大载荷仿人双臂机器人末端执行器及控制系统研究与开发

需求的背景和应用场景

在重型制造、建筑施工等行业中，复杂工况下的大载荷操作需求日益增加，但现有双臂机器人在末端抓取能力及双臂协同控制精度方面存在明显不足。例如，在建筑安装业中，传统机器人难以适应重型板材的安装、搬运等任务，导致施工效率低下、安全风险高。为解决这一行业痛点，本技术需求聚焦于“大载荷仿人双臂机器人末端执行器及控制系统”的研究与开发，旨在通过创新设计提升机器人在复杂工况下的作业能力，满足建筑安装业对高效、安全、精准施工的需求，推动建筑机器人技术的工程化应用。

要解决的关键技术问题

本技术需求需攻克以下关键技术：1. 基于刚柔耦合的高载荷比末端执行器机构设计：结合刚性结构与柔性材料的优势，设计能够承受大载荷且具备良好抓取稳定性的末端执行器，解决传统执行器在重载工况下易损坏、抓取力不足的问题。2. 基于多源信息融合的复杂工况感知与意图识别：通过集成视觉、力觉、触觉等多传感器信息，实现对复杂施工环境的实时感知与作业意图的精准识别，提升机器人在动态环境中的适应能力。3. 大载荷双臂多关节协同柔顺控制算法：开发适用于双臂机器人的协同控制算法，实现多关节的柔顺运动与力控制，解决双臂协同作业中的精度低、响应慢等问题。4. 自主可控的底层软硬件控制系统平台：构建基于国产芯片与操作系统的软硬件控制系统，确保技术的自主性与安全性，降低对外部技术的依赖。

效果要求

本技术需求的实现将显著提升大载荷仿人双臂机器人的作业性能，具体效果包括：1. 效益提升：通过高载荷比末端执行器与协同控制算法的应用，机器人施工效率提高30%以上，同时降低人工干预需求，减少施工成本。2. 竞争优势：形成自主可控的底层软硬件控制系统，突破国外技术封锁，提升国内建筑机器人产业的核心竞争力。3. 创新性：提出刚柔耦合执行器设计、多源信息融合感知等创新方法，推动建筑机器人技术向智能化、柔性化方向发展，为复杂工况下的机器人作业提供新范式。