力舉3噸重物，實現(xiàn)7個自由度靈活運動，具有視覺識別技術(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)的重型磨機換襯板智能機器人

日前，國家重點研發(fā)計劃“智能機器人”重點專項“液壓重載機械臂關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用驗證”項目在中信重工機械股份有限公司（以下簡稱中信重工）啟動。這次，中信重工將戰(zhàn)略目光放在了更具創(chuàng)新價值和市場潛力的“重載工業(yè)機器人”領(lǐng)域。
 

中信重工研發(fā)的機器人在北京故宮博物院參與消防實戰(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)加快進軍機器人產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品技術(shù)含量越來越高，機器人產(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“特種機器人制造智能化工廠”項目現(xiàn)場

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

1 大載重、高精度，國字號項目瞄準(zhǔn)國際先進水平

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

據(jù)項目負(fù)責(zé)人、中信重工副總經(jīng)理郝兵介紹，該項目由中信重工牽頭，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、中信重工自動化公司等8家單位共同承擔(dān)，目前已獲得國家相關(guān)財政支持。

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

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

不僅要抓起，還要抓穩(wěn)、抓準(zhǔn)，實現(xiàn)智能控制。項目將突破液壓重載機械臂機構(gòu)設(shè)計與建模技術(shù)、重載條件下液壓機械臂穩(wěn)定夾持技術(shù)、液壓關(guān)鍵單元技術(shù)、視覺伺服與主動安全技術(shù)、液壓重載機械臂集成技術(shù)等5項關(guān)鍵技術(shù)。在項目實施中，中信重工將主導(dǎo)建立液壓重載機械臂試驗與測試平臺、液壓重載機械臂“機電液控”多領(lǐng)域虛擬樣機平臺、液壓重載機械臂“剛—柔”耦合控制試驗平臺等3個研究平臺，并研制液壓擺動馬達(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，從重型機械到“重載工業(yè)機器人”，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

這樣的國家重點研發(fā)計劃，緣何花落中信重工？

去年7月，科技部發(fā)布了國家重點研發(fā)計劃“智能機器人”等重點專項2017年度項目申報指南，“液壓重載機械臂”位列其中。

中信重工一舉“中標(biāo)”該國家研發(fā)計劃，離不開多年來在重載機器人領(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普朗銅礦現(xiàn)場。這款名叫“重型磨機換襯板智能機器人”的產(chǎn)品，是中信重工入圍重載機器人研發(fā)項目的“敲門磚”。

中信重工高級工程師胡同海介紹，說這個金屬龐然大物之前，要先了解礦山球磨機。礦山球磨機運作類似滾筒洗衣機，通過滾動使磨機內(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，更換磨機襯板需要人工配合吊車操作。每塊襯板重2噸以上，一臺球磨機的襯板就有上百塊，整個更換過程不僅繁瑣、耗時，而且危險。

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

“它能像工業(yè)機器人一樣抓起2.5噸的襯板，更換過程只需工人在旁操作，能顯著降低勞動強度。”胡同海說，該機器人總重約29噸，最長可伸展23米，可通過遙控實現(xiàn)對磨機襯板7個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、安全性和自動化水平。

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

“重型磨機換襯板智能機器人為中信重工從事液壓重載機器人研發(fā)打了‘前站’，儲備了技術(shù)，成為企業(yè)拿下‘液壓重載機械臂關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用驗證’項目的重要原因。”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

機械臂自由度不少于6個，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)載下最大運動速度不小于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器人領(lǐng)域都是前所未有的。”胡同海說，中小型機器人由于是電機驅(qū)動，較容易實現(xiàn)高精度控制，液壓驅(qū)動重載機器人要實現(xiàn)如此高精度控制，尚需要大量的實驗研究。

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

據(jù)介紹，航天空間站的裝配，和球磨機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、精度方面勢必跟不上發(fā)展需求，需要一種高精度、大載重機器人產(chǎn)品實現(xiàn)高效裝配，這也成為該項目產(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、裝配及重型裝備的維護作業(yè)等工序?qū)χ剌d機器人的需求同樣廣闊。

胡同海介紹，有了重載高精度機器人，猶如賦予工人一只靈巧的“巨人之手”。不只是在磨機襯板更換環(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，重載機器人均可以大展身手。

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

進軍重載機器人研發(fā)，是中信重工乃至我市機器人產(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紅色特種消防機器人。時下，依托國家智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化與新模式應(yīng)用“特種機器人制造智能化工廠”項目，中信重工正對特種機器人生產(chǎn)線進行智能化改造。

“我們的最終目標(biāo)就是實現(xiàn)機器人生產(chǎn)機器人。”企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，項目投產(chǎn)后，預(yù)計生產(chǎn)效率可提高30%，能源利用率提高20%，運營成本降低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器人前不久首次“出征”，參與實戰(zhàn)。

消防滅火偵察機器人、危險場站巡檢機器人、鐵路列檢機器人、水下機器人、超高壓水射流機器人……近幾年，中信重工的“特種機器人家族”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器人等國內(nèi)首創(chuàng)產(chǎn)品。去年，中信重工機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)板塊實現(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。

環(huán)顧全市，去年，我市機器人及智能制造產(chǎn)業(yè)實現(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器人智能化程度行業(yè)領(lǐng)先，洛陽圣瑞智能機器人有限公司研發(fā)的防腐作業(yè)機器人填補了國內(nèi)防腐作業(yè)機器人領(lǐng)域的空白，首臺國產(chǎn)鋼軌銑磨機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)含量機器人研發(fā)方面也是你追我趕，“首臺”“填補空白”“行業(yè)領(lǐng)先”成為我市近幾年機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高頻關(guān)鍵詞。

中信重工牽頭實施“重載工業(yè)機器人”領(lǐng)域國家重點研發(fā)計劃，無疑給我市機器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級打了一針“強心劑”，促使更多企業(yè)專注于技術(shù)創(chuàng)新本身，真正實現(xiàn)由“機器”向“機器人”和“制造”向“創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變，在高質(zhì)量發(fā)展中搶占先機。