手部的灵巧性是人类得以成为地球主宰的关键因素。在智能制造领域，同样亟需一双精湛的“手”。现今，工业机器人已成为人类双手的延伸，它们是能胜任粗活和细活的多面手。在海底沉管的连接工作中，“超级焊匠”一经施展，便轻松解决问题；而在加工光学模具的工业母机面前，更是能够实现“天衣无缝”的精度；至于那些承担重任的机器人手臂，是否真的藏有“太阳系”的奥秘呢？给超级水利工程做全息体检和局部手术的究竟又是何方“圣手”？
用机器人焊接世界超级工程
让焊接更高效、更精准、更可靠
深中通道设有双向八车道，其沉管直径超过了港珠澳大桥的沉管，每个沉管的重量高达9000吨kaiyun全站网页版登录，这样的重量堪比一艘中型航母。由32个管节组成的沉管，共同铺设出了一条海底隧道，这无疑将创造出一个新的世界级超级工程。
在位于深中通道的沉管钢壳生产厂区，一根全新的沉管正准备投入生产，该沉管采用了三明治式的构造设计。
顾名思义，“三明治”结构指的是通过内外两层钢板构建出一个巨大的钢制外壳，并在这两层钢板所形成的空间内注入混凝土。
巨型钢壳的制造主要依赖焊接技术，单个沉管钢壳的焊缝总长度甚至超过了300公里。若采用人工焊接，那么完成一个沉管钢壳的焊接工作至少需要1000名焊接工人，并且工期将长达12个月。显然，若32根管节的焊接工作全部依赖人工，那么这项任务根本无法在规定时间内完成。因此，工程师们决定采用机器人进行焊接作业。
机器人对钢板的尺寸与位置进行精准测量，随后大脑迅速处理数据并下达指令，焊枪上的激光感应器紧随其后，准确追踪并识别焊缝，同时进行实时调整以确保偏差最小化。
若工人进行焊接，至少需完成6至8道工序，但机器人却能一次性完成，其技艺堪比顶尖的焊匠。广船国际有限公司深中通道项目GK01合同段项目经理部总工程师龙汉新表示，以相同的工作量而言，过去需要18名焊工，而现在可能仅需4名。此外，机器人焊接的质量也更为稳定可靠。
在码头上，已经制造完毕的沉管钢壳正被搬运至船上。这个管节的顶部面积，其大小相当于十四个标准篮球场。其巨型断面的平整度甚至精确到4毫米以内，这样的高精度在全球范围内极为罕见。
水轮机组维修机器人
为41岁的葛洲坝做修复手术
葛洲坝，这座矗立在万里长江之上的首座巨型水电站，在2022年迎来了它41年的华诞。
转轮作为发电机组的“核心”，在江水的推动下旋转，将大量能量成功转化为电能。在正常运作状态下，转轮表面光滑如瓷器，然而，汹涌的江水在带来能量的同时，也携带泥沙对转轮表面进行剧烈冲击，导致表面出现凹凸不平的划痕，这对转轮的完好性造成了严重影响。
41岁的葛洲坝，即将迎来一次脱胎换骨的“大手术”。
仅凭人力，对一台水轮机组进行维修至少需耗时三周，若延长一天维修时间，则将减少发电量360万度。在本轮大修中，这项任务已转交给了机器人执行。
将机器人布置于水轮机转轮室的内侧墙壁，使其在错综复杂的叶片之间，沿着曲面的边缘进行攀爬与作业。同时，所需的打磨精度需达到微米级别kaiyun.ccm，这甚至比医生进行美容手术还要困难。
在机器人对大型水轮机组进行现场检修这一领域，全球尚无成功案例可循。对于第一代水轮机组维修机器人的表现，众人充满期待，翘首以盼。
经过2小时20分钟的作业，机器人成功完成了两块面积接近1平方米的内壁修复工作。据检测，机器人的重复定位精度高达0.06毫米，加工后的表面粗糙度小于1微米，这一性能指标甚至超过了规定的三倍。
在狭小的空间内，机器人如同身手敏捷的蜘蛛侠，自如地穿梭于转轮的内壁与顶部叶片之间，进行维修作业。这样的机器人仅需24小时，就能高效地完成相当于10个人一周工作量的大小。
2022年5月18日，转轮维修作业圆满结束，竟然比原定计划提前了整整30天。借助先进的智能化技术方案，葛洲坝这座工程重镇重新焕发了勃勃生机。
五轴数控机床行云流水
铅笔笔尖上雕出电吉他
此类光学模具零件，其加工面型精度需达到微米级别，表面粗糙度需控制在Ra10纳米以内，若要实现大规模生产，仅凭人工操作难以胜任，必须依赖高精度的数控机床。
加工此精密部件需借助九把刀具，每把刀具均存在微米量级的误差，稍有差错，便可能导致结果偏差极大，因此，攻克刀具尺寸误差这一难题，是我们不断追求并努力逼近国际精密加工领域顶尖标准的必经之路。
