能等级的师资培训，考评员培训，1+X职能技能等级证书取证的实操培训与考评;同时也可进行工业机器人基础培训，应用培训技能训练技能竞赛等，话合中职，高职应用型本科院校1+X证书的培训老评以及相关专业课程的实训教学，适合社培机构技能人才培养培训。

一、产品概述 1、本设备以工业机器人与机器视觉为核心，将机械、气动、运动控制、变频调速、PLC控制技术有机地进行整合，结构模块化，便于组合，实现对不同物料进行快速的检测、组装。为了方便实训教学，系统进行了专门的设计，可以完成各类机器人单项训练和综合性项目训练，可完成各类机器人单项训练和综合性项目训练。可以进行六轴机器人示教、定位、抓取、装配、入库等训练， 2、包含六自由度工业机器人、智能视觉检测系统、PLC控制系统及一套供料、输送、装配、仓储机构，可以实现对工件分拣、检测、搬运、装配、存储等操作。 3、该平台各组件均安装在型材桌面上，机械结构、电气控制回路、执行机构相对独立，采用工业标准件设计。通过此平台可以进行机械组装、电气线路设计与接线、PLC编程与调试、智能视觉流程编辑、工业机器人编程与调试应用等多方面训练，适合职业院校、技工学校自动化类相关专业《工业机器人与控制技术》、《自动化技术》等课程的实训教学，适合自动化技术人员进行工程训练及技能比赛。 二、技术性能 输入电源：单相～220V±10% 50Hz 工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度≤85%（25℃）  海拔＜4000m 装置容量：＜1.5kVA 实训平台尺寸：1500mm×880mm×1400mm 安全保护：具有漏电保护，安全符合国家标准 三、设备结构与组成       该实训平台由ABB IRB910SC型四轴工业机器人系统、欧姆龙智能视觉检测系统、可编程控制器（PLC）系统、供料单元、输送单元、供料废料暂存单元、加工废料暂存单元、工件组装单元、仓库单元、各类工件、型材实训桌、型材电脑桌等组成。    1、ABB IRB910SC型四轴工业机器人系统     由机器人本体、机器人控制器、示教单元、输入输出信号转换器和抓取机构组成，装备气动手爪、可对工件进行搬运、装配、拆解等操作。 （1）机器人本体由四自由度关节组成，固定在型材实训桌上，具有4个自由度。 （2）最大的工作半径为450mm （3）最大负载6kg （4）机器人示教单元有液晶显示屏、使能按钮、急停按钮、操作键盘，用于参数设置、手动示教、位置编辑、程序编辑等操作。 2、欧姆龙智能视觉检测系统       配备一套欧姆龙FZ-350智能视觉系统，由视觉控制器、白色光源、视觉相机及监视显示器等组成。用于检测工件的特性，如数字、颜色、形状等，还可以对装配效果进行实时检测操作。通过I/O电缆连接到PLC或机器人控制器，也支持串行总线和以太网总线连接到PLC或机器人控制器，对检测结果和检测数据进行传输。 3、西门子可编程控制器单元       配备西门子S7-1200 CPU1214C AC/DC/RLY可编程控制器，自带以太网通讯模块、数字量扩展模块控制机器人、电机、气缸等执行机构动作，处理各单元检测信号，管理工作流程、数据传输等任务。     4、RFID数据传输系统     采用西门子RFID数据传输系统，安装在环线输送单元的左端圆弧处，电子标签已埋在工件内部，检测距离为40mm。当工件从环线输送单元经过左端圆弧处时，RFID检测系统可以准确地读取工件内的标签信息，如编号、颜色、高度等信息，该信息通过工业现场数据总线传输给PLC，用来实现工件的分拣操作。 5、供料单元  由料斗、回转台、导料机构、工件滑道、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、电气网孔板、直流减速电机组成，主要完成将工件从回传上料台依次送到检测工位。 6、输送单元       包含一套交流调速系统，由三菱D720变频器、三相交流电机、传送带、光纤传感器等组成，安装在型材实训桌上，用于传输工件。 7、工件组装单元 由工件光纤传感器、加工台、气缸、小物料等组成，安装在传送带上，用于装配工件。 8、仓库单元 由铝型材和机玻璃组成3×3库体组成 9、废品暂存仓 安装在型材实训桌上，分别对供料异常物料暂存，对加工异常物料暂存。 10、触摸屏 7寸，是一套以先进的Cortex-A8 CPU为核心（主频600MHz）的高性能嵌入式一体化触摸屏。 四、实训项目 1.机器视觉系统的原理、使用和调试 2.六轴工业机器人系统的原理、使用和调试 3.六轴工业机器人坐标系统和机器视觉坐标系统标定及相互转换 4.工业机器人与机器视觉系统综合应用的安装与调试 5.机器视觉系统模板设置、编程与调试 6.通过示教单元手动调试工业机器人 7.通过示教单元设置、修改各控制点坐标 8.通过示教单元编写、修改工业机器人程序 9.机器人追踪坐标整定 10.工业机器人系统的软件二次开发编程 11.智能视觉图像输入编辑与调试 12.智能视觉结果给出编辑与调试 13.智能视觉颜色比对测量 14.智能视觉编号比对测量 15.智能视觉尺寸比对测量 16.智能视觉角度测量 17.智能视觉系统与工业机器人综合应用 18.PLC程序编程与调试 19.智能视觉系统与工业机器人综合应用 20.变频器与交流电机主电路的连接 21.变频器面板的参数设置与操作 22.变频器面板控制交流电机调速 23.通过变频器外部端子控制电机启停 24.气动方向控制回路的安装 25.气动速度控制回路的安装 26.气动顺序控制回路的安装 27.气动系统气路的连接 28.磁性开关的位置调整 29.气动系统调试 30.RFID数据读写编程与调试

