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在針尖上“起舞”——江西水利電力大學學子破題微裝配“毫釐之痛”
2025-08-15 16:28:15來源:中央廣電總臺國際在線編輯:鐘薇責編:尹紅燕

  0.3毫米,細過髮絲,卻是精密製造難以逾越的鴻溝。在微裝配領域,機械臂細微的抖動、毫釐的錯位,都可能導致價值不菲的元件瞬間化為廢品,行業普遍2%-5%的損傷率讓企業不堪重負。江西水利電力大學一支執著于“柔性微裝配機器人”研發的學生創新團隊,歷經五年攻關、三代學子的接力,成功將裝配損傷率降至1%以下,破解了這一“針尖上跳舞”的行業難題。

  五年接力:微米級精度的青春長征

  這項突破並非一蹴而就。從五年前初代團隊在實驗室裏埋下第一顆探索的種子,到如今第三代隊伍將技術之花綻放在産業一線,這條攻關之路印證了傳承的力量。2023年10月,當第三代團隊正式接過接力棒,他們清晰地意識到:實驗室的模擬環境與生産線上的複雜工況相去甚遠。答案,必須在車間裏去尋找。

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團隊在實驗室調試設備 供圖 江西水利電力大學

  團隊負責人——2023級機械設計製造及其自動化專業王璐帶著成員們,懷揣問題清單與技術構想,在數月內密集走訪了超過30家飽受微裝配損傷困擾的企業。生産一線是最生動的課堂。他們貼近觀察,反復詢問,用儀器測量每一次夾取時細微的應力變化。

  “問題遠比想像中複雜立體。”王璐回憶調研經歷時目光如炬,“夾取損傷率高居不下僅是表像,其深層原因是驅動系統穩定性不足導致夾持失敗、夾持行程偏小嚴重制約設備利用率等多重頑疾交織。”

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團隊成員在企業調研 供圖 江西水利電力大學

  更為珍貴的是,在車間裏,他們採集到了來自産業工人最原生態的“土經驗”。“那個0.2秒的停頓緩衝,就是産線老師傅用無數次失敗換來的‘金鑰匙’。”王璐感慨,“在産業一線,我們不僅精準採集了生産線的‘真問題’,更收穫了一線師傅等産業工人的‘土經驗’。這些帶著汗水的智慧,是教科書都無法給予的寶藏。”

  柔性之觸與感知之智:破譯“針尖跳舞”的密碼

  帶著沉甸甸的一線洞察與“土經驗”結晶,團隊重返實驗室。所有調研得來的痛點與經驗,最終凝練成兩大技術核心突破。

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團隊成員在企業交流 供圖 江西水利電力大學

  柔性倣生機械臂:靈感源於昆蟲觸角探知世界的精妙,團隊賦予機械臂以“柔”性。這種獨特的結構設計使其能自適應地貼合元件輪廓,從物理根源上顯著降低了剛性接觸帶來的硬損傷風險。

  靈敏力反饋傳感與智慧控制:深刻理解“0.2秒停頓緩衝”的價值,團隊在機械臂關鍵節點植入了高靈敏度的力反饋感測器。這如同為機械手裝上了精密的“感知神經”。結合深度優化的自適應控制演算法,機械臂能實時感知夾持力的微妙變化,瞬間做出毫秒級響應——在即將壓潰元件的臨界點前輕柔收力,或是在夾持不穩時瞬間補償調整。力與柔的平衡藝術,在此達到全新高度。

  南昌車間的“十五度角”挑戰:千次驗證實現“零損傷”

  理論的光芒,終需在實踐的熔爐中淬煉成金。在南昌某電子企業的車間裏,一場極具象徵意義的嚴苛測試等待著這支年輕隊伍。面對一塊需以精確15度傾斜角嵌入、周圍空間極其跼踀的精密電容,擁有十餘年經驗的李師傅目光如炬:“讓你們團隊的微裝配機器人完成這個!”——這幾乎是對人眼與手感極限的挑戰。

  團隊研發的柔性機械臂如同被賦予了生命的精密觸角,穩定而靈巧地探入那方寸之地。調整角度、感接觸、微調力度、穩穩嵌入……一系列動作在電光火石間流暢完成。更令人驚嘆的是,在後續嚴苛的1500次連續重復裝配壓力測試中,系統創造了“零失誤”“零損傷”的優秀紀錄。生産線上爆發出驚嘆。李師傅嚴肅的臉上終於綻放笑容:“了不起!這效率,這穩定性,給我們解決了大難題。”這不僅僅是單一産品的成功裝配,更是對整套技術體系可靠性最好的背書。

  從柔性結構的匠心獨運到力感知控制的毫秒級響應,每一步都踏在解決産業真痛點的基石上。然而,王璐卻説:“1%裝配損傷率遠非終點。我們將繼續深耕柔性感知與智慧控制,讓這套系統適配更多元、更精微的裝配場景。”這支年輕團隊正以執著與創新,在“針尖”上舞出中國智造的新高度。(文 張真銘 祝志芳 潘旭 張惠)

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