深海主从遥控操作液压机械手整机系统的关键技术突破
合作区域: 国内
拟投入总金额: 270.0万元
所属地域: 丹西街道
技术领域: 电力电子系统及其控制
技术交易金额: 万元
截止日期: 2027-08-21
信息描述
研发背景:

在当前我国海洋油气资源的开发深入带来的需求扩张以及受国外技术垄断而产业化受阻的双重压力下,我国深海作业机器人及其关键部件的研发和产业化显得尤为迫切,急需打破国外技术垄断,推动深海高端工程装备与产业链自主可控。作为深海作业ROV 系统的核心子系统,机械臂可在极端的深海环境下,完成精细抓取、物体识别、复杂装配等操作,广泛部署于深海油气设施维护、开发、科学采样以及工程应用任务中,其性能直接关系到作业平台的操控精度与协同作业能力。目前,与液压机械臂高度成熟的国外相比,国内技术仍有很大差距,液压系统仍大量依赖进口核心部件,系统响应速度、模块化接口设计和故障自诊断能力均有待提升。因此,加强液压系统国产化、提升控制精度、优化结构布局是当前亟需突破的关键环节。通过研制高可靠、高精准的深海主从遥挖操作液压机械手整机系统,满足深海工程高精度、高重载任务、高灵活性的作业需求。

主要内容:

研发设计2套深海主从遥控操作液压机械手整机系统。研发核心部件,包括高精度叶片式和直线式伺服液压油缸、深海压力变送器、力反馈用特种电机、微型液压马达等关键核心器件,研究机械臂动力学模型和水动力学方程,以考察海水附加质量力、阻力、冲击力等,实现其在水下受力的精准建模;研究长管路液压系统特性和压力波动以实现精准控制,降低液压系统响应迟滞,形成7自由度、5 自由度液压机械臂各1套,终端载荷性能指标超过 122kg,并满足深海工程高精度作业需求。

技术难点
(1)水下负载干扰下的控制难题。深海液压机械臂在水下负载动态特性复杂且难以建模。(2)深海机械臂在自行运动中受到水阻力等不确定载荷的影响,和内部多关节耦合效应的影响,两者相互叠加导致机械臂的控制稳定性与精度下降。(3)在水下作业场景中,液压机械臂与 ROV 的协同作业常面临机械臂动态运动引发的冲击载荷问题:机械臂动作会产生不稳定冲击 ROV 载体,导致 ROV 姿态失稳、定位精度下降、严重威胁作业安全与任务可靠性。

前期研究开发基础:

公司成立于 2024年4月,位于宁波象山临港先进装备制造业提质增效倍增平台内。公司由我国海底科学奠基人金翔龙院士亲自命名、剪彩并得到宁波市天使基金、象山县工业投资集团投资估值1 亿元,宁波市 2024 年度“未来产业之星”,浙江省科技型中小企业。
公司专业从事深海 6000m 级矿产资源勘探、海洋油气施工和海底 环境监测装备研发制造拥有丰富的深海装备研发制造经验。 拥有 2500m 标准化总装车间,20m*7m*4m 试验水池、8000米级深海压力模拟实验装置,各类生产测试装备齐全。建有省级院士工作站,在杭州设有市级企业高新技术研发中心。
现拥有发明专利 41项,软件著作权 48项,2023年获省部级二等奖1项,承担2项国家重点研发计划、3项浙江省尖兵领雁计划和1项杭州市科技研发计划。客户涵盖我国中科院、教育部、自然资源部、中国船舶集团、中国海油集团等下属涉海科研院所,累计保障了 30 余次我国大洋科学考察航次,是我国深远海矿产资源调査的主力装备供应商。基于 12年深海缆控装备基础,重点发展深海作业级机器人,实现我国海洋科考、海洋油气双市场并行。

现有的生产和研发的设备:
攻关目标:

(1)机械臂负载:7功能臂最大伸展距离1922mm,终端负载122kg;5功能臂最大伸展1372mm,终端负载181kg;
(2)作业深度:>3000m;
(3)材料:轻质高强材料(如钛合金、复合材料);
(4)搭载设备:各关节均配备位置传感器、集成微小摄像机;
(5)操作精度:实现操作精度亚毫米级、响应时间小于 20ms 的快速抓取与作业;(6)适应温度:-20°-40°范围内稳定工作;
(7)密封性能:高压下无泄漏,压力耐受能力需超过 3000 米作业深度的水压。

成果形式:

样品、技术方案等