藍(lán)橙實(shí)驗(yàn)室，是依托美的集團(tuán)的重載機(jī)器人全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室自2022年由國(guó)家科技部批準(zhǔn)建設(shè)，聚焦機(jī)器人核心零部件、整機(jī)設(shè)計(jì)、智能控制與智能應(yīng)用等四大技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域的研究和探索，是佛山市唯一的全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，也是全國(guó)機(jī)器人領(lǐng)域唯一依托企業(yè)平臺(tái)的全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

藍(lán)橙實(shí)驗(yàn)室還于去年3月設(shè)立了開(kāi)放課題基金，鼓勵(lì)申請(qǐng)者圍繞核心零部件設(shè)計(jì)和整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方向進(jìn)行申報(bào)，支持科技工作者開(kāi)展我國(guó)重載機(jī)器人技術(shù)的研究工作，以推動(dòng)重載機(jī)器人前沿技術(shù)研究，助力國(guó)家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展。2月8日，藍(lán)橙實(shí)驗(yàn)室2025年開(kāi)放課題如期啟動(dòng)，面向?qū)W界開(kāi)放申請(qǐng)。

據(jù)了解，本年度藍(lán)橙實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題分為重點(diǎn)課題和一般課題，重點(diǎn)課題明確研究?jī)?nèi)容和指標(biāo)，經(jīng)費(fèi)約25萬(wàn)/個(gè)；一般課題指定研究方向，由申報(bào)者確定研究?jī)?nèi)容和指標(biāo)，經(jīng)費(fèi)8-10萬(wàn)/個(gè)。兩大課題涉及多個(gè)重載機(jī)器人相關(guān)前沿技術(shù)研究方向，具體如下：

一、重點(diǎn)課題

減速機(jī)重點(diǎn)課題：

研究?jī)?nèi)容：針對(duì)重載RV減速器的早期磨損失效問(wèn)題，建立實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的關(guān)鍵配副潤(rùn)滑與磨損的等效快速測(cè)試、表征與評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建基于微觀接觸力學(xué)、斷裂力學(xué)和流體力學(xué)的針齒-擺線輪接觸副和曲柄軸-偏心滾子接觸副潤(rùn)滑與磨損演化模型，闡明RV減速器早期磨損失效機(jī)制，指導(dǎo)RV減速器關(guān)鍵零部件的尺寸鏈、表面粗糙度、預(yù)緊量等關(guān)鍵工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。對(duì)改進(jìn)前后及進(jìn)口產(chǎn)品三者進(jìn)行同工況耐磨評(píng)價(jià)，建立不同工藝參數(shù)下的磨損進(jìn)展圖，實(shí)現(xiàn)以下三者中的一者：（1）改進(jìn)后達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品水平；（2）改進(jìn)后的全壽命期間最大磨損量比改進(jìn)前下降50%；（3）改進(jìn)后產(chǎn)品在額定壽命前后的空程增加量≤45角秒，扭轉(zhuǎn)剛度降低量≤30%。

電機(jī)重點(diǎn)課題1：

研究?jī)?nèi)容：重載機(jī)器人傳統(tǒng)的電機(jī)-減速機(jī)傳動(dòng)鏈方案易產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、傳動(dòng)誤差等問(wèn)題。研究適用于重載機(jī)器人的低速大轉(zhuǎn)矩直驅(qū)方案，替代現(xiàn)有的電機(jī)-減速機(jī)方案。電機(jī)類(lèi)型包括不限于游標(biāo)電機(jī)、多層軸向磁通電機(jī)等。課題包含電機(jī)電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)電機(jī)的下述技術(shù)指標(biāo)：（1）尺寸：直徑小于800 mm，軸向高度小于800 mm；（2）TN曲線由下列3個(gè)工況點(diǎn)圍定，堵轉(zhuǎn)扭矩14.4 kNm，11.0 kNm @ 13 r/min，2.4 kNm @ 最高轉(zhuǎn)速14.9 r/min。

