河北科技大学科技成果推介（第七期）

1

纳米耐磨涂层制备技术

所属领域：新材料领域

知识产权：

一种有机-无机复合涂层材料、制备方法及利用其制备耐磨涂层的方法专利号:ZL201911275048.2

项目来源：河北科技大学

成果简介：

本发明公开了一种有机-无机复合涂层材料、制备方法及利用其制备耐磨涂层的方法，所述有机-无机复合涂层材料的制备方法包括如下步骤:以正硅酸乙酯为前驱体，加入硅偶联剂，制备得到杂化二氧化硅溶胶;将杂化二氧化硅溶胶和二氧化钛溶胶反应，得有机-无机复合涂层材料。将基体预处理后，浸入本发明制备的有机-无机复合涂层材料中，浸渍1-2min后匀速拉出，静置2-4h后干燥，即可在基体上形成耐磨涂层。

技术创新性

本发明制备的有机-无机复合涂层材料可在基体表面形成平整致密的涂层，显著提高基底的耐磨性，且制备方法简单，生产效率高，在防爆材料领域具有广阔的应用前景。

解决的关键问题及成效:

针对防爆工具铝青铜材料强度、硬度较低，耐磨性较差的问题，通过该技术可有效提高铝青铜的耐磨性。

解决的关键问题及成效

应用前景及案例

本专利的有机-无机复合涂层材料及其制备方法，主要应用于机械制造、航空航天、汽车制造、电子设备等领域，用于制备耐磨涂层，提高设备的耐磨性和使用寿命。

2

一种搅拌摩擦焊接工具

所属领域：新材料领域

知识产权：

一种搅拌摩擦焊接工具专利号:ZL202210776815.3

项目来源：河北科技大学

成果简介：

高速旋转的搅拌头插入被焊工件后沿焊接方向运动，利用搅拌头与接触部位产生摩擦热，使被焊工件局部塑化，塑化的材料在搅拌头轴肩与搅拌针的搅拌及挤压作用下形成致密的固相焊缝。现有的焊接工具大多适用于平面状态的工件，对工件的预热装置也仅适用于平面状态的工件，针对具有空间曲面的工件却无法使用:并且现有的焊接工具的磨损较为严重，焊接稳定性有待提高，焊接过程中产生的碎屑影响焊接工具的正常维护;因此，亟需一种能够预热处理更加复杂结构的工件，能够保证焊接过程中的稳定性，并且能够使金属碎屑远离焊接位置，避免影响维护的搅拌摩擦焊接工具。

技术创新性

本发明属于搅拌摩擦焊接领域，尤其涉及一种搅拌摩擦焊接工具，包括机械臂，机械臂的下方通过转动机构传动连接有摆动臂，摆动臂的底面设置有轴肩，轴肩的底面可拆卸连接有搅拌针，轴肩与搅拌针之间设置有排料组件，轴肩与摆动臂之间通过限位机构可拆卸连接，机械的一侧设置有预热机构，预热机构能够用来加热具有空间曲面的工件，轴肩顶部与摆动臂内侧之间设置有第一同轴心保持机构，限位机构形成第二同轴心保持机构，转动机构、限位机构、第一驱动部与预热机构电性连接有控制器。本发明能够预热处理更加复杂结构的工件，在减小焊接工具磨损的前提下，能够保证焊接过程中的稳定性，并且能够使金属碎屑远离焊接位置，避免影响维护。

解决的关键问题及成效

本发明能够预热处理更加复杂结构的工件，在减小焊接工具磨损的前提下，能够保证焊接过程中的稳定性，并且能够使金属碎屑远离焊接位置，避免影响维护。

应用场景及案例

在军工、民用等轻合金结构搅拌摩擦焊接制造。

3

高精度线结构光测量方法及系统

所属领域：先进装备制造领域

知识产权：

摄像机曝光时间调整方法及终端设备专利号:ZL201910827729.9

管路空间尺寸测量系统

专利号:ZL201910138811.0

双相机线结构光测量系统优化方法及终端设备专利号:ZL201911374444.0

项目来源：河北科技大学

成果简介：

针对工业生产、航空航天等领域对复杂零件非接触、高效率、高精度测量需求，围绕传感器高精度标定、自适应控制、高亮表面异常光条中心提取等问题，开展了线结构光传感器及测量系统相关技术研究。

