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我國五金加工機器人取得最新進展
2018-07-07

《<中國制造2025>重點領域技術路線圖(2015版)》近日發布。路線圖圍繞經濟社會發展和國家安全重大需求,選擇10大戰略產業實現重點突破,力爭到2025年處于國際領先地位或國際先進水平。作為10大領域之一,高檔數控機床和五金加工機器人的發展目標、方向及重點領域明晰。 
  按照《路線圖》,在高檔數控機床與基礎制造裝備領域,到2020年,國內市場占有率超過70%;到2025年,高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過80%,總體進入世界強國行列。 
  在五金加工機器人領域,到2020年,自主品牌工業五金加工機器人國內市場占有率達到50%,國產關鍵零部件國內市場占有率達到50%,新一代五金加工機器人的核心技術取得突破;2025年,形成完善的五金加工機器人產業體系,五金加工機器人研發、制造及系統集成能力力爭達到世界先進水平,新一代五金加工機器人樣機研制成功,并實現一定規模的示范應用。 
  高檔數控機床實現智能化 
  高檔數控機床是指具有高速、精密、智能、復合、多軸聯動、網絡通信等功能的數控機床,基礎制造裝備是制造各種機器和設備的裝備之總稱。高檔數控機床與基礎制造裝備包括金屬切削加工機床、特種加工機床、鑄、鍛、焊、熱處理等熱加工工藝裝備、增材制造裝備等,具有基礎性、通用性和戰略性的特征。 
  我國已連續多年成為世界最大的機床裝備生產國、消費國和進口國。未來10年,電子與通訊設備、航空航天裝備、軌道交通裝備、電力裝備、汽車、船舶、工程機械與農業機械等重點產業的快速發展以及新材料、新技術的不斷進步將對數控機床與基礎裝備提出新的戰略性需求和轉型挑戰。對數控機床與基礎制造裝備的需求將由中低檔向高檔轉變、由單機向包括五金加工機器人上下料和在線檢測功能的制造單元和成套系統轉變、由數字化向智能化轉變、由通用機床向量體裁衣的個性化機床轉變,電子與通訊設備制造裝備將是新的需求熱點。 
  為適應市場需求,《路線圖》提出的發展目標是,到2020年,高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過70%,數控系統標準型、智能型國內市場占有率分別達到60%、10%,主軸、絲杠、導軌等中高檔功能部件國內市場占有率達到50%;到2025年,高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過80%,其中用于汽車行業的機床裝備平均無故障時間達到2000小時,精度保持性達到5年;數控系統標準型、智能型國內市場占有率分別達到80%、30%;主軸、絲杠、導軌等中高檔功能部件國內市場占有率達到80%;高檔數控機床與基礎制造裝備總體進入世界強國行列。 
  按照《路線圖》,在重點產品上,將重點針對航空航天裝備、汽車、電子信息設備等重點產業發展的需要,開發高檔數控機床、先進成形裝備及成組工藝生產線。包括:電子信息設備加工裝備、航空航天裝備大型結構件制造與裝配裝備、航空發動機制造關鍵裝備、船舶及海洋工程裝備關鍵制造裝備、軌道交通裝備關鍵零部件成套加工裝備、汽車關鍵零部件加工成套裝備及生產線、汽車四大工藝總成生產線、大容量電力裝備制造裝備、工程及農業機械生產線等產品。 
  在增材制造裝備領域,將重點突破具有系列原創技術的鈦合金、高強合金鋼、高強鋁合金、高溫合金、非金屬工程材料與復合材料等高性能大型關鍵構件高效增材制造工藝、成套裝備、專用材料及工程化關鍵技術,發展激光、電子束、離子束及其它能源驅動的主流工藝裝備;攻克材料制備、打印頭、智能軟件等瓶頸,打造產業鏈。 