電機(jī)重點(diǎn)課題2：

研究?jī)?nèi)容：研究適用于重載高溫高速場(chǎng)合具有轉(zhuǎn)子電磁/機(jī)械/耐溫等方面高可靠性的永磁電機(jī)電磁及機(jī)械拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括不限于永磁輔助式同步磁阻電機(jī)、磁通切換式永磁電機(jī)等。根據(jù)重載綜合性能需求，實(shí)現(xiàn)額定功率-額定轉(zhuǎn)速：8.3kW-3000rpm，最高轉(zhuǎn)速6000rpm；在可靠性水平方面實(shí)現(xiàn)樣機(jī)轉(zhuǎn)子耐溫180℃；滿(mǎn)足在上述溫度條件以±5000rpm加減速工況無(wú)故障運(yùn)行超過(guò)500小時(shí)；功率密度（電磁部分）不小于600W/kg，轉(zhuǎn)矩過(guò)載倍數(shù)達(dá)到3-4倍。

整機(jī)設(shè)計(jì)重點(diǎn)課題：

研究?jī)?nèi)容：針對(duì)重載工業(yè)機(jī)器人高剛度、高精度、超重載等需求，研究重載機(jī)器人高剛度、高性?xún)r(jià)比新型傳動(dòng)鏈，傳動(dòng)鏈形態(tài)方便整機(jī)集成設(shè)計(jì)，具備模塊化、系列化、量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)以下兩者中的一者：（1）重載機(jī)器人用高剛度傳動(dòng)鏈，相同額定扭矩下，扭轉(zhuǎn)剛度>5倍RV減速機(jī)，支持整機(jī)剛度>5N/um，機(jī)械背隙<1arcmin，扭矩密度、壽命不低于與同規(guī)格RV減速機(jī)；（2）重載機(jī)器人用高性?xún)r(jià)比重載傳動(dòng)鏈，額定扭矩>10000Nm，機(jī)械背隙<1arcmin，扭矩密度、壽命不低于與同規(guī)格RV減速機(jī)。

智能控制重點(diǎn)課題1：

研究?jī)?nèi)容：針對(duì)機(jī)器人加工系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行精度低、加工動(dòng)態(tài)載荷激勵(lì)下結(jié)構(gòu)下易發(fā)生顫振，導(dǎo)致加工精度低、表面質(zhì)量差的問(wèn)題，研究機(jī)器人系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度補(bǔ)償、加工工藝優(yōu)化、振動(dòng)抑制算法等技術(shù)，提升系統(tǒng)的加工作業(yè)能力。其中，動(dòng)態(tài)載荷擾動(dòng)下的系統(tǒng)軌跡精度優(yōu)于±0.3mm；加工過(guò)程動(dòng)態(tài)振幅減少50%以上。

智能控制重點(diǎn)課題2：

研究?jī)?nèi)容：研究基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人具身智能模型的建立與訓(xùn)練方法，使該模型能夠針對(duì)實(shí)際場(chǎng)景約束與用戶(hù)語(yǔ)義化任務(wù)描述實(shí)現(xiàn)機(jī)器人指令自主生成。項(xiàng)目中產(chǎn)出的具身智能模型能夠針對(duì)用戶(hù)語(yǔ)義化描述產(chǎn)生適配庫(kù)卡機(jī)器人的KRL指令文件，且機(jī)器人能夠正常運(yùn)行該文件，完成制造業(yè)中至少2個(gè)典型工作任務(wù)。模型能夠根據(jù)深度視覺(jué)系統(tǒng)與機(jī)器人工作空間約束結(jié)合，生成的指令中應(yīng)滿(mǎn)足靜態(tài)障礙物約束和機(jī)器人工作空間約束。

智能應(yīng)用重點(diǎn)課題1：

研究?jī)?nèi)容：面向高端制造自動(dòng)化智能裝配需求，研究多模態(tài)同步操作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及多模態(tài)融合機(jī)器人模仿學(xué)習(xí)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主泛化精細(xì)操作，如軸孔裝配等應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集頻率不低于25Hz，能夠完成不少于5種復(fù)雜接觸任務(wù)，任務(wù)成功率>90%。

智能應(yīng)用重點(diǎn)課題2：

研究?jī)?nèi)容：面向工業(yè)大范圍未知環(huán)境及高度定制化場(chǎng)景下重載移動(dòng)機(jī)器人自主定位導(dǎo)航挑戰(zhàn)，研究基于大模型輔助推理的實(shí)時(shí)無(wú)圖化自主決策導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可覆蓋200m*200m大范圍可變布局工業(yè)環(huán)境，基于目標(biāo)指令自然理解的導(dǎo)航成功率>99%，目標(biāo)位置精度<0.5m。

