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我国五金加工机器人取得最新进展
2018-07-07

《<中国制造2025>重点领域技术路线图(2015版)》近日发布。路线图围绕经济社会发展和国家安全重大需求,选择10大战略产业实现重点突破,力争到2025年处于国际领先地位或国际先进水平。作为10大领域之一,高档数控机床和五金加工机器人的发展目标、方向及重点领域明晰。 
  按照《路线图》,在高档数控机床与基础制造装备领域,到2020年,国内市场占有率超过70%;到2025年,高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过80%,总体进入世界强国行列。 
  在五金加工机器人领域,到2020年,自主品牌工业五金加工机器人国内市场占有率达到50%,国产关键零部件国内市场占有率达到50%,新一代五金加工机器人的核心技术取得突破;2025年,形成完善的五金加工机器人产业体系,五金加工机器人研发、制造及系统集成能力力争达到世界先进水平,新一代五金加工机器人样机研制成功,并实现一定规模的示范应用。 
  高档数控机床实现智能化 
  高档数控机床是指具有高速、精密、智能、复合、多轴联动、网络通信等功能的数控机床,基础制造装备是制造各种机器和设备的装备之总称。高档数控机床与基础制造装备包括金属切削加工机床、特种加工机床、铸、锻、焊、热处理等热加工工艺装备、增材制造装备等,具有基础性、通用性和战略性的特征。 
  我国已连续多年成为世界最大的机床装备生产国、消费国和进口国。未来10年,电子与通讯设备、航空航天装备、轨道交通装备、电力装备、汽车、船舶、工程机械与农业机械等重点产业的快速发展以及新材料、新技术的不断进步将对数控机床与基础装备提出新的战略性需求和转型挑战。对数控机床与基础制造装备的需求将由中低档向高档转变、由单机向包括五金加工机器人上下料和在线检测功能的制造单元和成套系统转变、由数字化向智能化转变、由通用机床向量体裁衣的个性化机床转变,电子与通讯设备制造装备将是新的需求热点。 
  为适应市场需求,《路线图》提出的发展目标是,到2020年,高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过70%,数控系统标准型、智能型国内市场占有率分别达到60%、10%,主轴、丝杠、导轨等中高档功能部件国内市场占有率达到50%;到2025年,高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过80%,其中用于汽车行业的机床装备平均无故障时间达到2000小时,精度保持性达到5年;数控系统标准型、智能型国内市场占有率分别达到80%、30%;主轴、丝杠、导轨等中高档功能部件国内市场占有率达到80%;高档数控机床与基础制造装备总体进入世界强国行列。 
  按照《路线图》,在重点产品上,将重点针对航空航天装备、汽车、电子信息设备等重点产业发展的需要,开发高档数控机床、先进成形装备及成组工艺生产线。包括:电子信息设备加工装备、航空航天装备大型结构件制造与装配装备、航空发动机制造关键装备、船舶及海洋工程装备关键制造装备、轨道交通装备关键零部件成套加工装备、汽车关键零部件加工成套装备及生产线、汽车四大工艺总成生产线、大容量电力装备制造装备、工程及农业机械生产线等产品。 
  在增材制造装备领域,将重点突破具有系列原创技术的钛合金、高强合金钢、高强铝合金、高温合金、非金属工程材料与复合材料等高性能大型关键构件高效增材制造工艺、成套装备、专用材料及工程化关键技术,发展激光、电子束、离子束及其它能源驱动的主流工艺装备;攻克材料制备、打印头、智能软件等瓶颈,打造产业链。 
  在高档数控系统方面,重点开发多轴、多通道、高精度插补、动态补偿和智能化编程、具有自监控、维护、优化、重组等功能的智能型数控系统;提供标准化基础平台,允许开发商、不同软硬件模块介入,具有标准接口、模块化、可移植性、可扩展性及可互换性等功能的开放型数控系统。 
  在高性能功能部件方面,重点开发20000~40000r/min高速电主轴、多轴联动主轴头、精密光栅、高速高精度主轴轴承、1~2级滚珠丝杠导轨、定位精度小于6”的转台等,研发高性能功能部件精密加工、成形、检测、装配成套装备。 
  在关键共性技术上,重点攻克数字化协同设计及3D/4D全制造流程仿真技术、精密及超精密机床的可靠性及精度保持技术、复杂型面和难加工材料高效加工及成形技术、100%在线检测技术深圳机械加工机床本身必须具备一定的几何精度、运动精度、传动精度和动态精度。 
  在应用示范工程方面,将开展国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”智能化升级工程、航空航天高端制造装备应用示范工程、汽车轻量化材质关键部件及总成新工艺装备应用示范工程、舰船平面/曲面智能化加工流水线应用示范工程。 
  在战略支撑与保障方面,《路线图》建议,一是组建国家数控机床共性技术协同创新中心,集中解决数字化设计技术、动静热特性试验技术以及可靠性、精度保持性等制约性关键技术。二是组建国家先进成形工艺创新中心、推进制造工艺与制造装备的紧密结合。 
  新一代五金加工机器人示范应用 
  五金加工机器人是一种半自主或全自主工作的机器,集现代制造技术、新型材料技术和信息控制技术为一体,是智能制造的代表性产品。五金加工机器人包括在制造环境下应用的工业五金加工机器人和非制造环境下应用的服务五金加工机器人两大类。其中,服务五金加工机器人根据应用环境不同又分为应用于家庭或直接服务于人的个人/家用服务五金加工机器人和应用于特殊环境的专业服务五金加工机器人。 
