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簡統化接觸網腕臂及定位裝置預配清研同創機器人(天津)有限公司是清華控股投資，清華大學天津高端裝備研究院孵化的機器人及智能裝備產業化高科技企業，為客戶提供優質的噴塗機器人、特種作業機器人及智能噴塗系統、智能裝配系統等自動化裝備，是集研發、生產、銷售、服務為一體的智能製造高端裝備綜合服務商。行業涉及航空航天、先進制造、軌道交通、工程機械、重工裝備等製造領域。

公司技術實力雄厚，研發團隊中博士、碩士學歷人員占80%以上，專業從事機器人本體研發製造、運動控制器及軟件開發、系統集成，可根據客戶要求非標定製自動化設備，提供安全、高效、柔性的機器人自動化解決方案。

業務領域

--噴塗機器人系列

--特種作業機器人及自動化裝備

--智能噴塗系統及自動化生產線

--智能裝配系統及自動化生產線

2.1研究簡筒化腕臂數據的分析方法並建立數據平台

（1）解決難點——零部件原料規格較多，需要智能選料以節省原材料浪費

（2）實施方案——具有雙重反饋機制的數據鏈平台

本項目通過研究分析簡統化腕臂數據，開發了簡統化腕臂自動預配系統，該系統將腕臂數據計算軟件的得出的生產數據直接導入預配系統，全自動進行腕臂生產，並將腕臂實際生產數據進行保存和輸出，避免了人工輸入的繁瑣與可能的錯誤；並對生產出的腕臂通過自動噴碼實現產品自動標識，實現身份數據的長久追溯。

2.2研究簡筒化腕臂的精確生產控制方法

（1）解決難點——裝配精度要求高，保證零件安裝位置精度和螺栓擰緊精度

（2）實施方案——加工精度閉環控制系列技術

基於簡統化接觸網腕臂及定位裝置的結構及零部件特點，本項目研究了一系列簡統化腕臂的精度控制技術。該預配過程採用智能控制系統，模塊化生產單元，可以完成智能選料、自動化生產，可以達到對產品的高兼容性；利用機器人技術、高精度伺服數控系統、長距離高精度傳感器、激光測量、智能擰緊技術，二維碼識別等高新技術；具備管料智能選料抓取，管料自動數控加工，零件自動定位裝配、數據自動檢測等功能；可以兼容多錨段，多數據的平腕臂和斜腕臂的關鍵工藝的智能化自動化預配工作。

2.3研究簡筒化腕臂產品數據的弓網關係仿真和檢驗技術

（1）解決難點——弓網關係仿真和檢驗

（2）實施方案——腕臂上線仿真平台

研發仿真平台，通過平台的機械結構提供仿真模型的參考水平面，模擬腕臂在線路上的實際負載，模擬各種線路狀態的受電弓位置和姿態。在平台操作軟件中輸入獲得腕臂的相關設計參數，通過模擬調姿計算，先將受電弓姿態調整到位，模擬高鐵運行至該腕臂時的靜態弓網位置關係。再啟動激光測距裝置，測量出從平台到接觸點的高度，計算獲得實際拉出值，通過與設計值對比，可檢驗數據是否有偏差並分析偏差原因。

三、關鍵技術及創新點

3.1基於人工智能遺傳算法優化的生產數據計算方法

生產數據的計算過程需要對線路側面限界、結構高度、接觸線導高及拉出值、承力索高度和拉出值、立柱傾斜斜率等十多個數據進行分析，計算出平腕臂、斜腕臂、定位管的尺寸，計算過程具有多個約束，為得到更優的結果，需要對計算方法進行優化。

本項目研究了基於人工智能遺傳算法的簡統化腕臂數據排產技術，對多錨段數據進行整合、重組，最優化組合排列，達到節省原材料的目的。

3.2簡統化腕臂的精確生產控制方法

3.2.1機器人與伺服數控系統結合實現尺寸及安裝精確控制

由於簡筒化腕臂生產高度柔性化的特點，六軸機器人與高精度伺服系統的結合使用，既能充分利用機器人的高柔性、高負載，又能通過伺服系統的精度保證腕臂生產的尺寸精度和組裝精度。

3.2.2基於強化學習的智能擰緊扭矩控制技術

採用基於強化學習的智能擰緊技術，通過高精度扭矩傳感器對緊固扭矩實現反饋控制，開發了同步擰緊技術，多螺栓扭矩控制精度在±3%。最終擰緊扭矩上傳到管理系統。

3.2.3基於非接觸測量技術的腕臂尺寸數據在線測量檢驗

採用基於磁致伸縮傳感器和激光測距儀的高精度非接觸測量技術，對生產的腕臂進行尺寸數據在線測量和檢驗，並保存最終數據到管理系統。

磁致拉抻傳感技術和細分控制器精度達到0.01%以內，激光測距儀的測量精度達到0.02mm。最終測量精度可以控制在≤0.3mm。測量台為兩軸伺服系統驅動測量裝置，可以兼容平斜腕臂的測量和多數據多位置測量。

3.3受電弓的姿態調整算法

腕臂上線仿真的最核心技術在於設計值如何得出，即通過受電弓的姿態調整算法計算，根據曲內/曲外、正定位/反定位、外軌超高各個參數的變化，需要不同的算法。準確的計算方法和精密的受電弓調整機構相互配合，才能是使受電弓達到實際的工作位置，腕臂主要參數的測量和模擬才具有實際意義。

本項目研究設計了簡統化腕臂的弓網關係計算仿真技術，並製造了實物仿真裝置，實現真實模擬接觸網弓網關係，實現了通過腕臂的廠內試掛進行腕臂數據的檢驗，為簡統化接觸網的工程應用研究做好裝備基礎。

3.4創新點

提出了一整套生產數據計算方法，該方法通過對多個測量數據及多個約束條件的分析計算出生產數據，通過三角函數關係校驗該數據的正確性，再根據校驗後的數據通過人工智能遺傳算法重新進行生產數據排序。該方法使得腕臂加工更合理安排生產程序，節約材料，並保留所有加工數據，為後期的腕臂算法優化提供數據支持。

提出一套自動化生產腕臂方法實現精確生產控制方法，該方法利用機器人與伺服控制結合保證了安裝精度，利用扭矩傳感器實現扭矩反饋控制，利用磁致伸縮傳感器和激光跟蹤儀實現尺寸在線測量，最終形成加工精度閉環控制，實現了精確加工，精確裝配，精確測量，實際數據保存。加工組裝精度±1mm，擰緊精度±3％。提出了通過強化學習策略提升擰緊扭矩精度的方法。

研發了真實模擬弓網關係的仿真平台，提出了受電弓的姿態調整算法，為腕臂的廠內檢驗和研究提供了檢測和試驗平台，將接觸網的弓網關係理論轉換成了直觀的視覺認知，為後續腕臂數據分析、腕臂生產、腕臂檢驗以及人員培訓打下了堅實的基礎。

緊湊型噴塗機器人是清研同創機器人（天津）有限公司自主研發的一款小型工業機器人，該機器人通過國家防爆產品質量監督檢驗中心（天津）的認證，取得防爆合格證；同時該產品已獲得5項授權專利，2項專利在申請中，技術創新成果顯著。產品在2020年3月20日上市，已成功應用在汽車零部件噴塗領域，獲得客戶的認可。