粉状物料储运计量箱式工业机器人项目简介

     2006年4月公司和武汉科技大学签定了联合开发粉状物料储运计量箱式工业机器人的协议。2006年5月公司成立了以郭洪江为组长，武汉科技大学周鼎教授为副组长的课题组，开始研制、试制粉状物料储运计量箱式工业机器人。武汉科技大学针对这个项目已申报了六项专利，根据协议我公司拥有独家实施权。
一、目的和意义；
粉状物料（如水泥、化学粉剂）的装卸、计量和运输，常常需要工作人员在有毒有害的粉尘环境中直接操作，结果无法避免直接损害工作人员的身体健康。因此研究开发具有计量功能的粉状物料储运机器人，对改善粉状物料储运环境，保障工作人的身体健康，提高工作效率均有重要意义。
一般的移动式机器人（包括轮式机器人和爬行机器人）由于结构、负重、及控制方法上的局限性，无法在重载数吨的情况下，实现自主行走和上下汽车，这使得现有移动机器人的应用受到限制，不能适合于粉状物料装卸、计量和运输作业。
本课以研制具有计量功能的重载箱式粉状物料储运机器人为目标，所研发的粉状物料储运机器人是一种基于轮式—遥控式机器人的重载机器人，具有可靠性高、适应粉尘环境和功能强大的特点，是进行粉状物料装卸、计量和运输作业的理想平台，在经济建设和国防建设中都具有广泛的应用前景。该项目产品符合国家“推散”的产业政策，据统计我国目前散装水泥运输率达到15%，国家争取2008年达到40%。该产品将会替代传统的散装物料专用车，有很好的经济和社会效益。
二、主要研究内容：
本研究拟对粉状物料储运机器人的机构以稳定性和灵活性为目标进行结构优化；对粉状物料储运过程中的快速计量技术进行开发；为了使粉状物料储运机器人能够有效地行走、上下车，对其运动轨迹进行规划，以解决自主行走和升降所面临的问题。主要研究内容有：
（1）建立料、机一体化的动力学模型并进行动力学仿真。
（2）研究和设计地形环境感知机构，建立路况和障碍的局部模型。
（3）研究粉状物料储运机器人的操纵性。
（4）稳定性与其它性能指标之间的优化。
（5）控制系统及其算法研究，开发控制器。
（6）接口技术及粉状物料计量技术的开发研究。
三、创新点
强干扰及较大机械间隙等严重非线性条件的料、机一体化的耦合建模。研究晃动干扰对机器人爬坡运动的影响及解决措施，研究粉状物料储运计量机器人系统全局耦合模型的解耦及求解方法，建立耦合参数与系统功能的映射规律。
基于NN-MRAC的智能计量装卸控制策略及其算法。设计面向问题且针对粉状物料计量装卸的控制系统，研究计量、装卸、行走等行为协调方法，开发粉状物料储运机器人上下车及“储”、“运”、“计”过程中行为和动作的控制选择技术。
计量及接口技术。包括集装箱与机器人之间的对接与密封、粉料物料的快速计量、软硬接口等。通过开发粉状物料自动输入输出和自动计量技术，保证储运和计量在密封的系统内完成，避免粉状物料对环境的污染。
重载升降机构的设计，提高传动机构的承载能力和使用寿命。
四、预期目标
通过上述研究工作，最终开发出一种集储运、计量、自行装卸和移动等功能于一体的10吨级粉状物料储运计量机器人，申请国内和国外发明专利，并首先应用于散装水泥行业，为我国“十一五”期间实现水泥运输、贮存全面散装化的国家目标作出贡献。
目前此项目产品基本试制完成，智能行走控制、自动输出计量也将在2006年底完成。此项目我们已和武汉科技大学联合申报了国家“863”计划。