该项目成果主要应用于机械制造业中难加工材料（如不锈钢、耐热钢、高强度钢、磁钢、 钛合金钢等）的通孔、盲孔的钻、扩、铰孔加工以及螺纹孔的振动切削攻丝和振动挤压攻丝 加工。 项目概况 ⑴技术原理 该项目成果应用周向振动切削理论和内凸轮组合机构专利技术，将两个匀速转动输入转 换成为周向振动切削所需要的 sin(a t) H A ω = ω + ω ⋅ ⋅ （匀速转动与摆振运动的合成）运动 规律，实现对于内孔和螺纹表面的振动切削加工，利用变频控制技术实现振动频率的控制。 ⑵与国内外同类技术比较成果的创造性、先进性 该项目成果改变了传统振动孔加工设备的激振方式，提高了回转振动钻床的摆振频率。 调研和查新表明，该项目成果的关键技术——激振驱动器所采用的内凸轮组合机构属本课题 首创。国家知识产权局已授权该技术发明专利（专利号：ZL0213943.X）1 项; 实用新型专 利(专利号分别是：ZL012464624; ZL03218456.5)两项。 ⑶该项目成果产品在机械制造企业解决难加工材料的孔加工问题有着十分重要的意义。 具有一般机械加工能力，能加工 IT6～IT7 级精度的产品，最好拥有少量数控机床的中（小） 型企业均可生产。 主要特点 研制的回转振动钻样机激振器采用立式同轴结构，体积小、重量轻；工作台 X、Y 两个 方向采用数控技术能实现精密孔系的振动钻孔、振动扩孔、振动铰孔、振动研孔、振动攻丝 和振动挤压公司等加工。其外观结构型式和操作方式与普通钻铣机床基本相同。 成果样机的试验表明，可以改善孔加工的切削状态，提高孔的加工质量；振动攻丝特别 是小丝孔的振动攻丝效果显著，丝孔的尺寸精度和表面质量好，丝锥不易断裂。 技术指标 振动频率：≯350Hz，变频器调频。加工精度：孔尺寸精度 IT6 或更高，螺纹孔精度 6 级或更高，表面质量 Ra1.6～3.2。 市场前景 孔和螺纹孔是构成机械零件的重要表面，是制造业中公认的难加工表面，同时也是用得 最多的表面，其加工量非常繁重，因而钻床和攻丝机的应用十分广泛。该回转振动激振技术 可以用于回转振动钻床、回转振动攻丝机、回转振动挤压攻丝机以及回转振动专用机床的新 产品开发和旧机床的技术改造等。其对于提高零件的制造精度和劳动生产率、减低制造成本 具有十分重要的意义。因此，该项技术具有广阔的市场前景。 该技术还可以用于回转振动钻床等其它产品中，开发出系列振动加工设备。将会给企业带来 可观的经济效益

变压吸附制氧制氮技术是近来发展起来的高心技术。它利用取之不尽的空气作原料，在有电能的条件下，可以源源不断地制取氧气和氮气。具有投资少、成本低、规模灵活、自动化程度高等显著优势，可以广泛用于冶金、化工、医疗、环保等广大领域，市场前景极好。 变压吸附制氧技术作为具有实用价值的技术概念，是70年代提出的。当时开发这一技术是满足对氧气纯度要求不高，用深冷装置气量偏小，而用低温槽车运输气量又不方便的这一类用户的要求。国外真正进入工业应用是80年代初期。我国在70年代末也开始研究，80年代末期进入工业应用。经过近30年的研究开发，进入90年代后，变压吸附装置在降低能耗，降低投资、工艺流程简化、提高可靠性方面，都有了很大的进步，使之成为成熟的高新技术。 北京科技大学热能工程系长期开展变压吸附气体分离技术研究，具有相当的研究条件和科研队伍。开发的微型变压吸附医用制氧机已由国家计委中国高新投资集团投资组织批量生产，形成了一定的市场分额。为国家西部开发重大工程——青铁路藏的世界第一隧道——海拔高达5000米风火山隧道，研制了世界上第一套5000米海拔地区制氧供氧系统。该系统为风火山隧道工程的顺利进行提供了有利保障。

1.理论层面。提出了传统架构与人类思维指令有机融合的新型混合计算架构；构建了逻辑和时序的类人思维指令集，以及指令集扩展方式的规则；便捷开发流程架构和层次分工。2、成果层面。该成果研发了支持组合与时序逻辑关系的固件，并与2个系列CPU结合成为具备一定认知智能的人工智能芯片；研发了包括人机交互、组态监控、仿真调试、人类思维解释器等核心软件，为产业智能提升提供基础性开发平台；提出了一种新的不同于当前人工智能实现技术路线的低资源需求的认知智能实现方法，并经过实践验证。3、应用领域。新型的人工智能芯片（上游），芯片应用形成的产业链；新的开发工具，传统行业升级形成的产业链；工业互联网、医养、智慧建造等，新应用形成的产业链。