機(jī)器人先進(jìn)技術(shù)在我國造船工業(yè)中將發(fā)揮重要作用ppt

1、江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 丁偉康 機(jī)器人先進(jìn)技術(shù)在我國造船工業(yè)機(jī)器人先進(jìn)技術(shù)在我國造船工業(yè)中將發(fā)揮重要作用中將發(fā)揮重要作用前前 言言 由于船舶制造中信息的多元化和裝配作業(yè)的復(fù)雜化，機(jī)由于船舶制造中信息的多元化和裝配作業(yè)的復(fù)雜化，機(jī)器人在造船中的成功應(yīng)用必須與計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的器人在造船中的成功應(yīng)用必須與計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用結(jié)合在一起進(jìn)行，并且有賴于高精度的材料準(zhǔn)開發(fā)應(yīng)用結(jié)合在一起進(jìn)行，并且有賴于高精度的材料準(zhǔn)備和精確的零部件尺寸的配合。近年來隨著自動化技術(shù)備和精確的零部件尺寸的配合。近年來隨著自動化技術(shù)中計(jì)算機(jī)綜合自動化系統(tǒng)和智能機(jī)器人技術(shù)的突破及在中計(jì)算機(jī)綜合自動化系統(tǒng)和智能機(jī)

2、器人技術(shù)的突破及在造船中的應(yīng)用，造船生產(chǎn)自動化的難題也將迎刃而解。造船中的應(yīng)用，造船生產(chǎn)自動化的難題也將迎刃而解。 我國用于船舶制造的焊接機(jī)器人幾乎仍是空白。我國正我國用于船舶制造的焊接機(jī)器人幾乎仍是空白。我國正處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整階段，中國從造船大國向造船處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整階段，中國從造船大國向造船強(qiáng)國邁進(jìn)的過程中，應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)是重要支撐力量，強(qiáng)國邁進(jìn)的過程中，應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)是重要支撐力量，同時也是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向自動化、低成本化、節(jié)能化等方向同時也是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向自動化、低成本化、節(jié)能化等方向轉(zhuǎn)型和升級的重要基礎(chǔ)和保證。轉(zhuǎn)型和升級的重要基礎(chǔ)和保證。國外造船機(jī)器人應(yīng)用國外造船機(jī)器人應(yīng)用情況情況

3、2.1 日本日本日本是應(yīng)用船舶焊接機(jī)器人較早的國家。由于勞動力成本高，高級焊工不足，及3K(指造船危險、臟、苦)問題，焊接機(jī)械化自動化發(fā)展和應(yīng)用迅速。首先是水平角焊實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動化，繼而是平面分段采用大型專用自動化焊接設(shè)備，實(shí)施流水線生產(chǎn)方式。2.1.1 20世紀(jì)7O年代1970年，川崎重工引進(jìn)美國技術(shù)研制成第一臺川崎UNIMAT機(jī)器人，由于當(dāng)時生產(chǎn)的機(jī)器人性能差而且價格昂貴，所以在造船中的實(shí)際應(yīng)用受到障礙。2.1.2 從20世紀(jì)8O年代到2O世紀(jì)末90年代中期以來，日本各大造船企業(yè)開發(fā)和應(yīng)用機(jī)器人的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向適用于曲面分段和立體全位置焊接，從等離子向激光切割發(fā)展的切割機(jī)器人，以及從事裝配、噴涂

4、等工作的更為復(fù)雜的造船機(jī)器人。小合攏階段的焊接機(jī)器人小合攏階段的焊接機(jī)器人平行部大合攏階段的焊接機(jī)器人平行部大合攏階段的焊接機(jī)器人三維彎曲外板單面拼板焊接機(jī)器人三維彎曲外板單面拼板焊接機(jī)器人在雙層殼油艙進(jìn)行涂裝的機(jī)器人在雙層殼油艙進(jìn)行涂裝的機(jī)器人TSU船廠從船廠從1995年開始采用多個機(jī)械手焊接系統(tǒng)年開始采用多個機(jī)械手焊接系統(tǒng)兩個機(jī)械手可進(jìn)行不同操作兩個機(jī)械手可進(jìn)行不同操作2.1.3 本世紀(jì)初目前，石川島播磨重工（石川島播磨重工（IHI）造船廠）造船廠部分鋼板彎曲作業(yè)由機(jī)器人代替以往具有10年以上經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人，機(jī)器人不僅擁有技術(shù)工人的手，還擁有技術(shù)工人的眼睛和大腦，該公司的目標(biāo)是由機(jī)器人實(shí)現(xiàn)