  在高檔數控系統方面,重點開發多軸、多通道、高精度插補、動態補償和智能化編程、具有自監控、維護、優化、重組等功能的智能型數控系統;提供標準化基礎平臺,允許開發商、不同軟硬件模塊介入,具有標準接口、模塊化、可移植性、可擴展性及可互換性等功能的開放型數控系統。 
  在高性能功能部件方面,重點開發20000~40000r/min高速電主軸、多軸聯動主軸頭、精密光柵、高速高精度主軸軸承、1~2級滾珠絲杠導軌、定位精度小于6”的轉臺等,研發高性能功能部件精密加工、成形、檢測、裝配成套裝備。 
  在關鍵共性技術上,重點攻克數字化協同設計及3D/4D全制造流程仿真技術、精密及超精密機床的可靠性及精度保持技術、復雜型面和難加工材料高效加工及成形技術、100%在線檢測技術深圳機械加工機床本身必須具備一定的幾何精度、運動精度、傳動精度和動態精度。 
  在應用示范工程方面,將開展國家科技重大專項“高檔數控機床與基礎制造裝備”智能化升級工程、航空航天高端制造裝備應用示范工程、汽車輕量化材質關鍵部件及總成新工藝裝備應用示范工程、艦船平面/曲面智能化加工流水線應用示范工程。 
  在戰略支撐與保障方面,《路線圖》建議,一是組建國家數控機床共性技術協同創新中心,集中解決數字化設計技術、動靜熱特性試驗技術以及可靠性、精度保持性等制約性關鍵技術。二是組建國家先進成形工藝創新中心、推進制造工藝與制造裝備的緊密結合。 
  新一代五金加工機器人示范應用 
  五金加工機器人是一種半自主或全自主工作的機器,集現代制造技術、新型材料技術和信息控制技術為一體,是智能制造的代表性產品。五金加工機器人包括在制造環境下應用的工業五金加工機器人和非制造環境下應用的服務五金加工機器人兩大類。其中,服務五金加工機器人根據應用環境不同又分為應用于家庭或直接服務于人的個人/家用服務五金加工機器人和應用于特殊環境的專業服務五金加工機器人。 
  近年來,我國五金加工機器人市場快速發展。2014年,中國工業五金加工機器人銷量達到5.6萬臺,成為全球第一大工業五金加工機器人市場。養老助殘、救災救援、公共安全等多種型號服務五金加工機器人已經開始進入示范應用,清潔五金加工機器人、兩輪自平衡車和模型無人機等家用服務五金加工機器人已經進入消費市場。預計到2020年工業五金加工機器人銷量將達到15萬臺,保有量達到80萬臺;到2025年工業五金加工機器人銷量將達到26萬臺,保有量達到180萬臺。 
  按照《路線圖》設定的發展目標,2020年,我國基本建成以市場為導向、企業為主體、產學研用緊密結合的五金加工機器人產業體系。自主品牌工業五金加工機器人國內市場占有率達到50%,國產關鍵零部件國內市場占有率達到50%,產品平均無故障時間(MTBF)達到8萬小時;服務五金加工機器人在養老、康復、社會服務、救災救援等領域實現小批量生產及應用;新一代五金加工機器人的核心技術取得突破;培育出2~3家年產萬臺以上、產值規模超過百億元、具有國際競爭力的龍頭企業,打造出5~8個五金加工機器人配套產業集群。 
  到2025年,形成完善的五金加工機器人產業體系,五金加工機器人研發、制造及系統集成能力力爭達到世界先進水平。自主品牌工業五金加工機器人國內市場占有率達到70%以上,國產關鍵零部件國內市場占有率達到70%,產品主要技術指標達到國外同類水平,平均無故障時間達到國際先進水平;服務五金加工機器人實現大批量規模生產,在人民生活、社會服務和國防建設中開始普及應用,部分產品實現出口;新一代五金加工機器人樣機研制成功,并實現一定規模的示范應用;有1~2家企業進入世界前五名。 
