【正文】 第三章 產(chǎn)品需求分析和 建設(shè) 的必要性 產(chǎn)品需求分析 美國是工業(yè)機(jī)器人的誕生地，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)。 世界上的機(jī)器人供應(yīng)商分為日系和歐系。到 1980年兼并 Trallfa 噴漆機(jī)器人公司后，其機(jī)器人產(chǎn)品趨于完備。年產(chǎn)量達(dá)到一萬臺左右。我國也發(fā)射了人造衛(wèi)星。“七五”期間，國家投入資金，對工業(yè)機(jī)器人及其零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點(diǎn)焊、弧焊和 搬運(yùn)機(jī)器人 。從市場占有率來 說，更無法相提并論。在政策扶持下，以機(jī)器人為核心的智能裝備制造業(yè)將迎來前所未有的市場機(jī)遇。 根據(jù)日本政府 20xx年指定的一份計(jì)劃，日本 2050年工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到 兆日元，擁有百萬工業(yè)機(jī)器人。機(jī)器人能提供穩(wěn)定的高效率與高質(zhì)量的產(chǎn)品，尤其在生產(chǎn)節(jié)拍高的自動化生產(chǎn)線和惡劣的環(huán)境中，人無法取代機(jī)器人。 國際機(jī)器人聯(lián)合會預(yù)測，到 20xx 年中國將成為全球最大的機(jī)器人市場。 長期以來，由于我國人口眾多、勞動力價(jià)格低廉、生產(chǎn)技術(shù)水平又相對落后，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用受到了很大限制。其中工業(yè)機(jī)器人的投入使用尤為明顯，一個(gè)機(jī)器人能代替至少 5 名工人的工作量，而且從工作效率和質(zhì)量方面都有大幅的提高。 31 在中國南方城市東莞的一座工廠里，一排排的長方形箱子看上去如同宇航員的休息艙。在廣東這個(gè)工業(yè)省份的其他工廠，通常能見到成千上萬名工人在工作臺上埋頭苦干，生產(chǎn)包括 iPhone 和跑鞋在內(nèi)的 諸多產(chǎn)品。 歸納起來，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場具有如下特征： 1)國內(nèi)汽車業(yè)的高速發(fā)展有力促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人市場的發(fā)展，自20xx 年，我國汽車行業(yè)進(jìn)入高速增長期，作為自動化程度高、技術(shù)資金密集型產(chǎn)業(yè)，汽車行業(yè)的增產(chǎn)擴(kuò)能拉動了工業(yè)機(jī)器人的需求。外商獨(dú)資或中外合資企業(yè)自動化程度一般比較高，也導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人的需求量較大。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，制造業(yè)工人從早期的僅解決溫飽問題到現(xiàn)在對薪資和工作條件提出更高要求，像焊接、噴涂等惡劣工作條件的崗位將會被機(jī)器人代替。 項(xiàng)目建設(shè) 的必要性 ⑴ 符合行業(yè)發(fā)展方向， 項(xiàng)目可通過技術(shù)創(chuàng)新提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，確保產(chǎn)品質(zhì)量滿足消費(fèi)者的期望 與要求。 英國經(jīng)濟(jì)學(xué)家保羅麥 34 基里認(rèn)為，以互聯(lián)網(wǎng)、新材料和新能源為基礎(chǔ)，“數(shù)字化智能制造”為核心的第三次工業(yè)革命即將到來，而“數(shù)字化智能制造”的主體就是工業(yè)機(jī)器人。 機(jī)器人的核心技術(shù)是運(yùn)動控制技術(shù)。 我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入新的歷史機(jī)遇期，未來將長期保持 40％以上的高速增長，國際機(jī)器人企業(yè)也將開始大舉進(jìn)入我國，我們民族機(jī)器人企業(yè)必須抓住機(jī)遇，加速發(fā)展，又快又好地發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人科技研究中心建立，可以形成集工業(yè)機(jī)器人科 研、檢測控制、電子信息及綜合開發(fā)等為一體的研發(fā)平臺，為科研人員提供一流的實(shí)驗(yàn)條件、科研裝備和技術(shù)手段，從而吸引國內(nèi)相關(guān)行業(yè)專家學(xué)者前來 從事科研工作，開發(fā)出更多具有很好市場前景的高技術(shù)產(chǎn)品，充分調(diào)動科技人員的積極性和能動性，使新產(chǎn)品研究與開發(fā)在本領(lǐng)域達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。從而達(dá)到提升企業(yè)市場綜合競爭力，加快企業(yè)發(fā)展進(jìn)程，促進(jìn)當(dāng)?shù)刂е援a(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的目的。 