双向机器人力关节

核心问题

双向机器人力关节主要解决的是机器人在非结构环境中作业时的力控制难题。传统机器人在面对复杂多变的加工任务时，往往难以保持高精度的恒力控制，导致加工质量不稳定。特别是在军工、航天及风电等领域，大型复杂构件的加工对力控制的精度和稳定性要求极高，传统机器人难以满足这些需求。因此，双向机器人力关节的提出旨在解决这一痛点问题，提高机器人的自适应能力和加工精度。

解决方案

该成果采用仿生设计理念，创新性地提出“气囊U气肌”式的反对称对抗式驱动结构。这种结构利用装置的零刚度特性，在工作行程范围内（35mm）实现高精度恒力（10-100N、±1N）控制。技术原理上，通过精确控制气囊的充放气过程，实现对力关节输出力的精确调节。技术架构上，该力关节集成了传感器、控制器和执行器等关键组件，形成一个闭环控制系统。关键技术点包括气囊U气肌的设计与优化、高精度力控制算法的开发等。

竞争优势

双向机器人力关节具有显著的竞争优势。首先，其高精度恒力控制能力显著提高了机器人的加工精度和稳定性，解决了多种大型复杂构件的机器人加工难题。其次，该力关节具有广泛的适用性，可以应用于军工、航天、风电等多个领域，大幅扩展了机器人的应用场景。此外，该成果已完成5套样机研制，并开展小批量试生产、销售，技术成熟度较高，具有较高的市场潜力和经济效益。最后，该成果在技术上具有创新性，为机器人力控制领域提供了新的解决方案和思路。