振動抑制技術在哪裡

『壹』 中國製造2025在機器人領域的重點有些什麼

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人，是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智慧技術制定的原則綱領行動。

工業機器人的典型應用包括焊接、刷漆、組裝、採集和放置（例如包裝、碼垛和SMT）、產品檢測和測試等，具有高效性、持久性、高效率和准確性。

工業機器人是先進製造業的關鍵支撐裝備。大力發展工業機器人產業，對於打造中國製造新優勢，推動工業轉型升級，加快製造強國建設具有重要意義。

發展工業機器人，要重點打造四種基本能力，五種關鍵零部件，六種標志性產品。

四項基礎能力

一、機器人共性關鍵技術

在工業領域，共性關鍵技術大致可分為兩類：

1.工業機器人關鍵技術：重點突破高性能工業機器人工業設計、運動控制、精確參數辨識補償、協同作業與調度、示教/編程等關鍵技術。

2.新一代機器人技術：重點開展人工智慧、機器人深度學習等基礎前沿技術研究，突破機器人通用控制軟體平台、人機共存、安全控制、高集成一體化關節、靈巧手等核心技術。

為加強共性關鍵技術研究，《機器人產業發展規劃（2016－2020年）》強調，針對智能製造和工業轉型升級對工業機器人的需求，重點突破制約我國機器人發展的共性關鍵技術。積極跟蹤機器人未來發展趨勢，提早布局新一代機器人技術的研究。

二、機器人創新中心

《機器人產業發展規劃（2016－2020年）》強調，充分利用和整合現有科技資源和研發力量，組建面向全行業的機器人創新中心，打造政產學研用緊密結合的協同創新載體。

重點圍繞人工智慧、感知與識別、機構與驅動、控制與交互等，開展基礎和共性關鍵技術研究，深入開展高端製造業領域的前沿基礎研究和應用基礎研究，推進科技成果的轉移擴散和商業化應用，強化國際交流與合作，培養機器人專業研發設計人才。

三、機器人產業標准

《機器人產業發展規劃（2016－2020年）》強調，要發揮企業參與制修訂標準的積極性，研究制訂一批機器人國家標准、行業標准和團體標准，主要包括機器人用RV減速機通用技術條件等通用技術標准、機器人整機電磁兼容技術要求和試驗方法等檢測標准、工業機器人編程和操作圖形用戶介面等通信控制標准、設計平台標准和噴塗機器人系統應用規范等應用標准。

四、國家機器人檢測與評定中心

《機器人產業發展規劃（2016－2020年）》強調，建立並完善以國家機器人檢測與評定中心為代表的機器人檢驗與認證機構，面向機器人整機及關鍵功能部件兩方面內容開展檢測與評定工作。

整機性能評價包括：安全、性能、環境適應性、噪音水平、電磁兼容性、可靠性及測控軟體評價等；

功能部件檢測評定包括：零件質量、零部件安全及性能、雜訊、環境適應性、材質和介面等。

五種關鍵零部件

一、高精密減速器

精密減速器，在機械傳動領域是連接動力源和執行機構之間的中間裝置，通常它把電動機、內燃機等高速運轉的動力通過輸入軸上的小齒輪，嚙合輸出軸上的大齒輪，從而達到降低轉速，增加轉矩的目的。

沒有減速器，機器人關節臂就不能正常運轉。

精密減速機根據精度可分為標准精度和高精度；根據用途可分為軍用和民用；根據運行的環境可分為標准環境、低溫環境、清潔室環境和真空環境。

目前國際上具備大規模生產能力且產品性能可靠的RV減速器製造企業較少，全球絕大多數市場份額已被日本企業占據。國產減速器價格雖然便宜，供貨期短，但產品性能與國外產品存在較大差距。因此，國產減速器大多隻能供給中、低端機器人使用，無法滿足高端機器人市場需求。

為此，《機器人發展規劃》明確，通過發展高強度耐磨材料技術、加工工藝優化技術、高速潤滑技術、高精度裝配技術、可靠性，探索壽命檢測技術以及新型傳動機理，發展適合機器人應用的高效率、低重量、長期免維護的系列化減速器。

二、高性能機器人專用伺服電機和驅動器

伺服電機作為控制系統中的執行元件，是影響機器人工作性能的主要因素之一。機器人伺服系統由伺服電機、伺服驅動器、指令機構三大部分構成，伺服電機是執行機構，就是靠它來實現運動的，伺服驅動器是伺服電機的功率電源，指令機構是發脈沖或者給速度用於配合伺服驅動器正常工作的。

