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一批机器人重大成果在校诞生

作者:刘培香

  一个只有4根手指的机器人灵巧手,可以弹出美妙的音乐,可以轻松地抓起饮料瓶,也可以灵活地做出“OK”的手势;一个小小的保安机器人,不但能做家庭卫士,还具有老人陪护、儿童监管、家庭娱乐、清洁服务、家庭管家等多种功能;而6六自由度串联机器人,则在自动搬运、装配、焊接、喷涂等工业现场中有着广泛的应用……日前,我校机器人家族喜添新成员。
  2006年5月21日,由我校机器人研究所牵头研制的“863”重点项目“小型智能飞行机器人系统空间机械手系统”通过“863”专家组验收。该空间机械手系统在空间站搭建、卫星故障修复、空间舱内科学实验、深空探测等空间作业领域及核工业等危险作业环境方面具有较大的推广应用价值。“长江学者”刘宏教授作为课题组负责人向专家组作了工作总结。为更好地完成该系统的研究,学校成立了以邓宗全副校长为总指挥、刘宏教授为总师的科研团队。该团队立足国内,积极开展与德国宇航中心机器人及机电一体化研究所的国际合作,攻克多项技术难关,成功研制了空间机械手系统原型样机。该样机包括6自由度可折叠机械臂、手爪、中央控制器和支撑锁紧机构。关节采用模块化设计方法,集机构、驱动、传感和控制为一体,采用大中心孔设计方法实现机械臂的内部走线,避免导线暴露在空间环境中,以消除空间环境对导线及其传输信号的影响;采用三手指、四连杆驱动的空间机器人手爪具有高刚度、大夹持力、快速闭合、大捕获范围以及准确的捕获位姿精度等特性;中央控制器具有冷热备份和EDAC等功能;支撑锁紧机构采用了蜗卷弹簧驱动原理,结构简单,重量轻。该项目在研制过程中,共申请国家发明专利10余项。
  在5月份举行的第二届德国慕尼黑国际机器人及自动化展览会上,刘宏教授主持的课题组研制的HIT/DLR仿人型机器人灵巧手再次亮相,以其精美的外观、可靠的软硬件系统等赢得了众多参观者的赞赏。该灵巧手有4个手指,13个自由度,每个手指有4个关节、3个自由度,拇指另有一个开合的自由度;共有机械零件600多个,表面粘贴的电子元器件1 600多个,传感器89个;手的尺寸略大于人手,整体重量1.8千克。课题组采用机电一体化设计方法,所有的驱动、传动、传感及电气系统等集成在手指或手掌内;灵巧手的系统结构及关键部件的选型等使灵巧手的小批量生产、进行商品化转换成为可能。参展归来,该灵巧手在国内通过了由中国工程院王天然院士、叶声华院士、姜文汉院士等专家组成的鉴定委员会鉴定。鉴定委员会一致认为,“该灵巧手在驱动内置型灵巧手领域达到国际领先水平”。到目前为止,已经有5套仿人灵巧手销往德国。
   在6月15日开幕的第十七届哈洽会上,由我校机器人研究所研制的智能家用多功能保安机器人吸引了参观者的目光。机器人研究所副所长李瑞峰博士介绍,这种免维护、智能化、无需特殊安装的保安机器人,采用人性化设计,体积小,使用方便,具有独立移动、监测和通讯的能力。该机器人具有轮式走行机构及障碍检测传感器,可在用户家中自主行走与避障;具有摄像头,可以拍摄室内的图像,发现入侵者,可将探测到的信息(盗、火、煤气泄露等)用无线、网络、手机短信等方法通知主人或安全部门。该机器人还具有日程管理、语音提醒等助理功能及儿童电子宠物等娱乐功能。
  同时在哈洽会上亮相的还有我校博实精密测控公司研制的6自由度串联型机器人,该机器人机构采用关节式结构,速度快、柔性好;模块化结构简单、紧凑;工作范围大,具有高度的灵活性,能够模拟工业现场的实际运行状况,是进行运动规划和编程系统设计的理想对象。