二、一般課題

1.核心零部件設(shè)計(jì)

減速機(jī)研究方向：針對(duì)RV減速器曲柄軸疲勞剝落問(wèn)題的先進(jìn)表面涂層工藝研究；RV減速器壽命測(cè)試過(guò)程中的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，用于診斷RV減速器破壞起源位置；考慮實(shí)際配合尺寸鏈的RV減速器剛?cè)?a href="http://www.tjjbhg.com/tags/耦合/" target="_blank">耦合多體動(dòng)力學(xué)模型。

電機(jī)方面研究方向：內(nèi)嵌式永磁電機(jī)DQ軸電流平面的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈辨識(shí)標(biāo)定方法；適用于重載高溫高速場(chǎng)合具有轉(zhuǎn)子電磁/機(jī)械/耐溫等方面高可靠性的永磁電機(jī)電磁及機(jī)械拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；多電機(jī)并聯(lián)伺服驅(qū)動(dòng)控制方法，考慮增強(qiáng)同步性、消除傳動(dòng)背隙；輻條型或深V型轉(zhuǎn)子拓?fù)涞挠来烹姍C(jī)轉(zhuǎn)子后充磁方案設(shè)計(jì)；建模分析伺服電機(jī)安裝部件的疲勞壽命及尺寸優(yōu)化。

2.整機(jī)設(shè)計(jì)

面向機(jī)器人化加工的高剛度高精度創(chuàng)新本體技術(shù)、面向超高負(fù)載（1000kg以上）場(chǎng)景的高性?xún)r(jià)比創(chuàng)新本體技術(shù)；重載機(jī)器人用創(chuàng)新重力平衡系統(tǒng)研究；工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)低速端編碼器技術(shù)研究；基于加工需求的機(jī)器人本體正向設(shè)計(jì)技術(shù)，包括構(gòu)型優(yōu)化、傳動(dòng)鏈布局、精度與剛度匹配、加工系統(tǒng)與機(jī)器人整機(jī)的耦合機(jī)理等；開(kāi)展高剛度高精度重載機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和前沿技術(shù)趨勢(shì)研究。

3.智能控制技術(shù)

針對(duì)機(jī)器人復(fù)雜結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)精確建模與不確定參數(shù)系統(tǒng)的控制研究，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在高速、大負(fù)載以及變負(fù)載等嚴(yán)苛工況下的高性能控制；重載機(jī)器人振動(dòng)抑制與精度提升技術(shù)，通過(guò)輔助技術(shù)與設(shè)備在不改動(dòng)現(xiàn)有機(jī)器人本體的前提下提升其性能；針對(duì)機(jī)器人加工需求，面向機(jī)器人焊接、打磨、銑削、制孔、增減材制造等領(lǐng)域，機(jī)器人工藝路徑規(guī)劃與多模式控制方法研究。

4.智能應(yīng)用技術(shù)

針對(duì)航空航天、能源裝備、高端醫(yī)療等行業(yè)應(yīng)用，研究大負(fù)載機(jī)械臂或移動(dòng)作業(yè)機(jī)器人多任務(wù)自主決策機(jī)制、智能規(guī)劃、人機(jī)協(xié)同、多模態(tài)信息融合與控制方法；研究高柔性，高密度觸覺(jué)傳感器設(shè)計(jì)及其配合視覺(jué)在智能裝配、移動(dòng)加工、人機(jī)協(xié)同等場(chǎng)景中的應(yīng)用；研究航空航天等重點(diǎn)行業(yè)機(jī)器人化智能制造的關(guān)鍵技術(shù)，包括重載移動(dòng)復(fù)合機(jī)器人超大尺度工件高精度隨動(dòng)加工技術(shù)，以及多機(jī)器人超大尺度工件原位加工關(guān)鍵技術(shù)等。

未來(lái)，藍(lán)橙實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)發(fā)揮其在前沿科技創(chuàng)新方面的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，通過(guò)整合資源，為確保美的“科技領(lǐng)先”戰(zhàn)略的落地，助力科技進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，進(jìn)而提升我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的全球影響力和競(jìng)爭(zhēng)力作出更多積極貢獻(xiàn)。