目前，高啟動轉矩、大轉矩、低慣量的交、直流伺服電動機在工業機器人中得到廣泛的應用。國產伺服電機在以下方面仍需突破：

一是外形普遍較長，外觀粗糙，很難應用在一些高檔機器人上面。

二是信號接插件的可靠性需要改進，而且需要朝小型化、高密度化以及與伺服電機本體的集成設計的方向優化，方便安裝、調試、更換。

三是另一項核心技術——高精度的編碼器，尤其機器人上用的多圈絕對值編碼器，嚴重依賴進口，是制約我國高檔機器人發展的很大瓶頸。

四是缺失基礎性研究，包括絕對值編碼器技術、高端電機的產業化製造技術等等。

五是伺服系統各部分產業協同不夠，導致伺服電機和驅動系統整體性能難以發揮。

伺服電機不僅直接關乎國內機器人企業的市場競爭力，長遠來看，對於整個中國機器人產業的發展具有戰略意義。為此《機器人發展規劃》特別強調，通過高磁性材料優化、一體化優化設計、加工裝配工藝優化等技術的研究，提高伺服電機的效率，降低功率損失，實現高功率密度。發展高力矩直接驅動電機、盤式中空電機等機器人專用電機。

三、高速高性能控制器

指揮機器人工作的是人類嗎？不，是控制器。工業機器人控制器主要控制機器人在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡，操作順序及動作的時間等。

控制器是發布命令的「決策機構」，是自動化工廠的大腦。掌握控制器的主導權，相當於控制了機器人的性能。在中國，四大家族的控制器市場佔比為53%，其中，發那科佔比16%，庫卡佔比14%，ABB機器人佔比12%。而國產品牌控制器市場佔比不及16%，可見在中國控制器領域，國產程度較低。

目前國產控制器市場主要存在以下問題：

1、國產控制器可控制的機器人類型齊全，但在操作精度、穩定性、響應速度、易用性等方面還有很大的進步空間。

2、機器人本體和零部件綁定效應強，一般成熟的機器人企業都能實現本體和核心零部件的自主研發和掌控，因此，國產單純做控制器的企業難以突圍。

3、國產控制器性價比高，這個既是優勢也是劣勢，優勢是可佔領對機器人精度要求不高的中低端市場和新興領域；劣勢主要表現在對於高端市場，道阻且長。

為此，《機器人發展規劃》特別強調，通過高性能關節伺服、振動抑制技術、慣量動態補償技術、多關節高精度運動解算及規劃等技術的發展，提高高速變負載應用過程中的運動精度，改善動態性能。發展並掌握開放式控制器軟體開發平台技術，提高機器人控制器可擴展性、可移植性和可靠性。

四、感測器

感測器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並將其按一定規律轉換成電信號或者其他可供測量的信號輸出，以滿足信息傳輸、處理、儲存、顯示、記錄、控制等要求。

工業機器人的准確操作取決於對其自身狀態、操作對象及作業環境的准確認識，這種認識正是通過感測器實現的。

由於行業起步晚、競爭壓力大，我國感測器發展依然面臨三大困境。

首先是關鍵技術尚未突破。感測器的設計技術囊括了多種學科、理論、材料和工藝知識，突破起來十分困難，目前，在人才匱乏、研發成本高昂、企業惡性競爭激烈的情況下，我國還沒有突破感測器一些共性關鍵技術。

其次是產業化能力不足。國內感測器產品不配套且不成系列，重復生產、惡性競爭多發，使得產品可靠性較差、低端偏移較為嚴重，只能長期依賴國外進口。

再次是資源不集中。目前我國感測器企業有1600餘家，但大都以小微企業為主，盈利能力不強，缺乏技術引領的龍頭企業，最終導致資金、技術、企業布局、產業結構、市場等方面都變現出分散的狀態，資源得不到有效集中，產業發展也遲遲無法走向成熟。

為此，《機器人發展規劃》特別強調重點開發關節位置、力矩、視覺、觸覺等感測器，滿足機器人產業的應用需求。

五、末端執行器

末端執行器指的是任何一個連接在機器人邊緣（關節）具有一定功能的工具。這可能包含機器人抓手，機器人工具快換裝置，機器人碰撞感測器，機器人旋轉連接器，機器人壓力工具，順從裝置，機器人噴塗槍，機器人毛刺清理工具，機器人弧焊焊槍，機器人電焊焊槍等等。機器人末端執行器通常被認為是機器人的外圍設備，機器人的附件，機器人工具，手臂末端工具（EOA）。

隨著工業機器人快速發展，末端執行器也獲得了龐大的應用與發展空間。為此，《機器人發展規劃》特別強調，要重點開發抓取與操作功能的多指靈巧手和具有快換功能的夾持器等末端執行器，滿足機器人產業的應用需求。

