力舉3噸重物，實(shí)現(xiàn)7個(gè)自由度靈活運(yùn)動(dòng)，具有視覺識(shí)別技術(shù)，重復(fù)定位精度優(yōu)于0.4毫米，未來有望應(yīng)用在我國航天空間站儀器設(shè)備裝配上……

中信重工研發(fā)的重型磨機(jī)換襯板智能機(jī)器人

日前，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能機(jī)器人”重點(diǎn)專項(xiàng)“液壓重載機(jī)械臂關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用驗(yàn)證”項(xiàng)目在中信重工機(jī)械股份有限公司（以下簡稱中信重工）啟動(dòng)。這次，中信重工將戰(zhàn)略目光放在了更具創(chuàng)新價(jià)值和市場潛力的“重載工業(yè)機(jī)器人”領(lǐng)域。
 

中信重工研發(fā)的機(jī)器人在北京故宮博物院參與消防實(shí)戰(zhàn)演練

從無到有、從有到多、從多到精……記者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近年，中信重工等我市創(chuàng)新型企業(yè)加快進(jìn)軍機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品技術(shù)含量越來越高，機(jī)器人產(chǎn)品正由“洛陽制造”向“洛陽創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變，成為我市高質(zhì)量發(fā)展的生力軍。

中信重工“特種機(jī)器人制造智能化工廠”項(xiàng)目現(xiàn)場

中信重工自主研發(fā)制造的超高壓水射流機(jī)器人首次參與“實(shí)戰(zhàn)”

1 大載重、高精度，國字號(hào)項(xiàng)目瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平

中信重工負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、集成和產(chǎn)品應(yīng)用驗(yàn)證，山東大學(xué)負(fù)責(zé)機(jī)械控制，北京科技大學(xué)負(fù)責(zé)機(jī)械臂路徑規(guī)劃，南京晨光集團(tuán)負(fù)責(zé)液壓馬達(dá)等關(guān)鍵元器件配套……“液壓重載機(jī)械臂關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用驗(yàn)證”項(xiàng)目的研發(fā)陣容，可謂“豪華”級(jí)別。

據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中信重工副總經(jīng)理郝兵介紹，該項(xiàng)目由中信重工牽頭，聯(lián)合山東大學(xué)、天津理工大學(xué)、北京科技大學(xué)、山東交通學(xué)院、中信重工自動(dòng)化公司等8家單位共同承擔(dān)，目前已獲得國家相關(guān)財(cái)政支持。

該項(xiàng)目旨在以液壓重載機(jī)械臂理論研究、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓伺服、智能感知、協(xié)同控制為主線，解決液壓重載機(jī)械臂“剛—柔”耦合多領(lǐng)域建模和冗余液壓重載機(jī)械臂“剛—柔”耦合控制這兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題，推動(dòng)我國在液壓重載特種機(jī)器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用達(dá)到國際先進(jìn)水平。

重載，是該項(xiàng)目最大的關(guān)鍵詞。記者了解到，目前市面上開發(fā)的重載機(jī)器人載重多在200公斤以下。然而，該研發(fā)項(xiàng)目所挑戰(zhàn)的載重為3噸，相當(dāng)于一只機(jī)械臂抓起兩輛SUV汽車！

不僅要抓起，還要抓穩(wěn)、抓準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)智能控制。項(xiàng)目將突破液壓重載機(jī)械臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模技術(shù)、重載條件下液壓機(jī)械臂穩(wěn)定夾持技術(shù)、液壓關(guān)鍵單元技術(shù)、視覺伺服與主動(dòng)安全技術(shù)、液壓重載機(jī)械臂集成技術(shù)等5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在項(xiàng)目實(shí)施中，中信重工將主導(dǎo)建立液壓重載機(jī)械臂試驗(yàn)與測(cè)試平臺(tái)、液壓重載機(jī)械臂“機(jī)電液控”多領(lǐng)域虛擬樣機(jī)平臺(tái)、液壓重載機(jī)械臂“剛—柔”耦合控制試驗(yàn)平臺(tái)等3個(gè)研究平臺(tái)，并研制液壓擺動(dòng)馬達(dá)和智能泵等兩種關(guān)鍵液壓單元產(chǎn)品。

