基于无缝钢管的具身机器人用精密轴承轻量化总成研发
合作区域: 国内
拟投入总金额: 20.0万元
所属地域: 宁海县
技术领域: 智能与自主机器人
技术交易金额: 万元
截止日期: 2026-04-01
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信息描述
研发背景:
主要内容:

1.轻量化与结构性能平衡的技术难题:需以轴承用无缝精密钢管为核心材质,优化材质截面结构及壁厚控制,在将整体重量较传统同类产品降低 20% 以上、单套重量≤3kg 的轻量化目标下,同时保障轴承总成的高刚性、承载能力,解决轻量化设计与结构力学性能之间的矛盾,确保适配机器人关节的力学需求。
2.高精度性能实现的技术难题:需实现轴承总成定位精度≤0.01mm、旋转精度达 P5 级以上、摩擦系数≤0.002 且使用寿命≥500 万次循环的高精度、高耐久性指标。如何基于现有精密制造工艺,调整轴承结构参数,把控无缝精密钢管的加工精度,减少部件间摩擦损耗,提升整体旋转与定位精度,同时保障长期循环使用的稳定性,是核心技术难点。
3.多性能一体化适配的技术难题:需同步完成轴承轻量化精密结构设计、简易智能控制系统研发,且实现材质、轴承结构、控制系统的一体化适配。一方面要研发出可实现转速、温度实时监测及基础预警的简易控制系统,匹配机器人关节的作业监测需求;另一方面要解决机械结构与电控系统的软硬件衔接问题,确保二者协同工作,同时依托现有设备完成一体化适配研发,兼顾技术可行性与生产实用性。
4.复杂作业环境适配的技术难题:具身机器人作业环境存在振动、粉尘等复杂因素,需优化轴承密封防护结构设计,提升抗振、防尘、耐磨性能。如何在轻量化、高精度的基础上,设计出适配现有制造设备的密封防护结构,既不增加过多重量与体积,又能有效提升轴承在复杂环境下的适应能力,是实际研发中的关键难题。
5.工艺数字化与生产精细化适配的技术难题:需优化生产工艺的数字化适配,确保核心业务环节由信息系统支撑,提升生产精细化水平。如何将轴承总成的新型结构设计、轻量化工艺与现有数字化生产体系结合,解决工艺调整与数字化系统的适配问题,实现研发设计与生产制造的数字化衔接,保障小批量样机试制及后续生产的精度与效率,是项目实施的重要技术难点。
6.多部件协同适配测试的技术难题:需将研发的轴承总成、简易控制系统与小型机器人关节进行整体适配测试,通过仿真分析、小批量样机试制与优化,校核核心性能及监测精度。如何搭建贴合机器人实际作业场景的测试环境,精准检测轴承总成与机器人关节的匹配度、控制系统监测数据的准确性,同时根据测试结果快速优化样机指标,确保样机满足实际作业需求,是项目后期的核心技术难题。
7.技术实现的时间与流程把控难题:项目研发周期分阶段推进,各阶段技术任务衔接紧密,需在规定时间内完成从需求调研、方案设计、仿真分析到样机试制、测试优化的全流程工作。如何在各阶段攻克相应技术问题,保障技术研发进度与计划一致,解决各阶段技术成果的衔接与转化问题,避免因某一环节技术卡顿影响整体项目推进,是项目实施过程中的综合性技术难题。

前期研究开发基础:

1.核心材质研发与应用基础
在轴承用无缝精密钢管领域已完成长期技术积淀,已掌握高纯度、高精度无缝精密钢管的核心生产工艺,可稳定生产适配精密轴承制造的专用管材,对管材的成分配比、金相组织控制、尺寸精度把控形成成熟技术体系。同时,前期已开展管材截面结构、壁厚优化的基础研究,积累了管材轻量化设计的基础数据与试验经验,明确了无缝精密钢管在精密轴承领域的材质适配性与性能优化方向,为本次项目以该管材为核心材质研发轴承轻量化总成奠定了直接的材料技术基础。
2.精密制造与工艺技术基础
具备完善的精密机械制造体系,拥有轴承结构加工、精密成型、装配调试的全套成熟工艺,在轴承核心部件的车削、磨削、热处理等关键工序上形成标准化作业流程,加工精度可满足精密轴承的生产要求。同时,前期已完成精密制造工艺的数字化改造初步探索,核心生产环节已实现部分信息系统支撑,积累了工艺参数数字化调控、生产过程精细化管理的实践经验,可直接为本次项目轴承结构参数优化、生产工艺数字化适配提供工艺技术支撑,保障轻量化轴承总成的精密制造实现。

现有的生产和研发的设备:
攻关目标:

基于公司主营的轴承用无缝精密钢管作为核心基础材质,运用基础结构优化、精密成型等实用设计与制造方法,研发适配小型工业协作具身机器人关节的专用轴承总成,开展轴承总成轻量化精密结构及简易控制系统开发,形成贴合小型工业协作具身机器人核心作业场景的轴承总成全套适配方案。

成果形式:

1.项目全流程研发技术文档:含需求调研分析报告、轴承总成结构设计方案、简易智能控制系统研发方案、工艺优化及数字化适配方案、仿真分析报告、样机试制及测试优化报告等;
2.轴承总成核心技术图纸:含基于无缝精密钢管的轻量化轴承总成精密结构设计图纸、密封防护结构设计图纸、零部件加工工艺图纸、设备适配安装图纸等,均提供书面及电子档版本;
3.控制系统技术资料:含转速 / 温度实时监测及基础预警系统的程序源码、硬件选型清单、接线图纸、操作手册、数据交互协议等;
4.产品技术标准与验收资料:含轴承轻量化总成的技术指标检测报告、机器人关节适配测试报告、产品使用维护手册、批量生产工艺指导书等;
5.项目研发相关附件:含研究开发计划执行情况说明、经费使用报告、技术难题攻关记录等配套资料。

上述成果均需满足合同约定的技术指标(整体减重 20% 以上、单套重量≤3kg、定位精度≤0.01mm 等),并通过甲方客户检测验收,同时成果需无第三方知识产权侵权问题,可直接支撑甲方后续的产品应用、批量生产及技术改进工作。