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基于增材制造的多自由度液压机械臂开发

2022-08-12 10:25:59
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
所属领域:
先进制造与自动化
产品服务:

本项目主要解决此市场痛点,将3D打印技术和液压系统相结合,设计一套轻量化的液压机械臂,特别适用于航空航天、军工、勘探、安防、排爆、物流搬运等特种机器人领域。对比同体积和质量的电驱动马达,扭矩可增加4倍以上。

一、项目进展

已注册公司运营

二、企业信息

企业名称 上海埃曼机器人有限公司
企业法人 唐锋 注册时间 2021.8.19
注册所在省市 上海 组织机构代码 91310113MA7B0CQ912
经营范围 机器人及其配件的研发、销售
企业地址 上海市宝山区上大路668号
获投资情况 EFG天使基金

三、负责人及成员

姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间
唐锋 材料科学与工程/冶金工程 2020.09
黄梦婷 材料科学与工程/冶金工程 2020.09
刘翔 材料科学与工程/冶金工程 2020.09

四、指导教师

姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向
王江 材料科学与工程 教授
陈超越 材料科学与工程 讲师

五、项目简介

目前市面上使用的机械臂、机器人95%以上为电机驱动,存在负载小,抗干扰能力差,续航短的问题,难以满足人们对负载日益增长的需求。而液压驱动的机械臂、机器人在相同功率下可以提供更大负载,对外界干扰不敏感,但同样存在一些问题,比如液压执行机构和液压元器件体积大,质量大,漏油,散热差等,因而很少被采用。在大负载、移动式机器人领域二者难以兼顾。

本项目主要解决此市场痛点,将3D打印技术和液压系统相结合,设计一套轻量化的液压机械臂,特别适用于航空航天、军工、勘探、安防、排爆、物流搬运等特种机器人领域。对比同体积和质量的电驱动马达,扭矩可增加4倍以上。

从最初的结构设计就采用增材制造思维,打破传统加工工艺的限制,因而设计更加多样化。然后将关键液压元器件也采用轻量化设计,金属3D打印工艺加工,部分液压元件外壳可进一步与机械结构件集成,使整体更加轻量化,简洁化。

团队目前已为中电X所开发一套原型机,产品于2021年7月交付,目前在开发第二代产品。今年1月与浙江大学机械工程学院签订三年合作开发协议,开发一款用于军工的机械狗腿部关节等项目。

项目优势:
成果类别 成果名称 相关团队成员 相关指导老师 备注
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市场概况:

相比同体积和质量的电驱动马达,采用3D打印的液驱马达扭矩大幅提高。以一个输出扭矩为100 Nm的机器人关节为例,采用国产电驱马达市面售价约为1.2万元,外径110 mm ,重量3.4 kg;采用3D打印液压驱动式按67%毛利定价卖1.5万元,但外径仅有80 mm ,重量小于1.3 kg,减重62%,对于需快速移动的应用场景有巨大优势。

再以输出扭矩为600 Nm的机器人关节为例,目前国内市面上采用电驱马达式最大仅能达到500 Nm,外径175 mm ,重量12 kg,售价3万元;采用3D打印液压驱动式按60%毛利定价卖4万元,外径156 mm ,重量小于6 kg,减重50%。

商业模式:

创新点:

1、首创采用金属3D打印技术和液压技术相结合,应用在特种机器人领域,满足大负载,轻量化的需求;

2、采用3D打印技术,将液压元器件与结构支撑件高度集成,减轻机器人整体重量,缩小体积;

3、开发专用传感器直接封装在液压系统内,一次封装打印成型。

前景:由于相比同体积和质量的电驱动马达,采用3D打印的液驱马达扭矩大幅提高,特别适用于航空航天、军工、勘探、安防、排爆、物流搬运等要求大负载、轻量化的特种机器人领域,同时这部分领域附加值高,有广阔的市场前景和利润空间。

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