5、全部流程的自動化。NKK津船廠津船廠已全面采用焊接機(jī)器人進(jìn)行船舶建造的自動化和無人化的焊接。石川島播磨重工石川島播磨重工為了降低貨艙加工成本、提高生產(chǎn)效率，開發(fā)船用SPB艙自動焊接機(jī)器人，據(jù)悉，愛知工廠將會在今后建造LNGFPSO時用這種機(jī)器人進(jìn)行焊接作業(yè)。鋼板彎曲作業(yè)的部分流程已由機(jī)器人代替鋼板彎曲作業(yè)的部分流程已由機(jī)器人代替日本不二越電弧焊機(jī)器人可應(yīng)用于造船日本不二越電弧焊機(jī)器人可應(yīng)用于造船自動焊接系統(tǒng)應(yīng)用于分段中組自動焊接系統(tǒng)應(yīng)用于分段中組分段中組焊接效果分段中組焊接效果分段中組機(jī)械手離線模擬分段中組機(jī)械手離線模擬2.2 美國美國 1951年，美國研制成世界上第一臺可編制程序的機(jī)器人；1

6、960年生產(chǎn)了第一批商用工業(yè)機(jī)器人，稱為UNIMATE。美國從20世紀(jì)80年代起就將機(jī)器人列為船廠的適用技術(shù)，研究全新概念的船舶及其自動化生產(chǎn)，以及由機(jī)器人操作的船體曲面板成形加工技術(shù)的研究開發(fā)。2.3 韓國韓國 韓國政府本世紀(jì)初將新一代智能型機(jī)器人的開發(fā)列為國家今后十大推動經(jīng)濟(jì)增長項(xiàng)目之一。韓國三大造船企業(yè)要在原有造船的焊接和噴漆工序中已廣泛采用工業(yè)用機(jī)器人的基礎(chǔ)上使產(chǎn)品升級，開發(fā)智能型機(jī)器人。據(jù)大宇造船海洋預(yù)測,機(jī)器人市場2003年的規(guī)模大約在950億美元左右,2010年發(fā)展到1800億美元,2020年將進(jìn)一步增長到14000億美元。大宇焊接機(jī)器人大宇焊接機(jī)器人三星重工的機(jī)器人焊接系統(tǒng)三星

7、重工的機(jī)器人焊接系統(tǒng)三星重工的真空吸收除銹機(jī)器人三星重工的真空吸收除銹機(jī)器人2.4.2 本世紀(jì)初 在歐盟第五個框架計(jì)劃中，至少有三個有關(guān)造船機(jī)器人的研究項(xiàng)目正在進(jìn)行之中。一個名為ROWERII，其目標(biāo)是開發(fā)一種適合于船塢合攏的可移動焊接機(jī)器人；另一個項(xiàng)目名為SNAKE，其目標(biāo)是開發(fā)一種可在形狀復(fù)雜的狹長空間內(nèi)從事焊接、清潔和油漆等工作的輕便型機(jī)器人；第三個項(xiàng)目名為DOCKWELDER，主要目的也是為了解決船塢合攏中的焊接問題，目標(biāo)是使船塢中30的焊接工作量實(shí)現(xiàn)自動化，并提高生產(chǎn)效率10%。2.4.2 本世紀(jì)初 在歐盟第五個框架計(jì)劃中，至少有三個有關(guān)造船機(jī)器人的研究項(xiàng)目正在進(jìn)行之中。一個名為RO

8、WERII，其目標(biāo)是開發(fā)一種適合于船塢合攏的可移動焊接機(jī)器人；另一個項(xiàng)目名為SNAKE，其目標(biāo)是開發(fā)一種可在形狀復(fù)雜的狹長空間內(nèi)從事焊接、清潔和油漆等工作的輕便型機(jī)器人；第三個項(xiàng)目名為DOCKWELDER，主要目的也是為了解決船塢合攏中的焊接問題，目標(biāo)是使船塢中30的焊接工作量實(shí)現(xiàn)自動化，并提高生產(chǎn)效率10%。庫卡庫卡KR懸掛在導(dǎo)軌上的機(jī)器人懸掛在導(dǎo)軌上的機(jī)器人庫卡庫卡KR機(jī)器人遠(yuǎn)程激光焊技術(shù)機(jī)器人遠(yuǎn)程激光焊技術(shù)芬蘭船廠焊接門架同時用芬蘭船廠焊接門架同時用2臺機(jī)器人進(jìn)行焊接臺機(jī)器人進(jìn)行焊接(2011年年) 我國機(jī)器人技術(shù)在造我國機(jī)器人技術(shù)在造船應(yīng)用方面的開發(fā)研究船應(yīng)用方面的開發(fā)研究3.1 概況

