大型复杂构件机器人化加工是我国建设制造强国的必由之路。大型复杂构件广泛存在于高端装备的核心零件中，如大型风电叶片、高铁车身、船用螺旋桨等，是新能源、海洋、航空航天、轨道交通等领域重大装备的关键件和基础构件，其制造水平是衡量国家工业发展水平和综合国力的重要标志。工业机器人在大型复杂构件制造中具有配置灵活、兼容外部传感、灵活性高等优点，使机器人成为“能工巧匠”，给大型复杂构件加工提供了精度更高、成本更低、柔性更好的替代方案，具有巨大发展潜力。
图注：复杂构件加工的机器人轨迹规划及刚度优化
广东省科学院智能制造研究所机器人技术团队针对大型复杂构件机器人化高质量加工的需求，重点开展了面向刚度强化的机器人姿态及工件变位优化方法、基于网格参数化映射的轨迹规划方法、基于点云融合和逆向重建的三维测量等技术研究，结合自主研发的机器人设计仿真软件和测量加工一体化系统，形成了完整的复杂构件机器人化制造技术方案，对我国机器人和高端装备产业发展具有重要促进作用。
研究团队针对大型复杂构件机器人切削加工中加工精度低、轨迹规划难等问题，1）建立了面向切削变形的刚度评价模型，提出了面向刚度强化的机器人姿态-工件变位联合优化方法，提升机器人切削过程的刚度及加工精度；2）提出了基于共形映射的轨迹规划方法，将复杂的三维轨迹规划任务降维至二维参数域。并结合基于谱聚类的区域分割、基于像素法的切削力优化、以及基于GPU渲染管线的高效无碰规划等技术，提出了适应复杂构件铣削、抛磨等多工艺的轨迹策略；3）自主研发了具备点云融合、快速重构、工艺规划及离线编程的机器人设计仿真软件和测量加工一体化系统，实现高性能的大型复杂构件机器人化制造。
相关研究成果荣获第三届中国机器人学术年会最佳海报奖。省科学院智能制造研究所机器人技术团队廖昭洋博士为第一完成人。
（省科学院智能制造所/供稿）
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