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7月14日-18日，主題為“AI + Mechatronics（人工智能+機(jī)電一體化）”的2025年IEEE/ASME先進(jìn)智能機(jī)電一體化國際會(huì)議（AIM 2025）在浙江杭州成功舉辦。此次會(huì)議由高端重載機(jī)器人全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（美的藍(lán)橙實(shí)驗(yàn)室）、流體動(dòng)力基礎(chǔ)件與機(jī)電系統(tǒng)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化協(xié)會(huì)（RAS）、IEEE工業(yè)電子協(xié)會(huì)（IES）和ASME動(dòng)態(tài)系統(tǒng)與控制部門（DSCD）共同協(xié)辦。

本屆會(huì)議由浙江大學(xué)楊華勇院士擔(dān)任大會(huì)主席，華中科技大學(xué)丁漢院士擔(dān)任大會(huì)共同主席，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉宏院士擔(dān)任程序主席，美的集團(tuán)中央研究院院長、高端重載機(jī)器人全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特聘專家孫年祥博士等專家擔(dān)任會(huì)議程序委員會(huì)。會(huì)議旨在助力機(jī)電一體化發(fā)展，會(huì)議涵蓋機(jī)電一體化及機(jī)電系統(tǒng)諸多主題。

AIM2025是美的藍(lán)橙實(shí)驗(yàn)室首次協(xié)辦的國際頂會(huì)，這也是實(shí)驗(yàn)室首次在國際學(xué)術(shù)領(lǐng)域全面露出，實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任陳文杰博士受邀作《Research and Practice of Leapfrog Performance Enhancement for Heavy-Duty Robots》(《重載機(jī)器人性能跨越式提升研究與實(shí)踐》)主旨演講，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室5項(xiàng)最新研究成果論文被收錄。

美的藍(lán)橙實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任陳文杰博士做報(bào)告

陳文杰博士介紹了實(shí)驗(yàn)室近期的研究成果。高端工業(yè)制造領(lǐng)域的機(jī)器人化加工面臨重要挑戰(zhàn)，對(duì)重載機(jī)器人提出了重大需求，尤其是對(duì)機(jī)器人精度、剛度和智能化的倍增需求。為了滿足這些需求，需要從核心部件到傳動(dòng)鏈到整機(jī)拓?fù)浼?jí)別的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。在機(jī)器人硬件基礎(chǔ)之上，人工智能驅(qū)動(dòng)的傳感和控制將進(jìn)一步提高機(jī)器人化高端制造各種應(yīng)用的全局作業(yè)能力的精度、剛度和智能性。針對(duì)剛度和精度提升需求，實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了重載機(jī)器人機(jī)電控一體化全閉環(huán)正向設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)，開展混聯(lián)構(gòu)型拓?fù)洹⒏邉偢呔珎鲃?dòng)鏈及其核心部件等系統(tǒng)性正向設(shè)計(jì)和優(yōu)化。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室研制的機(jī)器人突破了重載復(fù)雜工況下的高精度軌跡規(guī)劃與控制、振動(dòng)抑制和精度保持等關(guān)鍵技術(shù)。此外，針對(duì)制造領(lǐng)域機(jī)器人智能化的提升需求，實(shí)驗(yàn)室開展了基于 AI 的3D 視覺感知、規(guī)劃和控制的研究，成果應(yīng)用于汽車和航空航天制造業(yè)中大型復(fù)雜形狀零件的攪拌摩擦焊、涂膠、鉆孔和鉚接等一系列機(jī)器人化智能制造領(lǐng)域。

張曉宇博士發(fā)表論文《Frequency Characterized Disturbance Rejection Control of a Novel High Stiffness and Precision Robot Joint》并做分享報(bào)告，工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的剛度與精度對(duì)其加工性能至關(guān)重要。該研究在關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制算法方面提出了創(chuàng)新性方案，提出采用差動(dòng)耦合強(qiáng)化的雙電機(jī)高剛度關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)，以提升傳動(dòng)剛度。同時(shí)，引入考慮頻率特征的抗擾控制方法，精準(zhǔn)觀測并補(bǔ)償摩擦力波動(dòng)、低頻振動(dòng)等常見擾動(dòng)。該方法能有效抑制周期性擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響，增強(qiáng)關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)剛度與軌跡跟蹤精度，進(jìn)而提高機(jī)器人切削加工的精度與質(zhì)量。

