機器人“永川”的國產化突圍之路

 

　　10月21日，在位于永川區鳳凰湖產業園的重慶固高科技長江研究院，工程師正在對即將發往廣州的永川弧焊機器人進行調試。記者 張錦輝 攝

 

　　火花飛濺、強光閃爍、噼噼啪啪聲驟起，瞬間打破了實驗室里的寧靜。抬眼看去，只見一條粗大的“手臂”拿著一把焊槍，正繞著一個圓柱體形狀的鋁合金汽車零部件畫著圓圈。大約30秒后，一塊餅狀鋁合金就焊接在了圓柱體形狀的鋁合金零部件上面。

 

　　“兩個部件焊接牢固，焊接面平整、飽滿、圓潤，比高級焊工焊得還好！”一名年輕的研究人員拿著焊接成品，興奮地向其他同事說道。

 

　　高質量完成這次焊接的，不是焊工，而是一臺“身體”紅黑相間，“手臂”呈銀灰色的六軸弧焊機器人。

 

　　“這臺弧焊機器人由重慶固高科技長江研究院牽頭研發而成，名字叫‘永川’。”11月30日，重慶固高科技長江研究院總工程師李萬隆喜滋滋地向重慶日報記者介紹，它除了有著高超的焊接技藝外，還在工業機器人領域創造了關鍵零部件完全實現國產化的奇跡。

 

　　打破國外技術壟斷

 

　　2013年以來，隨著制造業企業“機器換人”步伐日漸加快，中國已連續4年成為全球最大工業機器人市場。其中，2016年全國工業機器人銷量達到8.9萬臺，同比增長26.6%。

 

　　然而，國際機器人聯合會及市場調研機構的最新數據卻表明，目前中國工業機器人高達70%左右的市場份額被ABB、庫卡、發那科和安川等國外機器人巨頭搶走。尤其在六軸以上多關節機器人領域，國外巨頭的市場份額更是超過了90%，壟斷優勢更加明顯。

 

　　造成這種現象的原因是：過去數十年間，工業機器人的關鍵核心技術一直掌握在國外巨頭手中。時至今日，中國企業及研究機構在此領域的技術整體上尚不成熟，研發出來的四大關鍵零部件（減速機、伺服電機、驅動器和控制器），在性能、精度和可靠性方面普遍不敵國外巨頭的同類產品。

 

　　弧焊機器人“永川”的問世，卻打破了國外巨頭在六軸多關節機器人領域的技術壟斷——其四大關鍵零部件全部實現了自主研發，并且整體性能、精度和可靠性均與國際先進水平相當，可廣泛應用于汽車、摩托車生產流程中的焊接工藝。

 

　　以汽車生產流程中的焊接工藝為例，這門看似簡單的活兒，有著非常精密的技術要求，焊接時哪怕偏移一毫米，也會嚴重影響汽車的品質。不過，弧焊機器人“永川”卻能輕松勝任此類焊接工作——其重復定位精度（繞一圈又返回原點的精度）達到了0.05毫米，同時，在以每分鐘2米的速度運動時，軌跡控制精度（沿直線或圓弧運動的精度）能達到0.3毫米-0.5毫米。如此一來，就能夠確保其對各類復雜的焊接點進行精準焊接。

 

　　協同研發

 

　　“簡單來說，我們靠的是協同研發。”李萬隆給出了答案。同時，他也談了自己最大的感悟：一家企業或研究機構能力有限，但如果大家攜起手來共同努力，就能夠充分利用各自的技術優勢，完成看似不可能完成的任務。

 

　　重慶固高科技長江研究院位于永川區，是重慶首批新型高端技術研發機構。其背靠香港科技大學和深圳固高科技公司，在智能制造領域擁有豐富的行業資源及技術人才。目前，該研究院已組建了10個創新研發團隊，吸引了全國各地50余名專家博士、180余名科研人員加盟。近兩年來，該研究院依托這種優勢，成功探索出了一條協同研發的新路子——

 

　　作為我國工業自動化領域的龍頭企業，深圳固高科技10多年前就已研發出了工業機器人的控制器和驅動器。借助該公司研發成果，重慶固高科技長江研究院牽頭研發弧焊機器人“永川”，只需完成減速機和伺服電機的研發，便能實現四大關鍵零部件的完全國產化。

 

　　然而，這并非易事。就拿減速機來說，由于其結構復雜、對精度要求極高，國內企業和研究機構一直難以突破相關技術瓶頸。況且，重慶固高科技長江研究院要研發的是一款六軸弧焊機器人，需要六個不同尺寸、類型的減速機，難度更大。

 

　　怎么辦？重慶固高科技長江研究院找到了在減速機領域深耕多年的南通振康焊接機電有限公司（下稱南通振康），雙方一拍即合。研究過程中，南通振康充分利用自身已有技術進行創新，重慶固高科技長江研究院則為其在研究人才方面提供了有力支撐。

 

　　通力合作之下，減速機圖紙和模型研發出來了。隨即，卻又面臨著國內外數控機床都無法生產此類減速機的困境。迫于無奈，南通振康只得自己研發數控機床。最終，成功解決了這一難題。

 

　　通過同樣的合作模式，重慶固高科技長江研究院也解決了伺服電機的國產化難題。再加上深圳固高科技根據六軸弧焊機器人的特點對原有控制器、驅動器進行了優化，這款機器人的四大關鍵零部件順利實現了國產化。

 

　　“大國工匠”傳授技藝

 

　　機器人青出于藍而勝于藍

 

　　但事情并沒有完。“既然是焊接機器人，就得千方百計賦予它高超的焊接技藝。”李萬隆說。

 

　　重慶固高科技長江研究院的做法，依舊是協同研發——組建專門的研發團隊和焊接實驗室，從北京請來一名在航空航天材料焊接領域技術出類拔萃的“大國工匠”，讓機器人學習“大國工匠”的焊接技藝。

 

　　機器人學習焊接技藝的流程很有趣：“大國工匠”先演示各類材料的焊接工藝，其后，研究人員將焊接工藝進行編碼并輸入機器人控制系統，讓機器人學習。在此基礎上，結合機器人焊接時傳回的數據進行修正、提升。如此反反復復試驗，機器人終于學會了焊接技藝。

 

　　“可以說，弧焊機器人‘永川’傳承了‘大國工匠’的焊接技藝，卻又青出于藍而勝于藍。”李萬隆告訴重慶日報記者，目前，這款機器人已掌握了焊接鋁合金、碳鋼和不銹鋼等多種材料的各類弧焊工藝。并且，研究人員對其焊接工藝方面的研究仍在繼續。“我們的目標，是要讓它技術更全面、更精湛。”

 

　　由于整體性能不輸給同類進口產品，價格又不到10萬元（相當于同類進口產品的一半），尚未最終完成研究的弧焊機器人“永川”，眼下已經拿到了天津、安徽合肥、四川成都以及重慶等地多家汽車生產企業的近百臺訂單。

 

　　對于弧焊機器人“永川”的未來，重慶固高科技長江研究院充滿了期待和信心——預計2018年實現量產，且年產量將達2000臺。到時，再加上配套產品，年產值將達到1.5億元以上。