研究所研究方向：智能数控与智能制造装备
一、总体情况
现代集成制造（CIMS）研究所始于1984年机械系CAM研究室、创建于1988年5月，由留学美国威斯康辛大学回国的王治森教授等创建。研究所从上世纪80年代初就一直开展数控技术、数控系统和数控机床研发，尤其在齿轮精密数控加工、数控系统及高档数控机床研发方面取得国内领先国际先进水平，开发的STAR系列数控系统取得较好经济社会效益。是国内为数不多的近四十年一直坚持数控技术研发的高校科研队伍，在行业具有较高的声誉。与美国密西根大学、佐治亚理工学院、新加坡国立大学等国外高校长期友好合作。近年在智能制造装备、智能数控、增材制造、机器人控制与加工等方面开展研究，取得丰硕的成绩。建设安徽省智能数控技术及装备工程实验室、合肥工业大学月基制造实验室。
研究所先后承担国家重大科技专项、国家重点科技攻关、国家科技支撑计划、国家“863”高技术计划、国家自然科学基金（重点）和安徽省重大（重点）科技攻关、企业委托等项目100余项。近年科研经费3000余万元。获得教育部提名国家科技进步二等奖1项，安徽省科技进步一等奖2项、二等奖4项、三等奖3项，国家863优秀成果一等奖。发表高水平论文200余篇，获授权发明专利50余项、软著20余件等。研究所把人才培养作为根本任务，为行业输送大量优秀人才。累计培养硕士300余名、博士30余名，目前在读硕士约50余名、博士10余名。
二、主要研究内容及代表性成果
研究内容1：齿轮精密制造技术与智能数控
团队多年在齿轮数控加工及精度控制方面开展深入研究，尤其在齿轮机床数控系统研发与应用方面取得了具有国际先进、国内领先水平的成果。
提出了一种柔性电子齿轮箱控制结构，研发了齿轮机床多轴精密控制内核，开发了齿轮机床数控系统，填补国内空白、打破国外技术产品垄断，并实现产业化推广应用。可配置滚齿机、插齿机、铣齿机、磨齿机、强力珩齿机、车齿机等多种齿轮加工机床。攻克非圆齿轮数控加工技术，研发的非圆齿轮专用数控系统及机床用于实际生产30余年。攻克了数控内齿珩轮强力珩齿机理及工艺控制技术，参与研发了国内首台强力珩齿机，填补国内空白。
针对新能源汽车齿轮高转速、低噪音、高精度等特点对齿轮精密加工理论和技术的新挑战，团队提出基于柔性电子齿轮箱的全齿面精密磨齿、强力珩齿方法，最终形成具有自主知识产权的精密齿轮柔性修形控制系统，提升我国在齿轮精加工领域的技术水平，摆脱发达国家对此项技术的垄断。
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图1 齿轮机床数控系统开发
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图2 齿轮机床性能提升技术
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图3齿轮精密加工工艺、控制技术及装备
研究内容2：机器人与机器人化加工
国内较早开展机器人化智能加工（钻、铣、抛、磨等）技术研究，是未来机器人重要发展方向。提出基于刚柔耦合动力学的抛磨区域接触模型，对复杂立体曲面的多视点成像进行优化，可实现自由表面打磨，棱角去毛刺，焊缝打磨，内腔内孔去毛刺等。通过对机器人关节柔性、摩擦和间隙的建模，可有效抑制切削过程中产生的振动，实现大型自由曲面的铣削加工。开发了移动机器人加工平台，结合高精度SLAM功能和末端相机实现机械臂精确定位控制与作业。
研究多关节工业机器人运动学及动力学特性，开发了可灵活组网的开放式高性能工业机器人控制系统，支持CANopen、Ethercat总线和模拟量控制方式。针对具有不确定性的轨迹跟踪控制问题，设计了具有强鲁棒性的自适应控制器。提出统一框架下的下肢外骨骼多步态动力学建模方法，设计了一种三层欠驱多关节液压助力外骨骼自适应鲁棒力控制器，实现欠驱下肢液压外骨骼准确的跟随运动。
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图4 移动作业和双臂协作机器人平台
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图5 机器人铣削、磨削工作站
研究内容3：增材制造与激光制造
团队较早在国内开展硅胶3D打印研究，研发了自主产权硅胶3D打印机，开发了自适应分层与路径规划软件，得到行业的关注。提出基于线截面形貌的挤出式增材制造工艺优化方法，实现调整工艺参数使得线宽、线高可调的挤出式硅胶增材制造，提高成型精度。创新性提出的基于LOG函数的速度规划方法、视觉闭环控制方法，及基于卷绳效应的梯度弹性泡沫和柔性皮肤的制作工艺，应用于康复辅具及口腔矫治等领域。
研究金属丝材多能场协同熔覆机理，构建真空环境下协同熔覆机制，开发真空激光焦耳热增材制造设备，实现小能量输入增材制造体系，实现真空环境下金属丝材多能场协同熔覆。研究旋转铺粉激光增材制造工艺，揭示粉材烧结机理，研制旋转铺粉激光增材制造装备，实现高质量、高精度，高效率的回转零部件增材制造。
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图6 面向口腔领域的3D打印
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图7 柔性传感器制造技术及设备
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图8 激光熔覆制造工艺及设备