六大標志性機器人

中國製造業想要實現智能製造，不僅需要開發、應用多種多樣的工業機器人，更要加快發展以全自主編程智能工業機器人、人機協作機器人為代表的六大標志性工業機器人，推進工業機器人向中高端邁進。

1.全自主編程智能工業機器人

根據《機器人產業發展規劃》的相關規定，滿足智能製造及先進製造業發展的全自主編程工業機器人，自由度要在6以上，適應工件尺寸范圍在1m*1m*0.3m以上。該類工業機器人需要具備智能工藝專家系統，自動獲取信息，生成作業程序（全過程非示教，自動編程時間小於1秒），以滿足噴塗、拋光、打磨等復雜的作業要求。

2.弧焊機器人

弧焊機器人即用於自動弧焊的工業機器人，其組成原理與點焊機器人基本相同，主要應用於各類汽車零部件的焊接生產。弧焊機器人通常由機器人本體、控制系統、示教器、焊接電源、焊槍、焊接夾具、安全防護設施等多個部分組成。

在向中高端升級的過程中，弧焊機器人要廣泛應用焊縫軌跡電弧跟蹤、高壓接觸感知、焊縫坡口寬度電弧跟蹤等多種關鍵技術，集中研發6自由度多關節機器人，達到中厚板弧焊機器人額定負載≥10kg，薄板弧焊機器人額定負載6kg等技術指標。

3.人機協作機器人

人機協作機器人是與人類在共同工作空間中有近距離互動的機器人，是當下工業機器人領域的發展重點。以往大部分的工業機器人是自動作業或是在有限的導引下作業，不需要考慮和人類近距離互動。而隨著工業4.0越來越近，人與機器攜手合作、發揮各自的專長，也就越來越必要，越來越迫切了。

面向未來智造趨勢的人機協作機器人，應是6自由度以上的多關節機器人，自重負載比小於4，重復定位精度±0.05mm，力控精度<5N，碰撞安全監測響應時間<0.3s，選配本體感應皮膚的整臂安全感應距離<1cm，防護等級IP54。應適用於柔性、靈活度和精準度要求較高的行業（如電子、醫葯、精密儀器等），同時滿足更多工業生產中的操作需要。

4.重載AGV

AGV即無人搬運車(Automated Guided vehicle)的簡稱。通過裝備自動化導引裝置，AGV可以沿規定路徑行駛，並完成物料搬運與安全保護，可代替叉車及拖車等傳統搬運設備，實現少人化乃至無人化操作。

AGV機器人具有極高的工作效率，不僅大大降低了人工成本，也極大地減少了工作中的意外事故，因此在工業領域異常火熱，也是未來智能製造領域必不可少的搬運裝備。

在促進工業機器人邁向中高端領域的過程中，重載機器人是一大標志性產品。根據《機器人發展規劃》，重載AGV的指標有以下幾項——

驅動方式：全輪驅動；最大負載能力40000Kg；最大速度：直線20m/min；轉彎半徑：2m；輔助磁導航精度：±10mm；防碰裝置：激光防碰；舉升裝置：車體自舉升；舉升行程：最大100mm。

5.雙臂機器人

隨著現代製造業不斷向智能製造方向邁進，單臂機器人的局限性越來越明顯，不能完成的工作任務、不能適應工作場景越來越多。在此情況下，雙臂機器人應運而生。雙臂雙動力器人模仿了人體雙臂的協作原理、具備雙臂分別操作功能。雙臂甚至多臂協作機器人，完美適應並有效促進了智能製造，實現了機器與人的完美協同、共存共享。

根據《機器人產業發展規劃》，雙臂機器人的核心指標包括以下幾個方面——

每個單臂6自由度以上，關節轉動速度≥±180°/s，雙臂平均功耗<500W，擁有雙臂碰撞檢測的路徑規劃功能，集成雙目視覺定位誤差<1mm，2指/3指柔性手爪行程≥50mm，抓取力≥30N，重復定位精度±0.05mm，適用於3C電子等行業的零件組裝產線。

6.真空（潔凈）機器人

真空（潔凈）機器人是一種在真空環境下工作的機器人，主要應用於半導體工業中，實現晶圓在真空腔室內的傳輸。研發真空機器人的關鍵技術包括真空環境下傳動潤滑、直驅控制、動態偏差檢測與校正及碰撞檢測與保護等。

真空機械手通用性強、用量大、受限制、難進口，是制約半導體裝備整機的研發進度和整機產品競爭力的關鍵部件，當下已成為嚴重製約我國半導體設備整機裝備製造的「卡脖子」問題。

根據相關政策標准，符合我國智能製造確實的真空機器人，應滿足真空最大負載15kg，潔凈最大負載210kg，重復定位精度±0.05～0.1mm等核心指標。