9、概況 1985年哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功了我國第一臺弧焊機(jī)器年哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功了我國第一臺弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人。人和點(diǎn)焊機(jī)器人。1999年國家年國家863計(jì)劃實(shí)施以來，成功研計(jì)劃實(shí)施以來，成功研制出了一批特種機(jī)器人，包括點(diǎn)焊、弧焊、裝配、切割、制出了一批特種機(jī)器人，包括點(diǎn)焊、弧焊、裝配、切割、搬運(yùn)等各種用途的工業(yè)機(jī)器人。搬運(yùn)等各種用途的工業(yè)機(jī)器人。2000年國家年國家863計(jì)劃計(jì)劃“機(jī)機(jī)器人應(yīng)用工程及其產(chǎn)業(yè)化開發(fā)器人應(yīng)用工程及其產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”項(xiàng)目通過驗(yàn)收，標(biāo)志著我項(xiàng)目通過驗(yàn)收，標(biāo)志著我國工業(yè)機(jī)器人自主設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用的整體技術(shù)水平躋身國工業(yè)機(jī)器人自主設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用的整體技術(shù)水平躋身國際先

10、進(jìn)行列。國際先進(jìn)行列。3.2 我國已有的與船舶制造有關(guān)的機(jī)器人項(xiàng)目我國已有的與船舶制造有關(guān)的機(jī)器人項(xiàng)目 近年來，我國已有不少大學(xué)、科研院所和大型船舶企業(yè)開近年來，我國已有不少大學(xué)、科研院所和大型船舶企業(yè)開展了與船舶制造有關(guān)的機(jī)器人項(xiàng)目的研究與應(yīng)用。展了與船舶制造有關(guān)的機(jī)器人項(xiàng)目的研究與應(yīng)用。深圳大族激光公司焊接（切割）機(jī)器人深圳大族激光公司焊接（切割）機(jī)器人 大型水火彎板復(fù)雜智能機(jī)器人(清華大學(xué)等，2001年） 加工的自動化程度大大提高（大連造船新廠) 肋骨冷彎加工機(jī)器人(武漢理工大學(xué),2005年） 能加工多種型材的系列肋骨冷彎設(shè)備（多家船廠，出口） “船用管-管、管-法蘭焊接機(jī)器人生產(chǎn)線”（

11、江蘇科技大學(xué)等，2007年） 提高焊接效率5倍以上，提高焊接質(zhì)量（外高橋船廠） 管子-法蘭機(jī)器人自動焊接生產(chǎn)線（611所，2012年） 機(jī)器人自動焊接工藝技術(shù)、生產(chǎn)線集中控制等5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。由定長切割、法蘭裝配和法蘭焊接3條小自動化生產(chǎn)線構(gòu)成（江南船舶管業(yè)及江蘇新時代、廣州文沖等船廠） 4.1 國外先進(jìn)船廠正在向智能化造船發(fā)展國外先進(jìn)船廠正在向智能化造船發(fā)展造船裝備的發(fā)展趨勢是自動化，可以分為三個階段。第三階段是高級階段，主要是無人化工廠(VA)，即全自動造船，它是在CeaS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))環(huán)境下的CADCAM 與機(jī)器人之間聯(lián)動操作，即由計(jì)算機(jī)、自動化裝備和智能機(jī)器人等高技術(shù)系統(tǒng)組成。綜

