力舉3噸重物，實現7個自由度靈活運動，具有視覺識別技術，重復定位精度優于0.4毫米，未來有望應用在我國航天空間站儀器設備裝配上……

中信重工研發的重型磨機換襯板智能機器人

日前，國家重點研發計劃“智能機器人”重點專項“液壓重載機械臂關鍵技術研究與應用驗證”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，中信重工將戰略目光放在了更具創新價值和市場潛力的“重載工業機器人”領域。
 

中信重工研發的機器人在北京故宮博物院參與消防實戰演練

從無到有、從有到多、從多到精……記者調查發現，近年，中信重工等我市創新型企業加快進軍機器人產業，產品技術含量越來越高，機器人產品正由“洛陽制造”向“洛陽創造”轉變，成為我市高質量發展的生力軍。

中信重工“特種機器人制造智能化工廠”項目現場

中信重工自主研發制造的超高壓水射流機器人首次參與“實戰”

1 大載重、高精度，國字號項目瞄準國際先進水平

中信重工負責結構設計、集成和產品應用驗證，山東大學負責機械控制，北京科技大學負責機械臂路徑規劃，南京晨光集團負責液壓馬達等關鍵元器件配套……“液壓重載機械臂關鍵技術研究與應用驗證”項目的研發陣容，可謂“豪華”級別。

據項目負責人、中信重工副總經理郝兵介紹，該項目由中信重工牽頭，聯合山東大學、天津理工大學、北京科技大學、山東交通學院、中信重工自動化公司等8家單位共同承擔，目前已獲得國家相關財政支持。

該項目旨在以液壓重載機械臂理論研究、機構設計、液壓伺服、智能感知、協同控制為主線，解決液壓重載機械臂“剛—柔”耦合多領域建模和冗余液壓重載機械臂“剛—柔”耦合控制這兩個關鍵科學問題，推動我國在液壓重載特種機器人領域的研究和應用達到國際先進水平。

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

不僅要抓起，還要抓穩、抓準，實現智能控制。項目將突破液壓重載機械臂機構設計與建模技術、重載條件下液壓機械臂穩定夾持技術、液壓關鍵單元技術、視覺伺服與主動安全技術、液壓重載機械臂集成技術等5項關鍵技術。在項目實施中，中信重工將主導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和智能泵等兩種關鍵液壓單元產品。

業界專家指出，從重型機械到“重載工業機器人”，中信重工的新產業布局與既有產業具有密切的關聯性和持續性，體現了“智能+”思維和企業的戰略眼光。

2 根基深厚、準備充足，中信重工“中標”水到渠成

這樣的國家重點研發計劃，緣何花落中信重工？

去年7月，科技部發布了國家重點研發計劃“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”該國家研發計劃，離不開多年來在重載機器人領域的技術積淀。

前不久，一輛重20多噸的金屬龐然大物，從中信重工廠區出發，發往上千公里外的云銅集團普朗銅礦現場。這款名叫“重型磨機換襯板智能機器人”的產品，是中信重工入圍重載機器人研發項目的“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，通過滾動使磨機內的物料和磨球反復沖擊，最終達到破碎的效果。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“痛點”，中信重工自2014年起便介入工業概念機器人的研發，率先開發出行業首款重型磨機換襯板智能機器人。

“它能像工業機器人一樣抓起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，該產品在中國國際工業博覽會上一亮相，就引發了業界極大的關注，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打了‘前站’，儲備了技術，成為企業拿下‘液壓重載機械臂關鍵技術研究與應用驗證’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用設想場景

機械臂自由度不少于6個，有效工作半徑不小于2.5米，最大夾持負載不小于3噸，額定負載下最大運動速度不小于0.2米/秒，末端重復定位精度優于0.4毫米……科技部發布的該項目考核指標可謂高標準。

“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域都是前所未有的。”胡同海說，中小型機器人由于是電機驅動，較容易實現高精度控制，液壓驅動重載機器人要實現如此高精度控制，尚需要大量的實驗研究。

然而，這樣的高標準指標一旦取得突破，將具有很強的產業化推廣價值。中信重工提出的研發目標是，研制出1臺7個自由度的產品樣機，并在重工領域磨機襯板安裝、航天領域空間站儀器設備裝配等方面進行應用驗證。

據介紹，航天空間站的裝配，和球磨機襯板裝配有類似的地方，需要將設備儀器安裝在筒式空間站殼體內部。隨著我國空間站規模和載重越來越大，人工裝配在效率、精度方面勢必跟不上發展需求，需要一種高精度、大載重機器人產品實現高效裝配，這也成為該項目產品所設想的應用場景之一。

此外，在工業領域中的重型工件搬運、裝配及重型裝備的維護作業等工序對重載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節，在重工業的熱處理、鍛造等環節，數噸重鍛件的快速上下料、精細加工過程中，重載機器人均可以大展身手。

4 “制造”轉“創造”，機器人產業邁向高質量發展

進軍重載機器人研發，是中信重工乃至我市機器人產業高質量發展的縮影。

日前，在中信重工伊濱高端電液智能裝備產業基地車間內，生產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準化與新模式應用“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線進行智能化改造。

“我們的最終目標就是實現機器人生產機器人。”企業相關負責人介紹，項目投產后，預計生產效率可提高30%，能源利用率提高20%，運營成本降低30%，產品不良品率降低30%，產品研制周期縮短50%。

采訪期間，記者了解到，中信重工自主研發制造的超高壓水射流機器人前不久首次“出征”，參與實戰。

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展，涌現出我國首款語音控制消防機器人等國內首創產品。去年，中信重工機器人及智能裝備產業板塊實現了爆發性增長，已經成為企業新的、最大的利潤增長點。

環顧全市，去年，我市機器人及智能制造產業實現主營業務收入突破千億元，同比增長25.2%。今年上半年，全市機器人產量更是同比增長164%。

洛陽錦東智能科技有限公司研發的鋼化爐智能擺片機器人智能化程度行業領先，洛陽圣瑞智能機器人有限公司研發的防腐作業機器人填補了國內防腐作業機器人領域的空白，首臺國產鋼軌銑磨機器人在洛陽拓博爾鐵路設備有限公司下線……不僅僅是中信重工這樣的大國企，我市一批中小民營企業在高技術含量機器人研發方面也是你追我趕，“首臺”“填補空白”“行業領先”成為我市近幾年機器人產業發展的高頻關鍵詞。

中信重工牽頭實施“重載工業機器人”領域國家重點研發計劃，無疑給我市機器人產業快速發展、轉型升級打了一針“強心劑”，促使更多企業專注于技術創新本身，真正實現由“機器”向“機器人”和“制造”向“創造”的轉變，在高質量發展中搶占先機。