技术创新性

提出一种基于参考靶标的数值标定方法，通过多项式拟合建立了像素点与实际坐标间的映射;针对高亮表面线结构光测量时存在的过曝光/欠曝光现象，提出了传感器参数自适应控制方法，提高了光条中心提取精度，提升了测量结果的完整性。

解决的关键问题及成效

在75mmx95mm范围内，标定误差可达0.005mm;实现了精密模具、叶片等复杂曲面的高精度测量需求。

应用前景及案例

所研究线结构光高精度传感器与直线、摆动、多运动坐标和手持运动协同测量时，相应的高精度系统标定方法，实现了航空叶片、精密模具等复杂曲面的三维形状测量。

4

运动冗余刚度调节并联机器人柔顺对接控制方法

所属领域：先进装备制造领域

知识产权：

刚度可调式测力分支及相应的并联多维力传感器专利号:ZL202111498051.8

项目来源：河北科技大学

成果简介：

并联机器人具有刚度高、精度高、承载能力强等优点，在调姿对接装配领域，六个自由度Stewart平台常被作为对接装配的载体。与传统的管道对接所采用的由操作者操纵吊装工具，通过目测反复多次地对管道进行调节的方式相比，使用并联机构对接可以在保障对接精度、保证对接效率的前提下实现对接载荷均匀分布、提高对接的灵活性和可调性，尤其在当前复杂化、管道高载荷、多方向调姿等对接场景下具有显著优势。

技术创新性

1、在传统并联机构的基础上增加三条运动冗余分支，可在机构可达工作空间内提高机构灵巧性与可操作性增强姿态调节能力，提升机构运动平滑性;

2、在驱动分支上增加高刚度力传感器，通过位置内环与力外环相结合的柔顺控制策略，实现管道精准对接并且控制接触力的范围，保证工件安全。

解决的关键问题及成效

针对对接场景同时具有接触力与对接精度的要求，提出来模糊自适应阻抗控制方法，并且在控制层面可以实现的工作状态是:机构处于工作状态时，若机构所受外部压力突变(如碰撞、挤压等)，机构应从运动状态转为急停状态，且机构应即刻保持刚度最大状态以保持对接位姿不变，以避免在复杂环境下发生碰撞时所造成的损失。

应用前景及案例

对舱段类零件可进行柔顺对接，机构处于工作状态时，若机构所受外部压力突变(如碰撞、挤压等)，可从运动状态转为急停状态，且机构应即刻保持刚度最大状态以保持对接位姿不变，以避免在复杂环境下发生碰撞时所造成的损失。

5

钢铁标识机器人专用末端操作器及标记方法

所属领域：先进装备制造领域

知识产权：

快速更换压盘的标签操作机械手专利号:ZL201910798242.2

标牌焊接机器人专用末端操作器

专利号:ZL2021111885460

用于粘贴标签的贴标机器人专用末端操作器专利号:ZL2017110690011

贴标机器人系统部件空间位置优化方法

专利号:ZL2021111702050

项目来源：河北科技大学

成果简介：

本技术针对钢铁产品标识的工艺需求，设计了钢铁标识机器人专用的一系列末端操作器，提出了标识方法，可以完成贴标、焊牌等作业任务。

技术创新性

本技术相关装置和方法实现了钢铁产品标识机器人专用末端操作器从无到有的创新性设计，支撑相关钢铁标识机器人系统研发，是形成最终机器人系统的装置基础。

解决的关键问题及成效

本技术通过机械结构设计，实现了钢铁产品标记的机械动作，方法可以实现标识作业的工艺过程，可以和工业机器人结合实现钢铁产品的标识作业。

应用前景及案例

本专利技术形成了专用装置和方法，和工业机器人系统集成后，可以在钢铁产品标识机器人系统用于钢铁生产企业的产品标识，本技术产品经过适应性改进，也可以用于类似的产品标识场景。

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