中國青年網

手的靈活性決定了人類成為這個星球上的主導物種,。智能制造同樣離不開一把好“手”,。如今，工業(yè)機器人就是人們雙手的延伸,，它們是粗活細活都能干的全能選手,。海底沉管的銜接，“超級焊匠”一出手就能搞定,；加工光學模具的工業(yè)母機可以做到“天衣無縫”,；扛大梁的機器人手臂上，真的有一個“太陽系”嗎,？給超級水利工程做全息體檢和局部手術的究竟又是何方“圣手”,？

用機器人焊接世界超級工程

讓焊接更高效、更精準,、更可靠

深中通道雙向八車道,，沉管直徑比港珠澳大橋沉管還要大，每個沉管重達9000噸,，相當于一艘中型航母,，32個管節(jié)沉管鋪就一條海底隧道，這又將是一個世界超級工程,。

在深中通道沉管鋼殼的制造基地,，一根新的沉管即將開始建造,，它采用的是三明治結構。

顧名思義,，“三明治”結構就是用內外兩層鋼板造出巨型鋼殼,，然后在兩層鋼板的隔艙之間進行混凝土澆筑。

然而,，巨型鋼殼全靠焊接,，每個沉管鋼殼的焊縫總長度超過300公里，假如用人工焊接,，一個沉管鋼殼就需要超過1000名焊接工人，工期長達12個月,。如果32根管節(jié)焊接都靠人工,，顯然是無法按時完成的任務。這次,，工程師決定啟用機器人焊接,。

機器人測量鋼板尺寸和位置，大腦根據數據迅速發(fā)出指令,，焊槍上的激光感應器跟蹤識別焊縫,，實時糾偏。

假如工人來焊接,，至少需要焊接6到8道,，而機器人一氣呵成，堪比“超級焊匠”,。

廣船國際有限公司深中通道項目GK01合同段項目經理部總工程師 龍漢新：焊同樣的工作量的話,，原來我們要18個焊工，現在可能只要4個焊工,。而且機器人焊出來的質量比較穩(wěn)定,。

碼頭上，制造完成的沉管鋼殼正在駁運上船,。一個管節(jié),，頂面面積相當于14個標準籃球場大小。巨型斷面的平整度達到4毫米之內,，如此高的精度世界罕見,。

水輪機組維修機器人

為41歲的葛洲壩做修復手術

葛洲壩，萬里長江上的第一座大型水電站,，2022年迎來它的41歲生日,。

轉輪是發(fā)電機組的“心臟”，水流推動轉輪旋轉,，將盡可能多的能量轉化為電能,。正常運行時，轉輪表面平滑如瓷，但洶涌的江水帶來能量的同時,，也帶來泥沙猛烈沖擊轉輪表面,，留下凹凸不平的劃痕，嚴重影響轉輪的健康,。

41歲的葛洲壩,，即將迎來一次脫胎換骨的“大手術”。

靠人工,，維修一臺水輪機組至少要3周,，多修一天就要少發(fā)360萬度電。這一次,，大修的任務交給了機器人,。

把機器人安裝在水輪機轉輪室的內壁上，讓它在復雜的葉輪間,，沿著曲面一邊攀爬,，一邊工作。而且打磨精度要達到微米級,，比醫(yī)生整容還要難,。

機器人原位檢修大型水輪機組，全世界都沒有先例,。第一代水輪機組維修機器人表現如何,，大家拭目以待。

2小時20分鐘,，機器人將兩塊近1平方米的內壁修復完畢,。核準顯示，機器人重復定位精度達到0.06毫米,，加工表面粗糙度不到1微米,，比要求提高了三倍。

狹小的空間里,，機器人猶如飛檐走壁的蜘蛛俠,，輕松完成轉輪內壁和頂部葉片的維修。一臺機器人24小時就能完成10個人一周的維修工作,。

2022年5月18日,，轉輪維修完成，比預計時間提前了30天,。智能化解決方案,，讓葛洲壩煥發(fā)出了新的活力。

五軸數控機床行云流水

鉛筆筆尖上雕出電吉他

一個加工面型精度達到微米級,、表面粗糙度Ra10納米以內的光學模具零件,，要實現批量制造,，人手無法勝任，需要借助精密的數控機床,。

加工這個精密件需要用到9把刀,，每把刀都存在微米級的偏差，失之毫厘,，謬以千里,，破解刀具尺寸誤差的難題，不斷接近國際精密加工領域的最高標準,。

工件加工的凹凸面配合間隙達到了5微米以內,，相當于一張A4紙厚度的二十分之一，真正做到了嚴絲合縫,。

調整好的五軸數控機床就像一雙藝術家的手,，在面積只有10.35平方毫米的鉛筆筆尖上，雕刻出了一把精致的電吉他,。只有數控機床的軸運動精度達到微米級，才能做到如此行云流水,。

