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    打破国外垄断,用中国机器人造中国大船
       《战狼2》中惊鸿一瞥的辽宁舰
     
      百年大船梦
     
      曾经,哥伦布驶着大船发现了美洲;英国通过海上争霸建立日不落帝国;繁盛的大明朝有郑和下西洋;羸弱的清朝列强用坚船利炮打开中国大门……“大船”是一个国家综合实力的象征,关乎军事、经济、科考等领域。北洋惊梦,国外先进的造船技术一直对中国进行封锁,一百多年来,我们的“中国梦”也包含了“大船梦”。
    打破国外垄断,用中国机器人造中国大船
      “海洋地质十号”综合地质调查船在广东东莞出坞下水
     
      近日,据央视报道,国产航母将进入出海前最后一关,很快就能投入实战之中;在热映的电影《战狼2》中也出现了辽宁舰惊鸿一瞥的身影;6月28日,“海洋地质十号”综合地质调查船在广东东莞出坞下水,标志着我国海洋地质综合调查能力跻身世界前列。由我国自主设计建造的“大船”越来越多,我们在为之自豪的同时,背后是无数专家和造船工人的默默付出,除此之外也有机器人的功劳。今天,中国机器人网小编有幸采访到中船重工716所总工程师韩瑜博士来谈谈造船机器人。
     
      大船也要智能制造
     
      七一六研究所创建于1965年5月,是中国船舶重工集团公司(CSIC)所属的一个以军为本、军民结合,集科研、生产、经营为一体的综合性研究所。船舶制造是传统制造业的重要分支,相对于汽车制造行业的大批量计划式生产,船舶行业的制造模式与之有着巨大的差异。
     
      船舶工业是为海洋开发、航运业及国防建设提供技术装备的综合性产业。目前,我国造船基本以人工为主体的大型劳动密集型生产。其中,船体装配中的重要环节焊接是决定船体质量的关键因素。由于中国造船产业对精度的要求提升和人力资源成本上升,使得造船焊接自动化、智能化成为我国造船产业迫切的需求。此前,国外大公司垄断了船舶制造机器人系统,不仅使得船舶制造机器人系统价格昂贵、条件苛刻,而且后续不提供船舶制造机器人系统零部件。再加上我国的智能化自动化水平不足,我国大部分船企造船效率仅是日韩水平的30%。
     
      韩瑜博士告诉中国机器人网小编:目前,我国船舶制造业90%以上的设备制造以人工为主体,基本上没有机器人。而在国外,大部分环节都已经开始用机器人,包括分段的切割焊接、组装基本实现机械化。但是发达国家的造船技术对中国进行了全面封锁,而先进的造船机器人更不可能直接卖给我们国家。
     
      机器人产业已经成为世界各国高度关注的战略性新兴产业。我们国家也正在加大机器人在船舶、飞机、民爆、传感器、仪表等制造行业应用示范的推广力度,提升制造过程的智能化水平。面对呈爆发态势的机器人市场需求,七一六所作为国家重点电子信息工程研究所,紧紧围绕国家战略,瞄准产业前沿,加紧机器人产业布局,抢占技术和市场的最高点。
     
      如何在船舶制造中引入机器人技术,解决船舶焊接(产品库 求购 供应)、喷涂(产品库 求购 供应)、打磨等一系列应用问题,一直是国内船舶制造企业关注的重点。为了配合中船重工更好更高效地造船,716所开展了造船机器人的研发。
    打破国外垄断,用中国机器人造中国大船
      国产航母下水当日,工信部副部长辛国斌参观716所生产车间
     
      打破垄断,做自己的造船机器人
     
      随着“中国制造2025”的推进,中国船舶产业智能化自动化成为中国船舶走向世界的关键命题。在这样的背景下,716研究所开始针对船舶制造机器人系统国外实施技术封锁、国内又急需的问题,发挥自身在自动化控制领域技术和人才优势,于2014年9月立项。
     
      据韩瑜博士介绍:与传统工业机器人不同,在传统工业中,比如汽车工业,是汽车制造原料在动,来配合机器人的工作,而船太大了,是机器人配合船体去工作,这就对机器人的移动性和灵活性有很高的要求。而最大的难度在于大船的焊接是一个中厚板的焊接,本身就是一个很难的技术,在焊接过程中很容易出现过热变形等问题,机器人实现这样的焊接在国外也不容易。而对研究人员来说,需要很高的综合素质,因为造船机器人不光要懂机器人,还要懂船,懂焊接甚至懂材料,是多学科的综合交叉。
     
      即便如此,由韩瑜博士为项目负责人、成员均为国内著名高校毕业的博士硕士团队,他们表现出了高度的责任感和勇于探索的创新精神,历经两年,攻克了机器人设计、机器人感知技术、机器人系统控制和材料焊接工艺4项关键技术,解决了船舱等狭小空间内直线、圆弧、垂直与水平等诸多复杂焊缝全位置连续焊接的世界性难题,开发出拥有自主知识产权的焊接功能和工艺软件包,申报了4项发明专利,在国内著名期刊发表学术论文两篇。
     
      在韩瑜博士的带领下,七一六所申报的“863计划”“大型造船多分段全自主焊接双臂机器人的关键技术与装备”,顺利在国家科技部立项。目前716所已经针对船舶建造研发了三款机器人:船舶小组立焊接机器人,船舶中组立和大组立焊接机器人,以及涂装机器人。而机器人的核心零部件大部分也实现了自主研发。
     
      用中国机器人造中国大船
     
      韩瑜博士说,造船是一件又累又危险的事,造船机器人最大程度减轻了工人的负担,也加快的造船的效率。比如说在小组立焊接机器人可以实现无人化的工作。中组立和大组立焊接机器人大幅度减轻了劳动工人的强度,一个工人一天需要焊八个小时,现在有机器人,只需要早上操作一下机器人,仅仅关注调整机器人工作即可。其次船舶的涂装工作是非常危险的,工人需要搭架子爬到很高的地方,现在有了涂装机器人就可以避免这种危险。
    打破国外垄断,用中国机器人造中国大船
      船舶制造多功能舱室焊接机器人
     
      船舶制造多功能舱室焊接机器人最神奇是其集成了自动寻位与电弧焊跟踪等技术,能按照用户需求,自动对船舶分段焊接场景进行识别,自动驱动工业机器手对船舶分段各重要位置进行焊接,自动识别焊接位置和障碍物,它是具有八个自由度的成套机器人系统,臂展85厘米,体重28公斤;焊接成功率100%,从不返工。而据了解,一般人工焊接返工率均在20至30%左右。
    打破国外垄断,用中国机器人造中国大船
      除锈爬壁机器人
     
      这种机器人可以帮助船舶进行预除锈、祛疤、涂漆处理,用以保护船舶壳体壁面,延长船舶的使用寿命。以一艘船舶分段合拢焊缝的除锈打磨工作为例,在传统的生产方式中,这个工程需要安装脚手架,雇佣四个工人花费一天时间才能完成单条焊缝的打磨。采用爬壁机器人,无需安装脚手架,单人即可完成全部工作,且单条焊缝打磨耗时约为0.5天。
    打破国外垄断,用中国机器人造中国大船
      工作中的造船机器人
     
      可见,自主研发和创新引领,是我国大船建造的关键所在。只有捍卫好海洋的国家,才能在国际舞台上立足。同样的,只有掌握了现代工业核心的国家,才能用工业智造惊艳世界。
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