業(yè)界專家指出，從重型機(jī)械到“重載工業(yè)機(jī)器人”，中信重工的新產(chǎn)業(yè)布局與既有產(chǎn)業(yè)具有密切的關(guān)聯(lián)性和持續(xù)性，體現(xiàn)了“智能+”思維和企業(yè)的戰(zhàn)略眼光。

2 根基深厚、準(zhǔn)備充足，中信重工“中標(biāo)”水到渠成

這樣的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，緣何花落中信重工？

去年7月，科技部發(fā)布了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能機(jī)器人”等重點(diǎn)專項(xiàng)2017年度項(xiàng)目申報(bào)指南，“液壓重載機(jī)械臂”位列其中。

中信重工一舉“中標(biāo)”該國家研發(fā)計(jì)劃，離不開多年來在重載機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)積淀。

前不久，一輛重20多噸的金屬龐然大物，從中信重工廠區(qū)出發(fā)，發(fā)往上千公里外的云銅集團(tuán)普朗銅礦現(xiàn)場。這款名叫“重型磨機(jī)換襯板智能機(jī)器人”的產(chǎn)品，是中信重工入圍重載機(jī)器人研發(fā)項(xiàng)目的“敲門磚”。

中信重工高級(jí)工程師胡同海介紹，說這個(gè)金屬龐然大物之前，要先了解礦山球磨機(jī)。礦山球磨機(jī)運(yùn)作類似滾筒洗衣機(jī)，通過滾動(dòng)使磨機(jī)內(nèi)的物料和磨球反復(fù)沖擊，最終達(dá)到破碎的效果。在千萬次沖擊中，磨機(jī)襯板自然成了損耗件，平均70多天就要更換一次。

以往，更換磨機(jī)襯板需要人工配合吊車操作。每塊襯板重2噸以上，一臺(tái)球磨機(jī)的襯板就有上百塊，整個(gè)更換過程不僅繁瑣、耗時(shí)，而且危險(xiǎn)。

為解決這一行業(yè)“痛點(diǎn)”，中信重工自2014年起便介入工業(yè)概念機(jī)器人的研發(fā)，率先開發(fā)出行業(yè)首款重型磨機(jī)換襯板智能機(jī)器人。

“它能像工業(yè)機(jī)器人一樣抓起2.5噸的襯板，更換過程只需工人在旁操作，能顯著降低勞動(dòng)強(qiáng)度。”胡同海說，該機(jī)器人總重約29噸，最長可伸展23米，可通過遙控實(shí)現(xiàn)對(duì)磨機(jī)襯板7個(gè)自由度的取卸和夾裝，從而大大降低襯板更換的人力成本，提高更換效率、安全性和自動(dòng)化水平。

2015年11月，該產(chǎn)品在中國國際工業(yè)博覽會(huì)上一亮相，就引發(fā)了業(yè)界極大的關(guān)注，訂單紛至沓來。

“重型磨機(jī)換襯板智能機(jī)器人為中信重工從事液壓重載機(jī)器人研發(fā)打了‘前站’，儲(chǔ)備了技術(shù)，成為企業(yè)拿下‘液壓重載機(jī)械臂關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用驗(yàn)證’項(xiàng)目的重要原因。”胡同海說。

3 需求廣闊，空間站儀器裝配成應(yīng)用設(shè)想場景

機(jī)械臂自由度不少于6個(gè)，有效工作半徑不小于2.5米，最大夾持負(fù)載不小于3噸，額定負(fù)載下最大運(yùn)動(dòng)速度不小于0.2米/秒，末端重復(fù)定位精度優(yōu)于0.4毫米……科技部發(fā)布的該項(xiàng)目考核指標(biāo)可謂高標(biāo)準(zhǔn)。

“以精度為例，3噸載重、0.4毫米的精度在世界液壓重載機(jī)器人領(lǐng)域都是前所未有的。”胡同海說，中小型機(jī)器人由于是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，較容易實(shí)現(xiàn)高精度控制，液壓驅(qū)動(dòng)重載機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)如此高精度控制，尚需要大量的實(shí)驗(yàn)研究。

然而，這樣的高標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)一旦取得突破，將具有很強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)化推廣價(jià)值。中信重工提出的研發(fā)目標(biāo)是，研制出1臺(tái)7個(gè)自由度的產(chǎn)品樣機(jī)，并在重工領(lǐng)域磨機(jī)襯板安裝、航天領(lǐng)域空間站儀器設(shè)備裝配等方面進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。

