实验室/平台建设
团队已建成完善的制造自动化平台、数字化设计仿真平台、精密制造平台、精密运动与先进机器人实验室、数字化设计仿真中心以及一个占地3000平方米的大型工程试验中心，各类实验设备总值8000余万元。先后承担了多项国家和地方重大科技计划项目，包括国家科技支撑计划数控一代区域示范项目、国家国际科技合作重大专项内燃直线发电机项目、国家自然科学基金重点项目大行程纳米级精度多自由度运动系统基础研究，宁波市国际合作项目智能服务机器人等。此外，团队还承担了磁悬浮门机驱动控制系统、航空部件高速加工中心用直驱电机、抛光机器人、高速并联机器人、三次元送料机械手、360度全景监控摄像机、开放式PC运动控制器、电动牙刷用电机等企业合作项目，积累了丰富的科研项目实施与管理经验。
目前，团队已经拥有高精度三坐标测量仪、AT901-MR激光跟踪仪、LMS振动测试仪、激光干涉仪、多功能测功仪、多个高性能示波器、磁通分析仪、逻辑分析仪、信号发生器、LCR测试仪、直线电机测试平台、小功率旋转电机测试平台、直线电机精密控制工作台、绕线机、高温烘箱等实验仪器设备，有Ansoft、Ansys、Matlab/Simulink、Adams等软件平台，可以完成高精度测量、振动测试、控制器设计与测试、动态仿真等一系列工作。这些硬件和软件平台的顺利搭建，为宁波材料所在机器人和智能制造装备技术领域开展基础科学研究奠定了良好的基础。
（a）团队实验室硬件条件概况
（b）团队实验室软件条件概况
图1 实验室硬件及软件条件概况
（a）工程中心直线电机实验测试平台 （b）工程中心应用技术测试平台
图2 团队所拥有平台建设
图3 创新研究院宁波分部 图4浙江省重点实验室
团队依托单位在稀土永磁材料研发及产业化方面的优势，重点开展了高精度直驱电机及高性能数控系统的研究工作，掌握了高精度伺服驱动控制的核心技术。在先进机器人技术及自动化方向，针对国家和地方产业结构调整和战略新兴产业对机器人及智能装备的需求，重点开展先进机器人机构、感知、控制、人机交互、系统集成等前沿与核心关键技术研究，并将应用延拓于复合材料智能制造。目前团队已形成永磁节能电机研发平台、精密伺服驱动平台、运动控制系统平台、全向视觉及智能感知技术研发平台、机器人集成研发及应用平台等五个科研平台。
1.永磁节能电机研发平台
在数控驱动系统中，电机是运动系统的执行机构，是整个系统的被控对象，电机在整个数控驱动系统中非常重要，对整个系统的最终性能具有决定作用。本团队充分利用宁波材料所磁性材料的研发优势，建立永磁节能直驱电机的研发平台，开展高性能节能电机的研究与开发工作。本平台使用ANSOFT电磁场有限元设计、ANSYS结构设计与热分析软件开展电机设计，并已经建成国内最先进、功能最完备的电机测试系统平台，可以对电机性能进行全面的分析与测试。目前基于该研发平台已完成了小功率永磁伺服电机、直线永磁电机、力矩电机、音圈电机等多种电机的设计与开发，今后将进一步对其进行完善和优化，尤其努力完善电机测试平台的建设，形成电机设计、仿真、制造、测试这一完整技术链研发平台，为项目开发与实施奠定坚实基础。
图5 电机设计平台
图6 电机测试平台
2.精密伺服驱动平台
伺服驱动与控制主要面向机电装置和电机的电力驱动和控制，是数控驱动系统的核心。本团队利用Matlab/Simlink, Simplorer(ansoft), Dspace 等软硬件开发工具以及自己开发的软件包工具，建成伺服驱动与伺服控制的仿真-设计-开发-测试的研发平台，形成伺服控制开发流水线，高效高质量完成项目研发工作。该平台还具有直流和交流伺服电动机、伺服驱动装置、DSP和FPGA开发系统，伺服控制器、变频器、嵌入式开发系统、数据输入输出模块等软硬件设备，利用该平台，通过研究先进智能控制理论、复杂系统建模、伺服驱动与伺服控制技术、误差在线监测与补偿、能量回馈等先进技术及其应用，形成一套成熟的适用于高端制造装备的智能电气控制技术，该技术经过改造，可以用于塑料机械、纺织机械、起重机、数控机床、工业机器人等多行业多领域的制造设备伺服控制系统，实现成果产业化。