工件加工后的凹凸面之间的配合间隙不超过5微米，这个数值相当于A4纸张厚度的二十分之一，实现了严密对接，确保了无缝衔接。
经过精心调整的五轴数控机床，宛如艺术家灵巧的双手，在仅有10.35平方毫米的铅笔尖端，巧妙地塑造出了一把工艺精湛的电吉他。唯有数控机床的各个轴运动能够精确至微米级别，方能实现这流畅自如的雕刻效果。
十五年前，我国自主研发的数控系统在国产机床领域的市场份额微乎其微，仅占0.1%以下；然而，时至今日，这一比例已显著上升，达到了31.9%。
国产大负载机器人
每1分钟就能完成一辆轿车后侧围板的制造
在安徽芜湖的一家汽车制造厂内，26台国产重型负载机器人正忙碌地生产着汽车的后侧围板。这些机器人的手腕部分能够承载高达210公斤的重量，它们能够精确地抓取材料、上料，并自动识别焊缝进行焊接作业。令人惊叹的是，每过一分钟，这些机器人就能完成一辆轿车后侧围板的制造工作。
目前，全球大约三分之一的工业机器人被用于汽车制造领域。然而，在中国，尽管有120家汽车工厂，其中90%以上的机器人却依赖进口。若无法实现自主掌控，这一状况将对整个产业产生重大影响，国内科研工作者亟需加强在这一领域的研发。
攻克大负载机器人的难题在于其精度控制。目前，这台重达210公斤的机器人在重复定位方面的精度已提升至0.072毫米，这使它更接近了0.06毫米这一国际领先水平。
我国从事工业机器人制造的企业数量众多，达数百之众，然而，在具备批量生产100公斤以上重载多关节机器人能力的国内企业中，却仅有不超过10家。
大负载机器人，这是中国机器人企业亟待翻越的一座高山。
精度保持性达到0.3弧分
中国人终于可以生产出高精度的RV减速机
在工业制造领域，那些承担重任的机器人通常需承受超过50公斤的重量，而这些关键角色的肘部关节则必须配备承载能力更强的RV减速器。
我国工业机器人的年产量已高达44万台。然而，长期以来，市场中的70%的RV减速机产品均由外资品牌所占据。
2015年，北京工业大学的一位教授，张跃明，毅然决然地选择了挑战这项我国尚属空白的先进技术。
启动机器上的RV减速器，其内部结构宛如一个微缩的太阳系，其中既有扮演太阳角色的太阳轮，又有充当行星的行星轮。这便是RV减速器中的摆线行星轮，它们如同环绕太阳运行的行星一般，既独立自转，又共同公转；每自转一周，便伴随公转40周，通过多轮行星间的协同运动，实现了精确的传动效果。这样的设计不仅将电机的快速旋转速度降低，还显著提升了转矩，从而驱动机器人手臂进行旋转。
摆线行星轮构成了RV减速机的关键部分，通常这类轮子具备39个齿，每个齿的轮廓形态需确保统一，若出现任何偏差，都将对RV减速机的传动精确度造成不良影响。
经过成千上万次的不断改进，我们成功提炼出一套独树一帜的摆线行星轮修形设计技术，确保了39个齿形的轮廓误差能够严格限制在4微米以下。
经过反复的十万次测试，RV减速机的精度稳定性达到了0.3弧分的水平，这一成果有效解决了磨损问题。在克服了严格的微米级制造挑战后，我国科研人员终于能够制造出高精度的RV减速机。
“中国机械臂”惊艳太空
炫酷堪比变形金刚
2022年11月17日，神舟十四号航天员进行了舱外作业。这一行动标志着我国空间站T型结构构建成功后的第一次出舱任务。
和三位宇航员密切协同的是两条“神奇”的机械臂。
“天和机械臂”这个名字响亮地代表着大机械臂，它的承载能力高达25吨，堪称我国空间站中的“大力士”。
“问天机械臂”这个名字的小型机械臂，尽管其承重能力仅有3吨，却展现出了极高的灵活性。
天和机械臂装备了两根臂杆，拥有7个可动关节，其展开后的长度达到了10.2米。面对如此之长的机械臂，在无重力环境中，它需要具备覆盖所有作业区域的移动范围，并且其精度必须控制在5厘米以内。
研发团队面临困境之际，一名工程师在绘制图纸时，灵感突发。仿照圆规的原理，他们决定让这台大型机械臂的双臂扮演“脚”的角色，以彼此为支撑点开yun体育app官网网页登录入口，交替移动，从而实现爬行式的转移。
中国的年轻工程师们，突破传统束缚，展现非凡的创新能力，使得天和机械臂在执行任务时能够达到毫米级的精度，他们卓越地完成了天舟货运舱的抓取以及舱段在轨转位的工作，因此赢得了网友们的赞誉，被称为“百变金刚”。
我国在太空机械臂领域的研究起步较国际晚了四十年，然而，我们取得的进展速度却令全球瞩目，令人赞叹。
