机器人“永川”的国产化突围之路

时间:2017-12-08 06:45:53 来源:重庆日报 性质:转载 作者:重庆日报【推荐给朋友

  10月21日,在位于永川区凤凰湖产业园的重庆固高科技长江研究院,工程师正在对即将发往广州的永川弧焊机器人进行调试。

    火花飞溅、强光闪烁、噼噼啪啪声骤起,瞬间打破了实验室里的宁静。抬眼看去,只见一条粗大的“手臂”拿着一把焊枪,正绕着一个圆柱体形状的铝合金汽车零部件画着圆圈。大约30秒后,一块饼状铝合金就焊接在了圆柱体形状的铝合金零部件上面。

    “两个部件焊接牢固,焊接面平整、饱满、圆润,比高级焊工焊得还好!”一名年轻的研究人员拿着焊接成品,兴奋地向其他同事说道。

    高质量完成这次焊接的,不是焊工,而是一台“身体”红黑相间,“手臂”呈银灰色的六轴弧焊机器人。

    “这台弧焊机器人由重庆固高科技长江研究院牵头研发而成,名字叫‘永川’。”11月30日,重庆固高科技长江研究院总工程师李万隆喜滋滋地向重庆日报记者介绍,它除了有着高超的焊接技艺外,还在工业机器人领域创造了关键零部件完全实现国产化的奇迹。

    打破国外技术垄断

    关键零部件全部实现国产化

    2013年以来,随着制造业企业“机器换人”步伐日渐加快,中国已连续4年成为全球最大工业机器人市场。其中,2016年全国工业机器人销量达到8.9万台,同比增长26.6%。

    然而,国际机器人联合会及市场调研机构的最新数据却表明,目前中国工业机器人高达70%左右的市场份额被ABB、库卡、发那科和安川等国外机器人巨头抢走。尤其在六轴以上多关节机器人领域,国外巨头的市场份额更是超过了90%,垄断优势更加明显。

    造成这种现象的原因是:过去数十年间,工业机器人的关键核心技术一直掌握在国外巨头手中。时至今日,中国企业及研究机构在此领域的技术整体上尚不成熟,研发出来的四大关键零部件(减速机、伺服电机、驱动器和控制器),在性能、精度和可靠性方面普遍不敌国外巨头的同类产品。

    弧焊机器人“永川”的问世,却打破了国外巨头在六轴多关节机器人领域的技术垄断——其四大关键零部件全部实现了自主研发,并且整体性能、精度和可靠性均与国际先进水平相当,可广泛应用于汽车、摩托车生产流程中的焊接工艺。

    以汽车生产流程中的焊接工艺为例,这门看似简单的活儿,有着非常精密的技术要求,焊接时哪怕偏移一毫米,也会严重影响汽车的品质。不过,弧焊机器人“永川”却能轻松胜任此类焊接工作——其重复定位精度(绕一圈又返回原点的精度)达到了0.05毫米,同时,在以每分钟2米的速度运动时,轨迹控制精度(沿直线或圆弧运动的精度)能达到0.3毫米-0.5毫米。如此一来,就能够确保其对各类复杂的焊接点进行精准焊接。

    协同研发

    完成看似不可能完成的任务

    这款机器人成功打破国外技术垄断,靠的是什么?

    “简单来说,我们靠的是协同研发。”李万隆给出了答案。同时,他也谈了自己最大的感悟:一家企业或研究机构能力有限,但如果大家携起手来共同努力,就能够充分利用各自的技术优势,完成看似不可能完成的任务。

    重庆固高科技长江研究院位于永川区,是重庆首批新型高端技术研发机构。其背靠香港科技大学和深圳固高科技公司,在智能制造领域拥有丰富的行业资源及技术人才。目前,该研究院已组建了10个创新研发团队,吸引了全国各地50余名专家博士、180余名科研人员加盟。近两年来,该研究院依托这种优势,成功探索出了一条协同研发的新路子——

    作为我国工业自动化领域的龙头企业,深圳固高科技10多年前就已研发出了工业机器人的控制器和驱动器。借助该公司研发成果,重庆固高科技长江研究院牵头研发弧焊机器人“永川”,只需完成减速机和伺服电机的研发,便能实现四大关键零部件的完全国产化。

    然而,这并非易事。就拿减速机来说,由于其结构复杂、对精度要求极高,国内企业和研究机构一直难以突破相关技术瓶颈。况且,重庆固高科技长江研究院要研发的是一款六轴弧焊机器人,需要六个不同尺寸、类型的减速机,难度更大。

    怎么办?重庆固高科技长江研究院找到了在减速机领域深耕多年的南通振康焊接机电有限公司(下称南通振康),双方一拍即合。研究过程中,南通振康充分利用自身已有技术进行创新,重庆固高科技长江研究院则为其在研究人才方面提供了有力支撑。

    通力合作之下,减速机图纸和模型研发出来了。随即,却又面临着国内外数控机床都无法生产此类减速机的困境。迫于无奈,南通振康只得自己研发数控机床。最终,成功解决了这一难题。

    通过同样的合作模式,重庆固高科技长江研究院也解决了伺服电机的国产化难题。再加上深圳固高科技根据六轴弧焊机器人的特点对原有控制器、驱动器进行了优化,这款机器人的四大关键零部件顺利实现了国产化。

    “大国工匠”传授技艺

    机器人青出于蓝而胜于蓝

    但事情并没有完。“既然是焊接机器人,就得千方百计赋予它高超的焊接技艺。”李万隆说。

    重庆固高科技长江研究院的做法,依旧是协同研发——组建专门的研发团队和焊接实验室,从北京请来一名在航空航天材料焊接领域技术出类拔萃的“大国工匠”,让机器人学习“大国工匠”的焊接技艺。

    机器人学习焊接技艺的流程很有趣:“大国工匠”先演示各类材料的焊接工艺,其后,研究人员将焊接工艺进行编码并输入机器人控制系统,让机器人学习。在此基础上,结合机器人焊接时传回的数据进行修正、提升。如此反反复复试验,机器人终于学会了焊接技艺。

    “可以说,弧焊机器人‘永川’传承了‘大国工匠’的焊接技艺,却又青出于蓝而胜于蓝。”李万隆告诉重庆日报记者,目前,这款机器人已掌握了焊接铝合金、碳钢和不锈钢等多种材料的各类弧焊工艺。并且,研究人员对其焊接工艺方面的研究仍在继续。“我们的目标,是要让它技术更全面、更精湛。”

    由于整体性能不输给同类进口产品,价格又不到10万元(相当于同类进口产品的一半),尚未最终完成研究的弧焊机器人“永川”,眼下已经拿到了天津、安徽合肥、四川成都以及重庆等地多家汽车生产企业的近百台订单。

    对于弧焊机器人“永川”的未来,重庆固高科技长江研究院充满了期待和信心——预计2018年实现量产,且年产量将达2000台。到时,再加上配套产品,年产值将达到1.5亿元以上。

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