國家數控系統技術研究中心(佛山)

一、國家數控系統技術研究中心(佛山)簡介
國家數控系統技術研究中心(佛山)是依託華中科技大學和佛山智慧型裝備技術研究院,集機器人整機和關鍵零部件研發和產業化成果優勢,和國內高檔數控基礎和套用技術研究於一體的工程技術研究開發基地。中心堅持以產品創新為核心,市場需求為導向,全面提高企業產業升級和生產效率為目標,助力突破機器人產品研究的重大技術瓶頸,打造工業機器人技術創新中心。
國家數控系統技術研究中心(佛山)積極推進《中國製造2025佛山行動方案》、《推進機器人及智慧型裝備套用“百千萬工程”工作方案》等方案與措施,深入機器人本體及整機產品、高性能控制系統、高性能伺服驅動器、示教器及相關通用產品的研究開發,並開展數控技術基礎理論、高檔數控系統關鍵和共性技術、先進制造工藝與方法等方向的研究,在高檔數控基礎和機器人整機、控制系統等套用技術研究方面具有重要影響力,形成行業優勢。
國家數控系統技術研究中心(佛山)堅持以人為本,匯聚了一批多年來從事機器人產品技術研發、控制工程、機械設計製造及其自動化等相關技術方面的高水平工業機器人研發團隊,為機器人產品技術研究、新產品開發、測試提供技術支持。在智慧財產權方面累計申請的104項專利,其中發明專利48項,集中在工業機器人相關關鍵零部件。
二、國家數控系統技術研究中心(佛山)產品和技術
(一)機器人產品
國家數控系統技術研究中心(佛山)攻克了工業機器人控制、驅動、設計、套用、自動化、工程化等方面的多項核心關鍵技術。目前共形成JR系列六軸通用機器人、HC水平多關節機器人、SR系列SCARA機器人、BR雙旋系列、特殊套用產品系列機器人五大產品體系,在電子行業搬運、機加工搬運、打磨、焊接、噴塗等行業中得到廣泛套用。
在打磨領域多次與國外品牌機器人抗衡,解決了打磨、焊接等多項技術難題。HSR-BR6系列雙旋機器人,國內首創提出雙旋模式和結構,是國產工業機器人通過創新突圍打造核心競爭力的典範,獲得了中國設計領域的“奧斯卡”-2017中國好設計【銀獎】。
(二)高性能控制系統
華數機器人控制系統是中心為工業機器人研發的新一代控制系統,採用開放式、模組化的體系結構,基於高速工業現場匯流排EtherCAT,可廣泛適配各種從站設備;內嵌先進的運動學與動力控制算法,具備高速高精的軌跡控制,高精的力學建模及參數辨識等特點,可套用於PUMA、Delta、Scara等主要機器人模型及非標機器人;支持豐富的二次開發接口,可方便與第三方設備通訊,成功打破國外企業的技術壟斷。目前在工具機上下料、搬運碼垛、打磨、焊接、塗膠、噴塗多個行業廣泛套用。
(三)新型驅動
國家數控系統技術研究中心(佛山)多年來致力於低成本直流共母線的一體式驅動器和數位化大功率分離式驅動技術的研究。其低成本EtherCAT從站解決方案及一拖多直流共母線方案,高速度環頻寬回響方案,滿足機器人快速啟停,反覆加減速等動作需求。
目前擁有兩大新型驅動器產品系列,分別是150E系列匯流排式交流伺服驅動器、HSS-LDE系列直流共母線伺服驅動器。
(四)華中8型數控系統
HNC-8系列數控系統是中心通過多年自主創新,研發的新一代基於多處理器的匯流排型高檔數控系統。系統充分發揮多處理器的優勢,在不同的處理器分別執行HMI、數控核心軟體及PLC,充分滿足運動控制和高速PLC控制的強實時性要求,HMI操作安全、友好。
其採用的匯流排技術突破了傳統伺服在高速高精時數據傳輸的瓶頸,在極高精度和解析度的情況下可獲得更高的速度,極大提高了系統的性能。系統還採用3D實體顯示技術實時監控和顯示加工過程,直觀地保證了工具機的安全操作。
三、國家數控系統技術研究中心(佛山)實驗室平台
(一)機器人控制器研究室
控制器是工業機器人基礎核心部件之首,關鍵是機器人動力學建模和控制、多通道實時控制、全閉環控制等。國家數控系統工程技術研究中心(佛山)將智慧型工業機器人控制系統研發作為工作的重點,依託新一代人工智慧技術,開展機器人視覺、深度學習、大數據處理等相關研究,開設機器人控制器研究室,開展路徑最佳化、智慧型控制與決策支持算法等智慧型裝備控制技術及裝置研發。重點攻克變負載情況下高性能伺服控制技術、工業機器人誤差補償修正技術、“實時插補”控制技術、多工業機器人網路化和集群協調控制技術。
(二)機器人整機產品技術研究室
機器人本體、整機產品研發是機器人核心部件之一。整機產品的研發、裝配、調試、驗證是機器人功能、性能、可靠性的基礎。國家數控系統工程技術研究中心(佛山)將智慧型工業機器人整機產品技術研究作為工作的重點,開設機器人整機產品技術研究室,開發新型工業機器人產品,如四軸、五軸、六軸等多關節通用機器人。開展工業機器人及智慧型裝備套用技術研究,研究自動化技術的工程化、模組化、標準化方法,為工業機器人套用企業提供集成套用方案。開展智慧型裝備結構基礎部件設計方法等共性技術研究,研發各種機器人夾具、手抓、移動裝置,非標機械、專用機械等。
(三)高性能控制系統創新實驗室
智慧型控制系統創新實驗室瞄準工業機器人領域先進技術,在突破機器人高速高精基礎上,結合多模態感知、機器視覺、深度學習等新一代人工智慧技術,研究具備自感知、自學習、自適應、自決策的智慧型機器人控制系統。實驗室下設三個技術驗證平台:工業機器人控制系統關鍵技術驗證平台;工業機器人感測器套用創新驗證平台;工業機器人智慧型算法驗證平台。工業機器人控制系統關鍵技術平台,以傳統運動學、動力學模型為對象,研究動力學精確辨識、抑振控制、前饋控制、軌跡規劃技術,解決機器人高速高精問題。工業機器人感測器套用創新驗證平台,搭建開放式控制系統,接入力、振動、視覺、聲音等多種感測器設備,開展共融機器人研究。工業機器人智慧型算法驗證平台,以AI技術為核心,開展智慧型機器人算法驗證。

(四)機器人整機中試實驗室
機器人整機中試實驗室是佛智院針對工業機器人、協作機器人及特種機器人整機研發設計與性能測試驗證的高新技術創新研究實驗室,實驗室建設和規劃依託華中科技大學、華數機器人等科研單位和人才資源,研究內容覆蓋水平多關節機器人、垂直多關節機器人、協作機器人等多種機器人本體設計與電氣控制技術,力爭快速打造國際一流、國內領先的創新研究實驗室。力爭在3年內達到國際先進水平,構建不少於2 類人機智慧型融合機器人實驗系統,實現人在迴路的機器人協同混合智慧型;至少有2 項先進前沿技術(本體設計及整機精度)實現首創或達到同類技術的國際領先水平,並提供佐證材料。

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