近日，由天津大学机械工程学院刘海涛教授主持完成的“高性能混联机器人关键技术及工程应用”项目，解决了混联加工机器人机构创新、设计理论、关键技术中的难题，打通了从自主设计到工程应用的全链条。该项目获得2021年度天津市科学技术奖技术发明一等奖。
如今，工业机器人被广泛应用于汽车、电子、物流等多种工业领域，成为我国实现高端制造的关键，其中串联机器人出现时间早，具有运动灵活、运动空间大等优点，并联机器人的研究起步较晚，具有刚度大、承载能力强、精度高、动态特性优等特点。
而如果想要在一定的操作空间内拥有灵活多角度的操作，又保证高速高精度的特性，那么混联机器人便是最佳的选择。
但想要将两种不同特性的机器人完美结合在一起，并发挥足够的效用，无疑是一件非常困难的事情，据了解，目前西班牙龙信和瑞典艾克斯康公司生产的混联加工机器人，是世界上仅有的两款商业化产品，其通过专利壁垒长期独霸国际市场。
本次项目首创了一种由2自由度平面机构、集成铰链和6自由度支链构成的混联加工机器人新机构，打破了国外的专利壁垒，可搭建各类适用于铣削、制孔、焊接、抛磨、装配等作业的单机和多机制造系统，在航天航空、轨道交通、船舶制造等领域具有广阔的应用前景。
为提高机器人的静动态精度，项目将机器人学、结构动力学、大数据分析有机结合，突破了高速高精度五轴联动控制、位姿误差综合补偿、平滑与运动平稳轨迹规划、高效精准视觉定位等一系列核心关键技术。
在此基础上，项目研制出3种规格混联加工机器人新产品，经第三方权威机构检测，机器人的空间重复和定位精度、最大加速度等性能指标与国外同类产品技术水平相当，实现了从“追赶”到“并跑”的技术跨越。
截至目前，该项目先后开发出以混联加工机器人为核心的全向移动铣削、光学元件超精密抛光、空间型线搅拌摩擦焊接、汽车模具抛磨等系列新型工艺装备，率先实现了在航天航空、新能源、汽车制造等领域的工程应用，解决了一批我国重大工程中的制造难题。
“面向我国高端制造领域对机器人化加工装备的重大需求，课题组将持续拓展所研发的混联加工机器人的应用领域，为提升我国高性能加工机器人的技术水平、推进制造业创新驱动发展提供技术支撑。”项目负责人刘海涛教授表示。
