在针尖上“起舞”——江西水利电力大学学子破题微装配“毫厘之痛”
来源:中央广电总台国际在线  |  2025-08-15 16:28:15

  0.3毫米,细过发丝,却是精密制造难以逾越的鸿沟。在微装配领域,机械臂细微的抖动、毫厘的错位,都可能导致价值不菲的元件瞬间化为废品,行业普遍2%-5%的损伤率让企业不堪重负。江西水利电力大学一支执着于“柔性微装配机器人”研发的学生创新团队,历经五年攻关、三代学子的接力,成功将装配损伤率降至1%以下,破解了这一“针尖上跳舞”的行业难题。

  五年接力:微米级精度的青春长征

  这项突破并非一蹴而就。从五年前初代团队在实验室里埋下第一颗探索的种子,到如今第三代队伍将技术之花绽放在产业一线,这条攻关之路印证了传承的力量。2023年10月,当第三代团队正式接过接力棒,他们清晰地意识到:实验室的模拟环境与生产线上的复杂工况相去甚远。答案,必须在车间里去寻找。

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团队在实验室调试设备 供图 江西水利电力大学

  团队负责人——2023级机械设计制造及其自动化专业王璐带着成员们,怀揣问题清单与技术构想,在数月内密集走访了超过30家饱受微装配损伤困扰的企业。生产一线是最生动的课堂。他们贴近观察,反复询问,用仪器测量每一次夹取时细微的应力变化。

  “问题远比想象中复杂立体。”王璐回忆调研经历时目光如炬,“夹取损伤率高居不下仅是表象,其深层原因是驱动系统稳定性不足导致夹持失败、夹持行程偏小严重制约设备利用率等多重顽疾交织。”

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团队成员在企业调研 供图 江西水利电力大学

  更为珍贵的是,在车间里,他们采集到了来自产业工人最原生态的“土经验”。“那个0.2秒的停顿缓冲,就是产线老师傅用无数次失败换来的‘金钥匙’。”王璐感慨,“在产业一线,我们不仅精准采集了生产线的‘真问题’,更收获了一线师傅等产业工人的‘土经验’。这些带着汗水的智慧,是教科书都无法给予的宝藏。”

  柔性之触与感知之智:破译“针尖跳舞”的密码

  带着沉甸甸的一线洞察与“土经验”结晶,团队重返实验室。所有调研得来的痛点与经验,最终凝练成两大技术核心突破。

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团队成员在企业交流 供图 江西水利电力大学

  柔性仿生机械臂:灵感源于昆虫触角探知世界的精妙,团队赋予机械臂以“柔”性。这种独特的结构设计使其能自适应地贴合元件轮廓,从物理根源上显著降低了刚性接触带来的硬损伤风险。

  灵敏力反馈传感与智能控制:深刻理解“0.2秒停顿缓冲”的价值,团队在机械臂关键节点植入了高灵敏度的力反馈传感器。这如同为机械手装上了精密的“感知神经”。结合深度优化的自适应控制算法,机械臂能实时感知夹持力的微妙变化,瞬间做出毫秒级响应——在即将压溃元件的临界点前轻柔收力,或是在夹持不稳时瞬间补偿调整。力与柔的平衡艺术,在此达到全新高度。

  南昌车间的“十五度角”挑战:千次验证实现“零损伤”

  理论的光芒,终需在实践的熔炉中淬炼成金。在南昌某电子企业的车间里,一场极具象征意义的严苛测试等待着这支年轻队伍。面对一块需以精确15度倾斜角嵌入、周围空间极其局促的精密电容,拥有十余年经验的李师傅目光如炬:“让你们团队的微装配机器人完成这个!”——这几乎是对人眼与手感极限的挑战。

  团队研发的柔性机械臂如同被赋予了生命的精密触角,稳定而灵巧地探入那方寸之地。调整角度、感接触、微调力度、稳稳嵌入……一系列动作在电光火石间流畅完成。更令人惊叹的是,在后续严苛的1500次连续重复装配压力测试中,系统创造了“零失误”“零损伤”的优秀纪录。生产线上爆发出惊叹。李师傅严肃的脸上终于绽放笑容:“了不起!这效率,这稳定性,给我们解决了大难题。”这不仅仅是单一产品的成功装配,更是对整套技术体系可靠性最好的背书。

  从柔性结构的匠心独运到力感知控制的毫秒级响应,每一步都踏在解决产业真痛点的基石上。然而,王璐却说:“1%装配损伤率远非终点。我们将继续深耕柔性感知与智能控制,让这套系统适配更多元、更精微的装配场景。”这支年轻团队正以执着与创新,在“针尖”上舞出中国智造的新高度。(文 张真铭 祝志芳 潘旭 张惠)

编辑:钟薇
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