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空间碰撞对接半实物模拟智能并联机器人技术

2019年01月11日   来源:中国人工智能学会     

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高峰,上海交通大学教授、国家973计划首席科学家、国家杰出青年基金获得者,获国家自然科学二等奖1项和省部级奖8项、美国机械工程师学会ASME达芬奇设计与发明奖、何梁何利科学与技术进步奖,获授权发明专利110余项,发表SCI论文120余篇,出版中英文专著3部。主要研究方向为并联与步行机器人的设计与控制。

  专家简介

  高峰,上海交通大学教授、国家973计划首席科学家、国家杰出青年基金获得者,获国家自然科学二等奖1项和省部级奖8项、美国机械工程师学会ASME达芬奇设计与发明奖、何梁何利科学与技术进步奖,获授权发明专利110余项,发表SCI论文120余篇,出版中英文专著3部。主要研究方向为并联与步行机器人的设计与控制。

  项目简介

  空间碰撞对接半实物模拟利用机器人和智能控制等技术,在地面重力环境中模拟太空微重力环境下飞行器对接和空间机器人作业的接触碰撞过程,是我国航天领域的关键地面试验装备,该模拟由机器人自主完成,操作人员无法也不能干预。

  空间碰撞对接半实物模拟机器人的设计难度大,面临机器人机构设计、驱动、智能控制三个方面的挑战。本项目针对上述挑战,取得以下四项创新技术:

  1. 发明了六自由度3-3正交并联机器人,具有刚度大、惯量低、频响高、承载大等优点,工作空间内刚度、频响、承载等性能各向同性度高,碰撞对接模拟精度和一致性高,形成空间碰撞对接模拟机器人高性能构型技术。

  2. 提出了空间碰撞对接模拟机器人机构尺度解析设计方法,建立了机器人刚度和响应特性模型,揭示了机构-结构参数与刚度-频响性能的关系规律,形成了满足空间碰撞对接模拟动力学特性的机器人机构设计技术。

  3. 发明了双电机机械协调驱动机构,具有电机运动不换向而滑块运动换向的特点,同时实现高速高频响和低速不爬行,形成了高速低速、高频低频兼顾的高性能驱动技术。

  4. 提出了空间碰撞对接半实物模拟智能控制算法,揭示了地面模拟系统的失真机理,建立了模拟系统全回路智能补偿控制模型,形成了空间碰撞对接半实物模拟系统智能控制技术。

  研制的空间碰撞对接半实物模拟智能并联机器人在航天八院和五院成功应用,为我国航天工程服务,成功完成了探月三期采样返回等对接机构的地面考核试验。该项目获中国好设计银奖、上银优秀博士论文奖,获授权发明专利5项,发表SCI论文15篇,出版该领域国内外首部学术专著。

  实验室简介

  上海交通大学高峰教授团队隶属于机械与动力工程学院和机械系统与振动国家重点实验室,团队拥有教授2人,副教授3人,讲师和助理研究员5人,工程师3人,博士后4人,博士和硕士研究生30余人,主要从事并联机器人设计与控制研究,在并联机器人设计理论、新型机器人发明、新型并联构型装备研制、步行作业机器人和空间对接模拟机器人等方面具有鲜明特色和突出优势,多个研究方向处于国内领先水平。近年来承担了国家自然科学基金、国家973计划、863计划、国家科技支撑计划、国家重点研发计划等国家项目以及重型机械、航空航天、核电、消防、国防等领域攻关任务,取得了丰硕的成果,研制出了六足步行机器人、四足步行机器人、染色体微操作机器人、巨型重载锻造操作机器人、伺服压力机、六维力传感器和六维鼠标、电机-液压复合驱动器以及空间碰撞对接半实物模拟机器人等多款国产首台套装备和新产品,获国家自然科学二等奖、教育部自然科学奖一等奖、上海市科技进步一等奖、上海市技术发明一等奖等多个国家和省部级科研成果奖项。

  上海宇航系统工程研究所是我国运载火箭研制总体设计单位之一,同时也是航天上海基地载人飞船、探月工程的技术抓总研制单位,主要从事运载火箭、载人航天工程、应用卫星和月面巡视探测器的研究与设计。研究所自主创新研制的空间交会对接机构分系统是实现我国载人航天工程和探月工程的关键技术之一,拥有20多项发明专利,掌握了核心知识产权,为我国空间交会对接技术的突破发挥了重要作用。

组织机构

主管单位
中华人民共和国科学技术部
国家科学技术奖励工作办公室
主办单位
中国人工智能学会

奖励资质