10月21日，在位于永川區(qū)鳳凰湖產(chǎn)業(yè)園的重慶固高科技長江研究院，工程師正在對即將發(fā)往廣州的永川弧焊機器人進行調(diào)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(zhì)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(fā)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(yè)機器人領(lǐng)域創(chuàng)造了關(guān)鍵零部件完全實現(xiàn)國產(chǎn)化的奇跡。
打破國外技術(shù)壟斷
關(guān)鍵零部件全部實現(xiàn)國產(chǎn)化
2013年以來，隨著制造業(yè)企業(yè)“機器換人”步伐日漸加快，中國已連續(xù)4年成為全球最大工業(yè)機器人市場。其中，2016年全國工業(yè)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(lián)合會及市場調(diào)研機構(gòu)的最新數(shù)據(jù)卻表明，目前中國工業(yè)機器人高達70%左右的市場份額被ABB、庫卡、發(fā)那科和安川等國外機器人巨頭搶走。尤其在六軸以上多關(guān)節(jié)機器人領(lǐng)域，國外巨頭的市場份額更是超過了90%，壟斷優(yōu)勢更加明顯。
造成這種現(xiàn)象的原因是：過去數(shù)十年間，工業(yè)機器人的關(guān)鍵核心技術(shù)一直掌握在國外巨頭手中。時至今日，中國企業(yè)及研究機構(gòu)在此領(lǐng)域的技術(shù)整體上尚不成熟，研發(fā)出來的四大關(guān)鍵零部件（減速機、伺服電機、驅(qū)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(chǎn)品。
弧焊機器人“永川”的問世，卻打破了國外巨頭在六軸多關(guān)節(jié)機器人領(lǐng)域的技術(shù)壟斷——其四大關(guān)鍵零部件全部實現(xiàn)了自主研發(fā)，并且整體性能、精度和可靠性均與國際先進水平相當(dāng)，可廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車生產(chǎn)流程中的焊接工藝。
以汽車生產(chǎn)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(shù)要求，焊接時哪怕偏移一毫米，也會嚴重影響汽車的品質(zhì)。不過，m.twshmhelmet.com，弧焊機器人“永川”卻能輕松勝任此類焊接工作——其重復(fù)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(fù)雜的焊接點進行精準(zhǔn)焊接。
協(xié)同研發(fā)
完成看似不可能完成的任務(wù)
這款機器人成功打破國外技術(shù)壟斷，靠的是什么？
“簡單來說，我們靠的是協(xié)同研發(fā)。”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(yè)或研究機構(gòu)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(shù)優(yōu)勢，完成看似不可能完成的任務(wù)。
重慶固高科技長江研究院位于永川區(qū)，是重慶首批新型高端技術(shù)研發(fā)機構(gòu)。其背靠香港科技大學(xué)和深圳固高科技公司，庫卡機器人驅(qū)動器維修，在智能制造領(lǐng)域擁有豐富的行業(yè)資源及技術(shù)人才。目前，該研究院已組建了10個創(chuàng)新研發(fā)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(yōu)勢，成功探索出了一條協(xié)同研發(fā)的新路子——
作為我國工業(yè)自動化領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，深圳固高科技10多年前就已研發(fā)出了工業(yè)機器人的控制器和驅(qū)動器。借助該公司研發(fā)成果，重慶固高科技長江研究院牽頭研發(fā)弧焊機器人“永川”，只需完成減速機和伺服電機的研發(fā)，便能實現(xiàn)四大關(guān)鍵零部件的完全國產(chǎn)化。
然而，這并非易事。就拿減速機來說，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對精度要求極高，庫卡機器人驅(qū)動器維修，國內(nèi)企業(yè)和研究機構(gòu)一直難以突破相關(guān)技術(shù)瓶頸。況且，重慶固高科技長江研究院要研發(fā)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(lǐng)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(shù)進行創(chuàng)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(fā)出來了。隨即，卻又面臨著國內(nèi)外數(shù)控機床都無法生產(chǎn)此類減速機的困境。迫于無奈，南通振康只得自己研發(fā)數(shù)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(chǎn)化難題。再加上深圳固高科技根據(jù)六軸弧焊機器人的特點對原有控制器、驅(qū)動器進行了優(yōu)化，這款機器人的四大關(guān)鍵零部件順利實現(xiàn)了國產(chǎn)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(xié)同研發(fā)——組建專門的研發(fā)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(lǐng)域技術(shù)出類拔萃的“大國工匠”，讓機器人學(xué)習(xí)“大國工匠”的焊接技藝。
機器人學(xué)習(xí)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(tǒng)，讓機器人學(xué)習(xí)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合機器人焊接時傳回的數(shù)據(jù)進行修正、提升。如此反反復(fù)復(fù)試驗，機器人終于學(xué)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(xù)。“我們的目標(biāo)，是要讓它技術(shù)更全面、更精湛。”
由于整體性能不輸給同類進口產(chǎn)品，價格又不到10萬元（相當(dāng)于同類進口產(chǎn)品的一半），尚未最終完成研究的弧焊機器人“永川”，眼下已經(jīng)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(chǎn)企業(yè)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(yù)計2018年實現(xiàn)量產(chǎn)，且年產(chǎn)量將達2000臺。到時，再加上配套產(chǎn)品，年產(chǎn)值將達到1.5億元以上。