姚建涛教授科研团队，为“机器人装备与智能柔性系统科研团队”。先后主持承担国家、省部级及国防科研项目 30 余项，包括国家自然科学基金，国家重大基础研究发展计划（973）子课题、军口 863 项目子课题等课题。获省科技进步二等奖，省技术发明二等奖，机械工业科学技术二等奖，入选河北省百名优秀创新人才计划、河北省“三三三人才工程”，获“十二五”机械工业先进科技工作者等称号。

团队主要研究方向: 团队在机器人机构学基础理论、并联加工机器人与多维力测量技术、天线调姿与可展机构创新设计与分析、重型机器人与机电集成技术、特种调姿装备与机器人、仿生与软体机器人等6个方面做出了多项开创性工作，取得了较为丰硕的研究成果，并与全国各地多家企业院所进行合作和科技成果转化，带来了显著直接和间接经济效益。

（1）过约束并联机构受力分析与动力协调控制

将过约束机构分为主动过约束、被动过约束和被动输入过约束机构三类，针对该类机构建立了较为系统的受力分析理论体系，揭示了过约束并联机构受力的内部机理，提出了基于力/位混合控制的冗余驱动机器人动力协调控制策略，解决了相应的工程技术难题。发表SCI检索论文近20篇。

（2）空间多环耦合机构型综合

基于螺旋理论揭示了航天折展天线机构、大型锻造操作机机构、多轴混联机器人机构等空间多环耦合机构的运动机理，建立了此类机构较为系统的自由度分析与型综合方法，获得了一系列机构新构型。发表SCI检索、机械工程学报、航空学报等论文20余篇。

图1 3RR-3URU组合单元机构简图

（1）五轴联动并联机床

提出了一种具有自主知识产权的并联机床机构，利用5个UPS驱动分支和中间PRPU约束被动分支来改变动平台的位置和姿态，可实现三维移动和二维转动。机构位置正反解简单，易于实现闭环控制，可实现复杂曲面的精细加工，具有较好的应用前景。

图2 五轴联动并联机床

（2）五轴混联机器人

提出了五轴混联加工机器人机构，其所有转动均存在连续转轴，关节数目与同类并联机器人机构相比较少，整体结构刚度较高，易于实现标定与运动控制，为研发具有我国自主知识产权的五轴混联加工机器人奠定了坚实的理论与技术基础。

图3 具有完全连续转轴的五轴混联加工机器人

图4 具有顺次连续转轴的少运动副五轴串并混联机器人

（3）并联六维力传感器技术

将冗余、容错理念引入六维测力技术，提出并建立了容错高可靠并联六维测力理论及技术体系，从容错测量视角数学解析了冗余并联机构的力学特性，提出了可实现故障诊断、识别和模型重构的智能容错算法，并应用到面向曲面跟踪、复杂装配模式的六维力柔顺控制模型，为高可靠六维力传感器研发与应用提供了核心技术支撑。

图5 大量程并联六维力传感器

图6 高可靠容错并联六维力传感器

（1）上海65米射电望远镜天线副反射面调整系统

承担完成“上海65米射电望远镜天线副反射面调整系统”项目， 在天线副反射面调整机构方案确定、机构分析、结构设计、力学建模、特性仿真、控制算法等方面开展了大量创新性研究工作，提出了冗余容错控制策略，大大提高了射电望远镜天线的容错能力，完全满足高运动精度、恶劣环境适应性及工作可靠性要求。

图7 65米射电望远镜天线副反射面调整系统

（2）FAST射电望远镜馈源舱系统

被誉为“天眼”的FAST-500米口径球面射电望远镜是世界最大单口径射电望远镜，馈源舱为其中的高精度定位的接收机，最大直径13米、高7.6米、重30吨，是集结构、机构、测量、控制等多种技术于一体的光机电复杂系统。项目团队为馈源舱系统的方案确定、机构分析、结构设计、力学建模、特性仿真等方向提供了强有力的理论指导和技术支撑。