根據(jù)新時(shí)期國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向和政策，探索研究建立集產(chǎn)品開發(fā)、中試、培訓(xùn)、服務(wù)、信息為一體的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺，為科技成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級，不斷 38 地推出高技術(shù)含量和附加值的系列產(chǎn)品，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，使產(chǎn)品質(zhì)量和裝備水平，逐 步和國際接軌，縮小公司產(chǎn)品和國內(nèi)外最先進(jìn)產(chǎn)品之間的差距。 110)自由度：機(jī)器人所具有的獨(dú)立運(yùn)動坐標(biāo)軸的數(shù)目，有時(shí)海包括手爪（末端操作器）的開合自由度。 111)精度：包括定位精度和重復(fù)定位 精度。 39 113)最大工作速度：指工業(yè)機(jī)器人主要自由度上最大的穩(wěn)定速度，或手臂末端的最大合成速度。本項(xiàng)目擬在 公司 新建的新車間樓實(shí)施 。 （ 3）項(xiàng)目所采用的技術(shù)和設(shè)備應(yīng)經(jīng)過生產(chǎn)、運(yùn)行的檢驗(yàn)，具有良好的可靠性。 為提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn) 定，本項(xiàng)目生產(chǎn)技術(shù)方案將根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程對主要產(chǎn)品生產(chǎn)過程劃分為外協(xié)件采購、零件處理加工、部件裝配、整機(jī)裝配、功能系統(tǒng)調(diào)試、檢驗(yàn)入庫等主體工藝。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù) 人工智能技術(shù) 制定的原則綱領(lǐng)行動。 42 頭腦（控制系統(tǒng)）：控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的頭腦，各關(guān)節(jié)伺服驅(qū)動的指令值由主計(jì)算機(jī)計(jì)算后，再各采樣周期給出。 華中數(shù)控 的控制系統(tǒng)是其 自主開發(fā)的 具有當(dāng)今國內(nèi)領(lǐng)先水 平的數(shù)字交流伺服驅(qū)動單元和電機(jī)、數(shù)字交流伺服主軸驅(qū)動單元和主軸電機(jī)，可以為 工業(yè)機(jī)器人 提供數(shù)控系統(tǒng) 的 成套解決方案。因此，需要以廣大工業(yè)機(jī)器人制造商的客觀需求為拉動力，加速整個(gè)高精度機(jī)器人減速機(jī)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。 操作本體可以抓起工件，并按規(guī)定的運(yùn)動速度、運(yùn)動軌跡、把工件送到指定位置處，放下工件。它的作用是調(diào)整手部的方位和姿態(tài)，并可擴(kuò)大臂部的活動范圍。它的“肩膀”通 常安裝在一個(gè)固定的基座結(jié)構(gòu)上。類似地，抓手的作用則是移動末端執(zhí)行器。這使機(jī)器人手中的物體不致掉落或被擠破。目前，工業(yè)機(jī)器人已從傳統(tǒng)制造業(yè)推廣到諸如采礦、建筑以及水電系統(tǒng)維護(hù)等非制造業(yè)領(lǐng)域。其中對鑄件加工前需對鑄件進(jìn)行嚴(yán)格的實(shí)效處理，以減少。 生產(chǎn)工藝流程 外協(xié)件采購：鑄件外購，外協(xié)廠家根據(jù)我公司提供的圖紙鑄造毛坯；鋼件采購，外購的不同規(guī)格的鋼板、圓鋼、圓鋼管等原材料，按不同產(chǎn)品的規(guī)格要求進(jìn)行下料切割，再經(jīng)焊接加工成為鋼件毛坯；標(biāo)準(zhǔn)件、電器件采購，物資部根據(jù)技術(shù)部下發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表、電氣元件采購單對標(biāo)準(zhǔn)件和電氣元件進(jìn)行采購；其他配件采購，均根據(jù)相關(guān)技術(shù)文件進(jìn)行采購。 與柔性生產(chǎn)線結(jié)合使用： 柔性生 產(chǎn)線是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動化的系統(tǒng)，它將微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，理想和圓滿地解決了機(jī)械制造高自動化與高柔性化之間的矛盾 ，與工業(yè)機(jī)器人結(jié)合使用會有更多優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備利用率 會更 高 ， 產(chǎn)量會 提高數(shù)倍 ； 生產(chǎn)能力 更加 穩(wěn)定 ； 產(chǎn)品質(zhì)量 更 高 ； 運(yùn)行 更加 靈活。有一種常見的末端執(zhí)行器能抓握并移動不同的物品，它是人手的簡化版本。與之相比，人的手臂有七個(gè)自由度。 無論是手部、腕部或是臂部都有許多軸孔，孔內(nèi)有軸、軸和孔之間形成一個(gè)關(guān)節(jié)，機(jī)器人有一個(gè)關(guān)節(jié)就有了一個(gè)自由度。有些工業(yè)機(jī)器人直接將工具（如電焊槍、油漆噴槍、容器等）固定在手部，它就不再另外安裝手部了。 