  近年来,我国五金加工机器人市场快速发展。2014年,中国工业五金加工机器人销量达到5.6万台,成为全球第一大工业五金加工机器人市场。养老助残、救灾救援、公共安全等多种型号服务五金加工机器人已经开始进入示范应用,清洁五金加工机器人、两轮自平衡车和模型无人机等家用服务五金加工机器人已经进入消费市场。预计到2020年工业五金加工机器人销量将达到15万台,保有量达到80万台;到2025年工业五金加工机器人销量将达到26万台,保有量达到180万台。 
  按照《路线图》设定的发展目标,2020年,我国基本建成以市场为导向、企业为主体、产学研用紧密结合的五金加工机器人产业体系。自主品牌工业五金加工机器人国内市场占有率达到50%,国产关键零部件国内市场占有率达到50%,产品平均无故障时间(MTBF)达到8万小时;服务五金加工机器人在养老、康复、社会服务、救灾救援等领域实现小批量生产及应用;新一代五金加工机器人的核心技术取得突破;培育出2~3家年产万台以上、产值规模超过百亿元、具有国际竞争力的龙头企业,打造出5~8个五金加工机器人配套产业集群。 
  到2025年,形成完善的五金加工机器人产业体系,五金加工机器人研发、制造及系统集成能力力争达到世界先进水平。自主品牌工业五金加工机器人国内市场占有率达到70%以上,国产关键零部件国内市场占有率达到70%,产品主要技术指标达到国外同类水平,平均无故障时间达到国际先进水平;服务五金加工机器人实现大批量规模生产,在人民生活、社会服务和国防建设中开始普及应用,部分产品实现出口;新一代五金加工机器人样机研制成功,并实现一定规模的示范应用;有1~2家企业进入世界前五名。 
  工业五金加工机器人、服务五金加工机器人及新一代五金加工机器人是下一步发展的重点。其中,在工业五金加工机器人领域,要实现多关节工业五金加工机器人、并联五金加工机器人、移动五金加工机器人的本体开发及批量生产,使国产工业五金加工机器人在焊接、搬运、喷涂、加工、装配、检测、清洁生产等方面的实现规模化集成应用。 
  在服务五金加工机器人领域,要重点开发养老助残、家政服务、社会公共服务、教育娱乐等消费服务领域五金加工机器人;重点开发医疗康复五金加工机器人、空间五金加工机器人、救援五金加工机器人、能源安全五金加工机器人、无人机等特种五金加工机器人。 
  在新一代五金加工机器人领域,要积极研发能够满足智能制造需求,特别是与小批量定制、个性化制造、柔性制造相适应的,可以完成动态、复杂作业使命,可以与人类协同作业的新一代五金加工机器人。 
  在关键零部件上,要重点研发五金加工机器人专用摆线针轮减速器、谐波减速器、高速高性能五金加工机器人控制器、伺服驱动器、高精度五金加工机器人专用伺服电机、传感器等产品数控车床加工机床为机电一体化设计,须经培训后才能操作机床。在传感器上,要重点开发关节位置、力矩、视觉、触觉、光敏、高频测量、激光位移等传感器,满足国内五金加工机器人产业的应用需求。 
  在关键共性技术方面,一是攻克整机技术,以五金加工机器人的系列化设计和批量化制造,提升五金加工机器人产品的控制性能、人机交互性能和可靠性性能,提升五金加工机器人负载/自重比、人机协作安全为目标,分阶段开展关键共性技术攻关。二是部件技术,以突破五金加工机器人关键零部件、满足国内市场应用,满足与人协作型五金加工机器人的关键部件需求,满足新型五金加工机器人关键部件需求为目标,分阶段开展关键共性技术攻关。三是集成应用技术,以提升五金加工机器人任务重构、偏差自适应调整的能力,提升五金加工机器人在人机共存环境中完成复杂任务的能力,促进五金加工机器人融入人类生活为目标,分阶段开展关键共性技术攻关。 
  在应用示范工程方面,要推进五金加工机器人关键零部件研制及应用示范工程,支持减速器、控制器、伺服电机及驱动器、传感器等关键零部件的研制及产业化应用。推进工业五金加工机器人核心技术研究及应用示范工程,支持工业五金加工机器人核心技术、多工业五金加工机器人协作技术及智能工业五金加工机器人技术研究,并按照细分行业推进示范应用。推进服务五金加工机器人技术研究及应用示范工程,重点支持医疗、康复、养老、助残、救援等社会公共服务五金加工机器人的研制,创造良好社会和政策环境,推进国产产品的示范应用。推进五金加工机器人人才培养示范工程,加强五金加工机器人相关专业学科建设,加强多学科交叉整合,加强国际交流与学习,加快引进海外高端人才,设立五金加工机器人教学示范点,培养基础人才。 
  在战略支撑和保障上,《路线图》建议,编制五金加工机器人专项规划,支持和推动五金加工机器人自主创新能力建设和自主品牌建设,对产业发展具有带动性或突出贡献的企业或项目给予奖励,落实《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2015~2017年)》对工业五金加工机器人关键技术产业化项目的支持。建立国家五金加工机器人协同创新中心,开展五金加工机器人共性技术和关键技术研究。建立国家五金加工机器人检测与评定中心,实现五金加工机器人及其关键零部件性能检测能力,及可靠性和安全性能评价能力,推广五金加工机器人评价、认证体系。同时,还要加强五金加工机器人基础共性标准、关键技术标准和重点应用标准的研究制定,积极参与国际标准化工作。

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工业五金加工机器人人机协作时代

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