图8 FAST射电望远镜

（3）航天可展天线

团队针对桁架式空间可展开天线机构已经进行了数年研发工作，取得了一系列研究成果，已发表高水平学术论文70余篇，申报/授权国家专利50余项。团队与中国空间技术研究院501、西安分院建立了良好的合作关系，前期合作研究成果应用于我国北斗三号卫星导航系统、XX卫星平面SAR天线，助力我国北斗三号高轨首发星“吉星”发射成功、首个高敏捷机动对地观测卫星星座。

图9 桁架式空间可展开天线机构

图10 大型模块化平面天线展开机构

图11 研究成果助力北斗三号高轨首发星发射成功

（1）研制成功国内第一台核岛蒸汽发生器水室封头用重载变位机，已在中国一重成功应用，具有大刚度、高精度、大承载能力优势，可用于大型、重载工件的高精度姿态变换，大大提高了生产效率。

图12 核岛蒸汽发生器水室封头用重载自动变位机

（2）大型核电锻件全自动翻转设备

发明了集90度、180度翻转（调姿）两功能于一体的大型重载翻转装备，实现了无夹具重力自封闭大型工件180度翻转，已成功应用于大型核电装备压力容器和加氢反应器结构件的翻转调姿，极大地提高了大型铸锻件生产技术水平、运行效率和生产能力，并有效提高了核电装备的生产安全和质量安全。

图13 大型核电锻件全自动翻转设备

（3）核电加氢大型直筒节自动化超声波探伤装备

提出一种用于核电加氢反应器大型直筒节探伤设备设计方案，采用双螺旋线轨迹探测，填补了我国大型直筒节自动化超声波探伤的技术空白。

图14 大型直筒节自动化超声波探伤装备

（4）锻造操作机

参与了世界上承载能力最大的3000kN/7500kNm锻造操作机器人的研制，创造性地提出了“并联型运动解耦吊挂机构”，解决了超大承载情况下多自由度运动性能协调匹配的难题。

图15 3000kN/7500kNm锻造操作机

（1）研制成功了大型可变形态装卸机器人，可实现重载条件下自主登离飞机，为我国大型飞机的应急运输提供了重要装备。

（2）研制成功了大型可变形态装卸机器人，可实现重载条件下自主登离飞机，为我国大型飞机的应急运输提供了重要装备

图16 机载有源相控阵广角域火控雷达

（3）合作研制成功集卫星大范围转运、宏动三自由度调姿、微动六自由度调姿于一体的大型过约束重载自动化调姿平台，大大改善卫星总装工艺技术水平、显著提高卫星装配质量。

图17 过约束重载自动化调姿平台

（4）合作研制成功种集自主移动、自动对接、智能拆卸于一体的拆装搬运机器人，目前已完成在FAST现场的应用示范，解决了馈源舱拆装效率低、运输困难等痛点。使馈源接收机每次拆装时间从3天缩短到10小时，大幅增加FAST有效观测时间。

图18 FAST馈源舱拆装机器人

瞄准未来装备的前瞻性技术，提出了基于仿生缠绕、吞食、包裹等原理的大负载抓持结构构造方法，通过“结构分离-单元加强-整体还原”策略的软体驱动器强化方法，形成兼顾驱动与结构双因素的软体抓持机器人负载能力提升理论技术体系。提出了从结构响应的理论层面与动力供给的技术层面解决软体机器人无系留问题的系统方法，为软体机器人在高端制造领域的进一步应用开辟了新途径，提供了新方法。

图19 大负载仿生缠绕软体抓持机器人与大输出力软体驱动器

图20 仿生软体吞食机器人

图21 无系留大负载软体抓持机器人

1、招生方向

①机械电子工程、机械设计制造及其自动化等机械类专业。

②电气控制类、信息工程类等相关专业。

        2、招生名额

①每年招收博士研究生8-10名。

②每年招收硕士研究生40-50名。

1、专业方向

① 机器人机构学理论研究；

② 并联装备与智能控制研究；

③ 折展机构理论与可展天线技术；

④ 仿生与软体机器人技术；

⑤ 多维力传感器与智能感知技术；

⑥ 重型装备基础与机电集成技术。

2、本团队拟招聘青年教师2-3人。

3、基本条件详见燕山大学及机械工程学院人才招聘要求。

团队负责人：姚建涛  13613351927 / jtyao@ysu.edu.cn

团队秘书：  许允斗  13613342823/ ydxu@ysu.edu.cn