[01612672]弧焊机器人装备关键技术研发与应用

项目属机电一体化技术领域，涉及工业机器人技术、机器人控制技术、焊接工艺与设备技术。当前国外弧焊机器人应用相当普遍，已形成以弧焊机器人为核心的各种自动化焊接生产线，而中国仅相当于日本20世纪80年代焊接自动化率的水平，与中国作为一个焊接大国的地位极不相称。如何发展中国独立自主的弧焊机器人技术及其成套自动化生产线一直是摆在国人面前的一个难题。2004年，在江苏省十五攻关项目“网络化焊接机器人研制”的资助下，东南大学研发出开放式网络化的6轴工业机器人控制器(基于工控机与PMAC控制器)。随后(2005年)组成该项目组，充分发挥昆山华恒在焊接装备制造、东南大学在机器人控制、华中科技大学在机器人机构设计、江苏科技大学在焊接工艺方面的优势，至2007年初研制出具有完全自主知识产权的“昆山一号”6轴弧焊机器人及成套装备。同年获江苏省科技成果转化专项“焊接机器人成套装备”资助。2005年来，项目组①在弧焊机器人本体关键技术方面攻克了控制器体系结构、高精度插补、多轴协调、安全控制和机构设计、焊接工艺等关键技术难题，研制出具有完全自主知识产权的“昆山一号”6轴弧焊机器人，达到国际先进水平；②在弧焊机器人作业系统(装备)关键技术方面针对工程机械等大型焊接件，攻克了焊缝纠偏、焊接机器人与变位机协调控制、离线编程等关键技术难题，开发出了具有完全自主知识产权的弧焊机器人成套装备系列产品，达到国际先进水平。同时，昆山华恒在合作高校的技术支持下，将弧焊机器人成套装备应用于工程与矿山机械、船舶、机车制造和航空航天、军工等行业，填补了多项国内空白(国内第一条工程机械机器人焊接生产线，国内第一条“船用管-管、管-法兰机器人焊接生产线”、国内第一台装甲车底盘整体焊接装备系统，等等)。4年来(2007-2010年),昆山华恒累计销售机器人成套设备430台套(主要应用单位有三一集团、徐工集团、龙工集团、玉柴重工、中国一重、上海路桥、山东矿机、上海外高桥船厂、江南造船厂、大同电力机车、航天长征机械、上海航天设备制造总厂、北方车辆厂)，其中应用于工程、矿山机械制造的“中厚焊钢结构件”弧焊机器人成套装备占国内市场之首(约占30%市场)，成为国内弧焊机器人成套装备制造的龙头企业。仅统计昆山华恒、三一集团、徐工集团、上海外高桥船厂等4家应用单位，2008-2010年获经济效益10亿元。此外，昆山华恒制造的弧焊机器人成套装备，不但价格低(仅为国外同类同质量产品的1/3价格，极具市场竞争力)，而且很好解决了国产材料工件公差大的难题，焊接质量超出国外进口自动化焊接设备(注外国公司制造的应用于工程、矿山机械焊接的机器人成套装备仅用于外资企业)，极大提高了中国工程、矿山机械等民用制造业的焊接自动化的水平与国际竞争能力。而自主研发的弧焊机器人成套装备还应用于中国航空、航天与军用制造业，完全可以替代进口设备，提高了国防建设的安全，社会效益显著。围绕该项目，申请专利60余项(其中发明专利32项)，已授权近30项(其中发明专利7项)；获软件著作权22项；围绕该项目，发表学术论文59篇，其中SCI收录4篇，EI收录30篇。