12、上所述，造船裝備的發(fā)展進(jìn)程為：單機(jī)自動化綜上所述，造船裝備的發(fā)展進(jìn)程為：單機(jī)自動化-柔性自動柔性自動化生產(chǎn)線化生產(chǎn)線-智能無人化造船。智能無人化造船。國外先進(jìn)船廠普遍應(yīng)用了柔性自動化生產(chǎn)線，并正在向造船生產(chǎn)的最高階段智能化造船發(fā)展，在系統(tǒng)科學(xué)的指導(dǎo)下將企業(yè)的全部生產(chǎn)經(jīng)營過程采用軟硬件綜合成一個由智能計(jì)算機(jī)和智能機(jī)器人所組成的集成系統(tǒng)。1978年日本全國造船工人有7萬多人，本世紀(jì)初已減少到約2萬人，人數(shù)減少的主要原因是船廠大量采用了自動化設(shè)備和造船機(jī)器人。據(jù)稱，船廠通過采用機(jī)器人降低造船成本50% 75% 。4.2 機(jī)器人在我國造船業(yè)領(lǐng)域正迎來戰(zhàn)略性發(fā)展契機(jī)機(jī)器人在我國造船業(yè)領(lǐng)域正迎來戰(zhàn)略性發(fā)展

13、契機(jī)資料顯示，2011年底中國機(jī)器人保有量為日本的1/8，德國的1/4，韓國的1/3。另據(jù)前幾年不完全統(tǒng)計(jì)，我國大約有70家工廠近500臺焊接機(jī)器人在生產(chǎn)中使用（弧焊與點(diǎn)焊機(jī)器人約各占一半），主要集中在汽車(65%)、摩托車(15%)及工程機(jī)械(16%)三個主要行業(yè)，其他行業(yè)(包括電器、自行車、機(jī)車、航空航天等)僅占4% 。據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會預(yù)計(jì)，2013年中國將超越日本成為世界最大的機(jī)器人市場。根據(jù)我國情況, 進(jìn)一步開發(fā)使用智能型的機(jī)器人不僅是為了短期內(nèi)拯救造船工業(yè), 而且是為了長期效益, 是提高造船企業(yè)信譽(yù)和獲得可靠質(zhì)量的標(biāo)志。我國亦應(yīng)從戰(zhàn)略角度出發(fā)，把機(jī)器人作為造船現(xiàn)代化的手段之一。4.

14、3 船廠本身應(yīng)做好機(jī)器人應(yīng)用的相應(yīng)準(zhǔn)備工作船廠本身應(yīng)做好機(jī)器人應(yīng)用的相應(yīng)準(zhǔn)備工作（1）積極探索船舶焊接機(jī)器人。（2）解決好自適應(yīng)跟蹤(焊接電弧跟蹤)問題。（3）解決裝配精度問題。（4）做好相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)、技術(shù)管理、人員素質(zhì)及相關(guān)技術(shù)支撐等工作。4.4 江南造船的機(jī)器人應(yīng)用研究江南造船的機(jī)器人應(yīng)用研究（1）進(jìn)行簡單船體構(gòu)件焊接機(jī)器人在造船中的應(yīng)用研究。（2）2009年完成“管子-法蘭機(jī)器人自動焊接生產(chǎn)線技術(shù)” （江南船舶管業(yè)）應(yīng)用研究。（3）2011年完成焊接機(jī)器人系統(tǒng)研究與組建研究。船廠機(jī)器人應(yīng)用展望船廠機(jī)器人應(yīng)用展望由于模塊化、輕量化造船等現(xiàn)代造船技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)由于模塊化、輕量化造船等現(xiàn)代造船技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人系統(tǒng)在船舶生產(chǎn)中有著廣闊的應(yīng)用前景。器人系統(tǒng)在船舶生產(chǎn)中有著廣闊的應(yīng)用前景。機(jī)器人本身的適應(yīng)能力，焊接機(jī)器人用藥芯焊絲的性能，機(jī)器人本身的適應(yīng)能力，焊接機(jī)器人用藥芯焊絲的性能，裝配精度和生產(chǎn)設(shè)計(jì)水平等方面的不斷提高，將會給機(jī)器裝配精度和生產(chǎn)設(shè)計(jì)水平等方面的不斷提高，將會給機(jī)器人的應(yīng)用創(chuàng)造越來越好的條件。人的應(yīng)用創(chuàng)造越來越好的條件。一旦解決好焊接機(jī)器人系統(tǒng)的諸多關(guān)鍵技術(shù)性能和特殊的一旦解決好焊接機(jī)器人系統(tǒng)的諸多關(guān)鍵技術(shù)性能和特殊的船舶生產(chǎn)特點(diǎn)直接相匹配的問題，我們將能夠進(jìn)一步把焊船舶生產(chǎn)特點(diǎn)直接相匹配的問題，我們將能夠進(jìn)一步把焊接機(jī)器人系統(tǒng)集中到船舶產(chǎn)品的整個加工