图7 部分平台硬件设备
3.运动控制平台
团队还建有开放式全互联纯网络运动控制系统平台，该平台利用工业实时以太网技术和互联网技术构建全新的运动控制系统，采用工控机和实时linux系统作为平台的运动控制系统，该控制系统除了改进和提高现有控制器的运算速度和精度等特点之外，还将具有纯网络的功能，包括基于实时以太网的通信，和web服务，远程接入，本地联网控制等功能，并且该控制系统采用了PC直接控制现场IO的方式，省略了传动的DSP或者FPGA运动控制卡，直接在PC上实现所有的运动控制软件程序。纯网络控制器本身搭载各种网络服务，通过网关连接到工厂的局域网或广域网络；而针对多轴的电机控制方面，纯网络运动控制器搭载实时的通讯网络，通过Linux实时系统和EtherCAT实时传输协议实现一个控制器控制多轴的电机同时运行；运动控制器与运动控制器之间可以通过网关进行网内的数据交换。利用这样的系统结构，用户和运动控制器之间可以通过任意支持因特网传输协议的设备进行数据交换，对于不同的使用设备的用户可以设立不同的权限和用户组来进行管理，运动控制器生产方可以通过所获得的权限来进行远程的设备维修、管理、和故障诊断等售后服务。
图8 全互联纯网络运动控制系统平台
4.视觉及智能感知技术研发平台
该平台具有三维重构和机器视觉方面深厚积累，拥有小磁片检测及PCB板检测系统，可利用工业相机检测的非接触性优势，可以针对一些特殊环境下的产品进行评估；平台还具有一套杯体焊缝识别系统，具有较高的识别率，从而有利于自动抛光加工的自动化升级。同时，基于多相机快速精确拼接技术的全向视觉传感器，与其他鱼眼、折反射式的全向视觉传感器相比，图像四周无明显畸变，整体成像清晰，无对焦模糊现象出现，拥有360 度的视场角。为全向视觉检测及智能感知技术应用推广提供了良好的基础支撑。
5.机器人集成研发与应用平台
目前，结合直驱电机及精密运动控制的优势，该平台已拥有高速物料码垛的大行程直角坐标机器人、五金用品表面处理的抛光机器人、高速并联抓取机器人、三次元自动送料机械手等。实验室正在开发物料转运的智能移动机器人、基于运动和力控制的表面处理机器人等。可提升在传统固定工作环境下机器人使用的便利性，提高控制精度及加工质量，拓宽应用范围，是先进机器人与自动化的通用技术，更是目前国内外机器人使用中亟需解决的关键核心技术。同时，该平台也为下一代工业机器人应用开发提供了良好的前期积累。
现有的工业机器人除了结构构型偏少之外，还存在驱动效率低、动力学性能差、工作空间有限、智能程度低、安全性差以及难于人机交互等缺点。为解决工业机器人的这些问题，创新、研发新一代的工业机器人一直以来是工业机器人领域的热点问题。平台在模块化机器人、并联机器人、绳驱动机器人、基于柔性铰链的微纳米定位机器人、全向移动机器人等方面拥有一系列富有成效的研究工作积累。如建立了模块化机器人的分析设计理论，包括模块化机器人装配构型的数学描述，模块化机器人运动学、动力学的自动建模，模块化机器人的校准及误差补偿，模块化机器人构型的优化设计。在绳驱动并联机器人的构型设计、力封闭分析、最优张力分配、变刚度控制等方面提出了原创性理论与方法，开发了具有变刚度特性的绳驱动机器人系统。开发一系列基于柔性铰链的多自由度纳米级定位机器人，为超精密定位、测量、装配和微纳米操作提拱了关键技术。研制了可实现任意的三自由度平面轨迹运动（如原地转向和侧行）的全向移动机器人，解决了在空间狭窄，拥挤环境下操作难的问题。平台还拥有移动机器人的自主导航与智能控制技术，为推广全向移动机器人平台在柔性制造、仓储物流及家政服务自动化等领域的应用奠定了基础。