據(jù)介紹，航天空間站的裝配，和球磨機(jī)襯板裝配有類似的地方，需要將設(shè)備儀器安裝在筒式空間站殼體內(nèi)部。隨著我國空間站規(guī)模和載重越來越大，人工裝配在效率、精度方面勢(shì)必跟不上發(fā)展需求，需要一種高精度、大載重機(jī)器人產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效裝配，這也成為該項(xiàng)目產(chǎn)品所設(shè)想的應(yīng)用場景之一。

此外，在工業(yè)領(lǐng)域中的重型工件搬運(yùn)、裝配及重型裝備的維護(hù)作業(yè)等工序?qū)χ剌d機(jī)器人的需求同樣廣闊。

胡同海介紹，有了重載高精度機(jī)器人，猶如賦予工人一只靈巧的“巨人之手”。不只是在磨機(jī)襯板更換環(huán)節(jié)，在重工業(yè)的熱處理、鍛造等環(huán)節(jié)，數(shù)噸重鍛件的快速上下料、精細(xì)加工過程中，重載機(jī)器人均可以大展身手。

4 “制造”轉(zhuǎn)“創(chuàng)造”，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展

進(jìn)軍重載機(jī)器人研發(fā)，是中信重工乃至我市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的縮影。

日前，在中信重工伊濱高端電液智能裝備產(chǎn)業(yè)基地車間內(nèi)，生產(chǎn)線上正在組裝十幾臺(tái)紅色特種消防機(jī)器人。時(shí)下，依托國家智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化與新模式應(yīng)用“特種機(jī)器人制造智能化工廠”項(xiàng)目，中信重工正對(duì)特種機(jī)器人生產(chǎn)線進(jìn)行智能化改造。

“我們的最終目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人生產(chǎn)機(jī)器人。”企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，項(xiàng)目投產(chǎn)后，預(yù)計(jì)生產(chǎn)效率可提高30%，能源利用率提高20%，運(yùn)營成本降低30%，產(chǎn)品不良品率降低30%，產(chǎn)品研制周期縮短50%。

采訪期間，記者了解到，中信重工自主研發(fā)制造的超高壓水射流機(jī)器人前不久首次“出征”，參與實(shí)戰(zhàn)。

消防滅火偵察機(jī)器人、危險(xiǎn)場站巡檢機(jī)器人、鐵路列檢機(jī)器人、水下機(jī)器人、超高壓水射流機(jī)器人……近幾年，中信重工的“特種機(jī)器人家族”向著多元化方向快速發(fā)展，涌現(xiàn)出我國首款語音控制消防機(jī)器人等國內(nèi)首創(chuàng)產(chǎn)品。去年，中信重工機(jī)器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)板塊實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)性增長，已經(jīng)成為企業(yè)新的、最大的利潤增長點(diǎn)。

環(huán)顧全市，去年，我市機(jī)器人及智能制造產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)主營業(yè)務(wù)收入突破千億元，同比增長25.2%。今年上半年，全市機(jī)器人產(chǎn)量更是同比增長164%。

洛陽錦東智能科技有限公司研發(fā)的鋼化爐智能擺片機(jī)器人智能化程度行業(yè)領(lǐng)先，洛陽圣瑞智能機(jī)器人有限公司研發(fā)的防腐作業(yè)機(jī)器人填補(bǔ)了國內(nèi)防腐作業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的空白，首臺(tái)國產(chǎn)鋼軌銑磨機(jī)器人在洛陽拓博爾鐵路設(shè)備有限公司下線……不僅僅是中信重工這樣的大國企，我市一批中小民營企業(yè)在高技術(shù)含量機(jī)器人研發(fā)方面也是你追我趕，“首臺(tái)”“填補(bǔ)空白”“行業(yè)領(lǐng)先”成為我市近幾年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高頻關(guān)鍵詞。

中信重工牽頭實(shí)施“重載工業(yè)機(jī)器人”領(lǐng)域國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，無疑給我市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級(jí)打了一針“強(qiáng)心劑”，促使更多企業(yè)專注于技術(shù)創(chuàng)新本身，真正實(shí)現(xiàn)由“機(jī)器”向“機(jī)器人”和“制造”向“創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變，在高質(zhì)量發(fā)展中搶占先機(jī)。