十五年前,，自主研發(fā)的數控系統(tǒng)在國產機床市場的占有率還不足1%，而現在,，已經提高到了31.9%,。

國產大負載機器人

每1分鐘就能完成一輛轎車后側圍板的制造

安徽蕪湖的汽車廠里，26臺國產大負載機器人正在生產汽車后側圍板,，這些機器人手腕部可以負載210公斤,，它們精準抓取、上料,、自動識別焊縫進行焊接,，每1分鐘就能完成一輛轎車后側圍板的制造。

如今,，全球約三分之一的工業(yè)機器人都應用在汽車廠,。但是，縱觀中國120家汽車廠,，90%以上的機器人都是國外進口,。如果不能實現自主可控，會對整個產業(yè)影響深遠,，國內科研人員要補上這個環(huán)節(jié),。

大負載機器人最難攻克的就是精度。今天,，這臺210公斤大負載機器人的重復定位精度已經達到了0.072毫米,，向0.06毫米的國際一流標準又靠近了一步,。

中國生產工業(yè)機器人的企業(yè)有數百家，但是,，能夠批量生產100公斤以上大負載多關節(jié)機器人的國內公司不超過10家,。

大負載機器人，這是中國機器人企業(yè)亟待翻越的一座高山,。

精度保持性達到0.3弧分

中國人終于可以生產出高精度的RV減速機

在工業(yè)生產中,，能挑大梁的機器人往往需要負重50公斤以上，這些頂梁柱的肘關節(jié)必須要用載荷更大的RV減速機,。

中國工業(yè)機器人一年的產量已經達到44萬臺,。但是，長久以來,，70%的RV減速機都是外資品牌,。

2015年，北京工業(yè)大學教授張躍明決定向這一國內空白技術發(fā)起挑戰(zhàn),。

打開RV減速機,，里面就像一個太陽系，既有太陽輪,，也有行星輪,。這就是RV減速機的擺線行星輪，它們就像圍繞太陽的行星,，既有自轉也有公轉,，自轉一圈的同時公轉40圈，通過多組行星運動實現精密傳動,，把電機的高速轉動降下來,，同時增大轉矩，驅動機器人手臂旋轉,。

擺線行星輪是RV減速機里的核心部件,，擺線行星輪一般有39個齒，每個齒的廓線形狀必須保持一致,，稍有誤差就會影響整個RV減速機的傳動精度,。

經過上萬次的反復優(yōu)化，一套獨特的擺線行星輪修形設計方法形成了,，保證39個齒形的廓線誤差控制在4微米以內,。

經過十萬次的測試， RV減速機的精度保持性達到了0.3弧分,，徹底解決了磨損嚴重的問題,。跨過嚴苛的微米制造,，中國人終于可以生產出高精度的RV減速機,。

“中國機械臂”驚艷太空

炫酷堪比變形金剛

2022年11月17日,，神舟十四號航天員出艙執(zhí)行任務。這是中國空間站T字構型完成后的首次出艙活動,。

和三位宇航員密切協(xié)同的是兩條“神奇”的機械臂,。

大機械臂名叫“天和機械臂”，承載力可達25噸,，堪稱中國空間站的“大力士”,。

小機械臂名叫“問天機械臂”，雖然承載力只有3噸,，但十分靈活,。

天和機械臂有兩根臂桿，7個活動關節(jié),，展開長度10.2米,。這么長的一個機械臂，要在零重力環(huán)境下,，移動范圍覆蓋所有作業(yè)區(qū)域,，精度還必須達到5厘米以內。

研發(fā)團隊一籌莫展的時候,，一位工程師用圓規(guī)畫圖,，猛然受到啟發(fā)。就像圓規(guī)一樣,，他們也讓大型機械臂的兩只手當“腳”，互為支點,，交替切換向前移動,，實現爬行轉移。

年輕的中國工程師們,，打破常規(guī),，獨具創(chuàng)新，讓天和機械臂執(zhí)行任務的精度達到毫米級,，出色完成天舟貨運艙抓取和艙段在軌轉位,，被網友們稱作“百變金剛”。

中國開展太空機械臂的研發(fā)比國際上晚了40年,，但是我們的進步速度卻讓世界為之驚嘆,。

（來源：央視財經）