身體（機(jī)械本體）：機(jī)器人的機(jī)械本體機(jī)構(gòu)基本上分為兩大類，一類是操作本體機(jī)構(gòu)，它類似人的手臂和手腕，另一類為移動型本體結(jié)構(gòu)，主要實(shí)現(xiàn)移動功能。 目前在高精度機(jī)器人減速機(jī)方面，市場份額的 75%均兩家日本減速機(jī)公司壟斷，分別為提供 RV 擺線針輪減速機(jī)的日本 Nabtesco和提供高性能諧波減速機(jī)的日本 Harmonic 日本的 FANUC（發(fā)那科）、 YASKAWA（安川電機(jī)）、 OTC，德國的 KUKA（庫卡），瑞典的 ABB等 在內(nèi)國際主流機(jī)器人廠商的減速機(jī)均由以上兩家公司提供， 國內(nèi)奇瑞，廣數(shù)，娃哈哈，浙江萬豐等也都是使用日本 RV 減速機(jī)。 目前公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人使用的是合作單位之一武漢華中數(shù)控股份有限公司生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)， 武漢華中數(shù)控股份有限公司是伺服定位系統(tǒng)、伺服電機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)等產(chǎn)品專業(yè)生產(chǎn)加工的公司，擁有完整、科學(xué)的質(zhì)量管理體系。一個(gè)典型的機(jī)器人有一個(gè)由控制系統(tǒng)組成的控制整個(gè)機(jī)器人的頭腦、一個(gè)由高精減速機(jī)組成的心臟、一套由機(jī)械本體組成的身體結(jié)構(gòu)、一套由傳感系統(tǒng)組成的感官系統(tǒng)。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及優(yōu)點(diǎn) 工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多 自由度 的機(jī)器人。 （ 5） 在注重所采用技術(shù)先進(jìn)適用，安全可靠的同時(shí)，應(yīng)充分考慮節(jié)約項(xiàng)目投資和降低產(chǎn)品成本，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。以保證產(chǎn)品質(zhì)量性能、產(chǎn)品使用壽命、單位產(chǎn)品物耗能耗、勞動生產(chǎn)率、自動化水平、裝備水平等指標(biāo)的先進(jìn)性，使之盡可能接近國際先進(jìn)水平或居國內(nèi)領(lǐng)先水平。承載能力不僅不僅決定于負(fù)載的質(zhì)量，還與機(jī)器人運(yùn)行的速度和加速度有關(guān)。重復(fù)定位精度是指機(jī)器人手部重復(fù)定位于同一目標(biāo)位置的能力（用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示）。工業(yè)機(jī)器人的自由度是根據(jù)其用途而設(shè)計(jì)的，可能小于 6 個(gè)自由度，也可能大于 6 個(gè)自由度。規(guī)劃指出，我國將攻克一批智能化高端裝備，發(fā)展和培育一批高技術(shù)產(chǎn)值超過 100 億元的核心企業(yè)，將重點(diǎn)發(fā)展公共安全機(jī)器人、醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人、仿生機(jī)器人平臺和模塊化核心部 件等四大方向。項(xiàng)目建設(shè)的具體內(nèi)容如下： （ 1）購置項(xiàng)目科研開發(fā)、中試、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的主要儀器、設(shè)備； （ 2）工業(yè)機(jī)器人及柔性自動生產(chǎn)線的構(gòu)建及完善； （ 3）開展技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)交流與合作； （ 4）實(shí)施項(xiàng)目的原料、燃料、水、電等配套 條件的落實(shí)情況等。 項(xiàng)目建設(shè)有利于促進(jìn)河南省高端裝備產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整和升級；帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，為促進(jìn)河南省從工 36 業(yè)大省到工業(yè)強(qiáng)省邁進(jìn)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)， 是調(diào)整企業(yè)技術(shù)裝備實(shí)力、研發(fā)能力、人才綜合素質(zhì)、提高產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)優(yōu)化及產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。 ⑶ 項(xiàng)目建立是吸引和培養(yǎng)科技人才的需要 我國工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)水平嚴(yán)重受限于基礎(chǔ)零部件、核心部件制造的缺乏，但由于科研條件落后，無法吸引科技人才的駐足，使企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新方面與工業(yè)機(jī)器人規(guī)模化進(jìn)程之間出現(xiàn)了脫節(jié)。隨著微電子、新材料、控制、傳感交互等新技術(shù)的發(fā)展，通過軟件優(yōu)化，機(jī)器人的功能將更加強(qiáng)大。 ⑵ 符合市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求 ，項(xiàng)目的建立是應(yīng)對激烈的市場競爭，提高本省工業(yè)機(jī)器人市場占有率的需要，是加快推動我國新型工業(yè)化進(jìn)程的需要。例如，比亞迪 20xx 年耗資數(shù)億元引進(jìn) 13臺 ABB噴涂機(jī)器人；富士康計(jì)劃20xx 年擁有 100 萬臺機(jī)器人完成簡單重復(fù)的工作；華為、中興通訊、廣州光寶也在使用工業(yè)機(jī)器人。目前，我國進(jìn)口的工業(yè)機(jī)器人主要來自日本， 20xx 年日本對華出口金額占我國進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人金額的一半。國內(nèi)一些汽車廠家如奇瑞等為了提高產(chǎn)品競爭力，開始較多地應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，軍工企業(yè)特別是坦克裝甲車等開始應(yīng)用焊接機(jī)器人，特種船舶，如液化石油氣運(yùn)輸船舶也開始采用焊接機(jī)器人，焊接速度和焊接質(zhì)量得到明顯提高。我國工業(yè)機(jī)器人的使用主要集中在廣東、江蘇、上海、北京 等地，其工業(yè)機(jī)器人擁有量占全國一半以上。由于中國人口正在快速老齡化，勞動力短缺問題可能趨于惡化。這家家族公司為這些機(jī)器總共花費(fèi)了 180萬美元?；蛟S，我國制造業(yè)大規(guī)模研發(fā)制造機(jī)器人的時(shí)代即將到來。 30 人們享受著第三次工業(yè)革命帶來的各種實(shí)惠：通過物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，提高人們的生活水平質(zhì)量；通過 3D 打印，人們可以打印出各種想要的物件，盡管這項(xiàng)技術(shù)還沒有普及，但人們對它未來的發(fā)展卻充滿信心。到 20xx 年，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人年供應(yīng)量將超過20xx0 臺，保有量超 13 萬臺。從年初的“富士康暫停招工事件”中可以看出，工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用對勞動力市場還是帶來了不小的沖擊。 全球諸多國家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐表明，工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會 29 生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。目前，對全球機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展最有影響的國家是美國和 日本 ?！吨悄苤圃炜萍及l(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》和《服務(wù) 機(jī)器人 科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》明確提出，“十二五”期間我國將把工業(yè)、服務(wù)機(jī)器人作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)予以重點(diǎn)扶持。 從二十世紀(jì) 90 年代初期起，我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變時(shí)期，掀起了新一輪的 經(jīng)濟(jì)體制改革 和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。在這種背景下，我國于 1972 年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。 27 我國工業(yè)機(jī)器人起步于二十世紀(jì) 70 年代初期，經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了 3 個(gè)階段： 70 年代的萌芽期， 80 年代的開發(fā)期和 90年代的適用化期。 德國的 KUKA Roboter Gmbh 公司是世界上幾家頂級工業(yè)機(jī)器人制造商之一。 1974 年研發(fā)了世界上第一臺全電控式工業(yè)機(jī)器人 IRB6，主要應(yīng)用于工件的取放和物 料搬運(yùn)。 德國工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量占世界第三，僅次于日本和美國，其智能機(jī)器人的研究和應(yīng)用在世界上處于領(lǐng)先地位。 科研平臺建設(shè)情況 公司內(nèi)部設(shè)有研發(fā)中心，各類專業(yè)技術(shù)人員占職工人數(shù)的 30%以上。 1)20xx年 3 月，自主研發(fā)的“雙向驅(qū)動機(jī)油潤滑泵”獲得國家實(shí)用新型專利證書，專利號： ZL 20xx 2 ； 2)20xx年 5 月，自主研發(fā)的“一種雙柱對頭鏜削床”獲得國家實(shí)用新型專利證書，專利號： ZL 20xx 2 ； 3)20xx年 5 月，自主研發(fā)的“一種拋光機(jī)”獲得國家實(shí)用新型專利證書，專利號 ： ZL 20xx 2 ； 4)20xx年 5 月，自主研發(fā)的“一種齒輪研磨機(jī)床”獲得國家實(shí)用