鄭耿哲博士發(fā)表論文《Enhancing Industrial Robot Controller Performance: Design and Optimization of a Bidirectional Totem-Pole Active Front-End Converter for Six-Axis Robot》并做分享報(bào)告，報(bào)告中設(shè)計(jì)了一種先進(jìn)的有源前端（AFE）變換器，用于提升六軸工業(yè)機(jī)器人控制器的性能。該變換器一方面可以降低諧波電流，減少伺服系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的諧波污染；另一方面可以把電機(jī)的制動(dòng)能量回饋再利用，減少能量浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)室研究人員建立了詳細(xì)的AFE損耗模型，設(shè)計(jì)了一整套軟硬件設(shè)計(jì)方案，目前已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該變換器能顯著提升機(jī)器人控制器的性能和能效，為自動(dòng)化生產(chǎn)線的升級(jí)提供了新的解決方案，未來將在機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)品中進(jìn)行應(yīng)用。

傅劍博士發(fā)表論文《Mechatronics Design and Experimental Research on a Precision Testing Platform for Secondary Encoders in Industrial Robots》并做分享報(bào)告，設(shè)計(jì)并搭建了一套用于角度測量精度評(píng)估的機(jī)電一體化平臺(tái)，該平臺(tái)模擬工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，以自準(zhǔn)直儀作為精度基準(zhǔn)，對(duì)直線光柵、圓弧光柵和圓光柵三類編碼器的角度測量性能進(jìn)行了定量測試與對(duì)比分析。研究基于三類光學(xué)編碼器的工作原理以及自準(zhǔn)直儀的測量原理，建立了基于最小二乘法的測量圓直徑的線性回歸模型以及關(guān)于編碼器測量精度的多項(xiàng)式回歸模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，圓光柵和圓弧光柵的測量精度略優(yōu)于直線光柵，但三者均能實(shí)現(xiàn)±6″的測量精度。研究不僅為光柵編碼器在工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)角度測量中的應(yīng)用提供了理論支撐，也為輔助編碼器的選型設(shè)計(jì)提供了工程實(shí)踐依據(jù)。

楊林博士發(fā)表論文《Adaptive Cascade PID Control of Robot Manipulators with Unknown Loads and Disturbances》并做分享報(bào)告，針對(duì)工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際作業(yè)中因負(fù)載變化和外部干擾導(dǎo)致的振動(dòng)與精度下降問題，本文研發(fā)了一項(xiàng)突破性的自適應(yīng)級(jí)聯(lián)PPI控制技術(shù)，讓機(jī)器人變得更"聰明"——它能像經(jīng)驗(yàn)豐富的工人一樣，實(shí)時(shí)感知負(fù)載變化和外部干擾，自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，確保動(dòng)作始終精準(zhǔn)穩(wěn)定。這項(xiàng)技術(shù)具有三大核心優(yōu)勢(shì)：一是自適應(yīng)能力強(qiáng)，無需人工干預(yù)就能應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況；二是抗干擾性能卓越，在負(fù)載突變或外力沖擊下仍能快速恢復(fù)，精度比傳統(tǒng)方法提升60%以上；三是即插即用，可直接應(yīng)用于現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，無需額外硬件投入。實(shí)際測試表明，搭載該技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人在面對(duì)未知負(fù)載和持續(xù)干擾時(shí)，不僅穩(wěn)定性遠(yuǎn)超傳統(tǒng)控制方案，作業(yè)效率更提升30%，為智能制造領(lǐng)域提供了更可靠、更經(jīng)濟(jì)的自動(dòng)化解決方案，讓工業(yè)生產(chǎn)更智能、更高效。

另外，實(shí)驗(yàn)室開放課題成果論文《A Novel Hybrid Hysteresis Modeling Method for Multiloop-Asymmetry Hysteresis Behavior of Nonlinear Compliant Actuators》也一同被收錄。

本次會(huì)議是藍(lán)橙實(shí)驗(yàn)室首次在國際學(xué)術(shù)平臺(tái)全面展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的最新研究成果，受到參會(huì)的中國大陸、中國香港、中國臺(tái)灣、日本、美國和歐洲的眾多專家學(xué)者的關(guān)注和認(rèn)可。未來，藍(lán)橙實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)發(fā)揮其在前沿科技和產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，通過自主研發(fā)和聯(lián)合攻關(guān)，助力科技進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，為提升我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的影響力和競爭力作出更多積極貢獻(xiàn)。