我國機器人和高檔數控機床取得新突破

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我國機器人和高檔數控機床取得新突破

《〈中國制造2025〉重點領域技術路線圖(2015 版)》近日發(fā)布。路線圖圍繞經濟社會發(fā)展和國家安全重大需求，選擇10大戰(zhàn)略產業(yè)實現(xiàn)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，高檔數控機床和機器人的發(fā)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。

在機器人領域，到2020年，自主品牌工業(yè)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%，新一代機器人的核心技術取得突破；2025年，形成完善的機器人產業(yè)體系，機器人研發(fā)、制造及系統(tǒng)集成能力力爭達到世界先進水平，新一代機器人樣機研制成功，并實現(xiàn)一定規(guī)模的示范應用。

高檔數控機床實現(xiàn)智能化

高檔數控機床是指具有高速、精密、智能、復合、多軸聯(lián)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(zhàn)略性的特征。

我國已連續(xù)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(yè)機械等重點產業(yè)的快速發(fā)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(zhàn)略性需求和轉型挑戰(zhàn)。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、由單機向包括機器人上下料和在線檢測功能的制造單元和成套系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(yè)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(tǒng)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(yè)發(fā)展的需要，開發(fā)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(fā)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(yè)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(chuàng)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(fā)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(yè)鏈。

在高檔數控系統(tǒng)方面，重點開發(fā)多軸、多通道、高精度插補、動態(tài)補償和智能化編程、具有自監(jiān)控、維護、優(yōu)化、重組等功能的智能型數控系統(tǒng)；提供標準化基礎平臺，允許開發(fā)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(tǒng)。

在高性能功能部件方面，重點開發(fā)20000～40000r/min高速電主軸、多軸聯(lián)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(fā)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(xié)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。

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(zhàn)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(xié)同創(chuàng)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(chuàng)新中心、推進制造工藝與制造裝備的緊密結合。

新一代機器人示范應用

機器人是一種半自主或全自主工作的機器，集現(xiàn)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。機器人包括在制造環(huán)境下應用的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下應用的服務機器人兩大類。其中，服務機器人根據應用環(huán)境不同又分為應用于家庭或直接服務于人的個人/家用服務機器人和應用于特殊環(huán)境的專業(yè)服務機器人。

近年來，我國機器人市場快速發(fā)展。2014年，中國工業(yè)機器人銷量達到5.6萬臺，成為全球第一大工業(yè)機器人市場。養(yǎng)老助殘、救災救援、公共安全等多種型號服務機器人已經開始進入示范應用，清潔機器人、兩輪自平衡車和模型無人機等家用服務機器人已經進入消費市場。預計到2020年工業(yè)機器人銷量將達到15萬臺，保有量達到80萬臺；到2025年工業(yè)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(fā)展目標，2020年，我國基本建成以市場為導向、企業(yè)為主體、產學研用緊密結合的機器人產業(yè)體系。自主品牌工業(yè)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；服務機器人在養(yǎng)老、康復、社會服務、救災救援等領域實現(xiàn)小批量生產及應用；新一代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(guī)模超過百億元、具有國際競爭力的龍頭企業(yè)，打造出5～8個機器人配套產業(yè)集群。

到2025年，形成完善的機器人產業(yè)體系，機器人研發(fā)、制造及系統(tǒng)集成能力力爭達到世界先進水平。自主品牌工業(yè)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；服務機器人實現(xiàn)大批量規(guī)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(xiàn)出口；新一代機器人樣機研制成功，并實現(xiàn)一定規(guī)模的示范應用；有1～2家企業(yè)進入世界前五名。

工業(yè)機器人、服務機器人及新一代機器人是下一步發(fā)展的重點。其中，在工業(yè)機器人領域，要實現(xiàn)多關節(jié)工業(yè)機器人、并聯(lián)機器人、移動機器人的本體開發(fā)及批量生產，使國產工業(yè)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(xiàn)規(guī)模化集成應用。

在服務機器人領域，要重點開發(fā)養(yǎng)老助殘、家政服務、社會公共服務、教育娛樂等消費服務領域機器人；重點開發(fā)醫(yī)療康復機器人、空間機器人、救援機器人、能源安全機器人、無人機等特種機器人。

在新一代機器人領域，要積極研發(fā)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(tài)、復雜作業(yè)使命，可以與人類協(xié)同作業(yè)的新一代機器人。

在關鍵零部件上，要重點研發(fā)機器人專用擺線針輪減速器、諧波減速器、高速高性能機器人控制器、伺服驅動器、高精度機器人專用伺服電機、傳感器等產品。在傳感器上，要重點開發(fā)關節(jié)位置、力矩、視覺、觸覺、光敏、高頻測量、激光位移等傳感器，滿足國內機器人產業(yè)的應用需求。

在關鍵共性技術方面，一是攻克整機技術，以機器人的系列化設計和批量化制造，提高機器人產品的控制性能、人機交互性能和可靠性性能，提高機器人負載/自重比、人機協(xié)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，以突破機器人關鍵零部件、滿足國內市場應用，滿足與人協(xié)作型機器人的關鍵部件需求，滿足新型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，以提升機器人任務重構、偏差自適應調整的能力，提高機器人在人機共存環(huán)境中完成復雜任務的能力，促進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(yè)化應用。推進工業(yè)機器人核心技術研究及應用示范工程，支持工業(yè)機器人核心技術、多工業(yè)機器人協(xié)作技術及智能工業(yè)機器人技術研究，并按照細分行業(yè)推進示范應用。推進服務機器人技術研究及應用示范工程，重點支持醫(yī)療、康復、養(yǎng)老、助殘、救援等社會公共服務機器人的研制，創(chuàng)造良好社會和政策環(huán)境，推進國產產品的示范應用。推進機器人人才培養(yǎng)示范工程，加強機器人相關專業(yè)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，設立機器人教學示范點，培養(yǎng)基礎人才。

在戰(zhàn)略支撐和保障上，《路線圖》建議，編制機器人專項規(guī)劃，支持和推動機器人自主創(chuàng)新能力建設和自主品牌建設，對產業(yè)發(fā)展具有帶動性或突出貢獻的企業(yè)或項目給予獎勵，落實《增強制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃(2015～2017年)》對工業(yè)機器人關鍵技術產業(yè)化項目的支持。建立國家機器人協(xié)同創(chuàng)新中心，開展機器人共性技術和關鍵技術研究。建立國家機器人檢測與評定中心，實現(xiàn)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，推廣機器人評價、認證體系。同時，還要加強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。