  工業五金加工機器人、服務五金加工機器人及新一代五金加工機器人是下一步發展的重點。其中,在工業五金加工機器人領域,要實現多關節工業五金加工機器人、并聯五金加工機器人、移動五金加工機器人的本體開發及批量生產,使國產工業五金加工機器人在焊接、搬運、噴涂、加工、裝配、檢測、清潔生產等方面的實現規模化集成應用。 
  在服務五金加工機器人領域,要重點開發養老助殘、家政服務、社會公共服務、教育娛樂等消費服務領域五金加工機器人;重點開發醫療康復五金加工機器人、空間五金加工機器人、救援五金加工機器人、能源安全五金加工機器人、無人機等特種五金加工機器人。 
  在新一代五金加工機器人領域,要積極研發能夠滿足智能制造需求,特別是與小批量定制、個性化制造、柔性制造相適應的,可以完成動態、復雜作業使命,可以與人類協同作業的新一代五金加工機器人。 
  在關鍵零部件上,要重點研發五金加工機器人專用擺線針輪減速器、諧波減速器、高速高性能五金加工機器人控制器、伺服驅動器、高精度五金加工機器人專用伺服電機、傳感器等產品數控車床加工機床為機電一體化設計,須經培訓后才能操作機床。在傳感器上,要重點開發關節位置、力矩、視覺、觸覺、光敏、高頻測量、激光位移等傳感器,滿足國內五金加工機器人產業的應用需求。 
  在關鍵共性技術方面,一是攻克整機技術,以五金加工機器人的系列化設計和批量化制造,提升五金加工機器人產品的控制性能、人機交互性能和可靠性性能,提升五金加工機器人負載/自重比、人機協作安全為目標,分階段開展關鍵共性技術攻關。二是部件技術,以突破五金加工機器人關鍵零部件、滿足國內市場應用,滿足與人協作型五金加工機器人的關鍵部件需求,滿足新型五金加工機器人關鍵部件需求為目標,分階段開展關鍵共性技術攻關。三是集成應用技術,以提升五金加工機器人任務重構、偏差自適應調整的能力,提升五金加工機器人在人機共存環境中完成復雜任務的能力,促進五金加工機器人融入人類生活為目標,分階段開展關鍵共性技術攻關。 
  在應用示范工程方面,要推進五金加工機器人關鍵零部件研制及應用示范工程,支持減速器、控制器、伺服電機及驅動器、傳感器等關鍵零部件的研制及產業化應用。推進工業五金加工機器人核心技術研究及應用示范工程,支持工業五金加工機器人核心技術、多工業五金加工機器人協作技術及智能工業五金加工機器人技術研究,并按照細分行業推進示范應用。推進服務五金加工機器人技術研究及應用示范工程,重點支持醫療、康復、養老、助殘、救援等社會公共服務五金加工機器人的研制,創造良好社會和政策環境,推進國產產品的示范應用。推進五金加工機器人人才培養示范工程,加強五金加工機器人相關專業學科建設,加強多學科交叉整合,加強國際交流與學習,加快引進海外高端人才,設立五金加工機器人教學示范點,培養基礎人才。 
  在戰略支撐和保障上,《路線圖》建議,編制五金加工機器人專項規劃,支持和推動五金加工機器人自主創新能力建設和自主品牌建設,對產業發展具有帶動性或突出貢獻的企業或項目給予獎勵,落實《增強制造業核心競爭力三年行動計劃(2015~2017年)》對工業五金加工機器人關鍵技術產業化項目的支持。建立國家五金加工機器人協同創新中心,開展五金加工機器人共性技術和關鍵技術研究。建立國家五金加工機器人檢測與評定中心,實現五金加工機器人及其關鍵零部件性能檢測能力,及可靠性和安全性能評價能力,推廣五金加工機器人評價、認證體系。同時,還要加強五金加工機器人基礎共性標準、關鍵技術標準和重點應用標準的研究制定,積極參與國際標準化工作。

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工業五金加工機器人人機協作時代

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