项目计划书(现代装备制造类——机器人)

1、镇江市领军人才创新创业项目计划书项目名称工业机器人的开发及产业化技术领域装备制造申 请 人地 址电 话传 真电子邮件联 系 人目 录填写说明2真实性承诺书3保密承诺4项目企业概要5一、业务描述5二、产品与服务6三、市场营销6四、创业团队7五、财务预测7六、资本结构9七、风险分析9八、其它说明9填写说明1、 本计划书中列出的所有问题是为了保证专家评审时对您的申报项目做到客观深入细致的了解，请按照我们提供的计划书格式详细填写计划书中的每一个问题。2、 请根据您申报项目的具体情况选择适当的中文项目名称。3、 请根据申报项目的具体情况选择以下技术领域：电子信息硬件类、电子信息软件类、电子信息软硬件结合

2、类、生物医药医疗器械类、生物医药诊断技术类、生物医药医药类、装备制造类、新材料类、新能源类、环保产业类、农业类、服务业类、其他类。4、 创业团队部分，请参照关键人物之一的格式，介绍您创业团队中的所有关键人物的基本情况。5、本计划书中所涉及的可证明您项目技术状况的证明文件，包括科技成果鉴定证书、查新报告、检测报告、专利证书或其它技术权益证明）等材料，请按镇江市创新创业领军人才聚集工程网上申报系统申报须知的要求（在镇江市创新创业领军人才申报资料真实性承诺书本人承诺提交的申报材料中全部内容均真实可靠，由于提供内容不真实所产生的后果，本人愿承担全部责任。特此承诺。 申报人（签名）： 2009年2月15

3、日报名表保 密 承 诺本创业计划书内容涉及商业秘密，仅对有投资意向的投资者或意向落户地区有关部门公开。要求涉及本创业计划书的所有人员做出以下承诺：妥善保管本创业计划书，未经申报人同意，不得向其他各方公开本创业计划书涉及的商业秘密。镇江市领军人才工作办公室年 月 日项目企业概要* 拟建（或已建）企业基本情况公司名称#机械有限公司法定代表人#注册资本项目总投资对外筹资申请人出资申请人所占股份其中现金 元技术入股 万元您在寻找第几轮资金种子资本 口第一轮 口第二轮 口第三轮企业的主营业务1）工业机器人、2足步行机械、多足步行机器人以及汽车稳定驾驶装置等智能机械及其自动化技术的科研开发和产业化；2）相

4、关智能机械及其自动化技术的技术服务与咨询；3）相关智能机械及其自动化技术的代理销售。电话E 一 mail地址邮编* 其它需要说明的情况或数据（可以与下文重复，本概要将作为项目摘要由投资人浏览）一、业务描述* 企业的宗旨（ 200 字左右）上世纪二次世界大战之后，欧美及日本等国为了快速恢复战后经济，在众多制造业中大量引进了工业机器人来提高其生产力，从而形成了目前强大的工业机器人产业。然而，目前我国的工业机器人产业还正处于非常不成熟、尚未得到充分发展的萌芽阶段。现有产品大多依赖海外进口。其根本原因在于工业机器人的设计、制造及其控制技术尚不成熟的同时，缺乏开发与产业化的领军人才。本项目旨在通过引进国

5、外智力，结合国内精英智慧，提高我国工业机器人的设计、制造及其控制技术的水平，促进我国工业机器人的产业化，加速国产工业机器人的推广应用。* 主要发展战略目标和阶段目标主要发展战略目标：开发具有自主知识产权的工业机器人及其控制系统，并实现其产业化，以满足中国制造业在焊接、喷涂、研磨、组装、搬运等自动化生产作业的需求，提高中国制造业的生产力水平。针对目前国内工业机器人市场绝大部分由海外进口产品占领的局面，采用快速开发和生产与长期前沿技术研究相结合的研发生产模式，本项目拟分两阶段实施。第一阶段，瞄准国内市场需求量大、进口产品还未大规模应用的领域，如：大型压力容器、钢管等管状物的焊接用工业机器人机器内外

6、表面的研磨抛光用工业机器人等。第二阶段，研究既有实用价值，又有未来市场前景的前沿技术，并逐步集成到工业机器人产品中。如，为了提高制造装备的自动化程度，研发具有未来较大市场的与制造装备匹配的工业机器人及相关技术；研发具有位置、姿态、力、力矩混合的控制技术，以填补世界上工业机器人在拘束空间接触作业领域的空白，使国产工业机器人技术达到国际领先水平。* 项目提出的技术和产业发展背景和必要性该项目技术的国内外研究和知识产权状况及发展趋势；技术突破对产业技术进步的重要意义和作用及市场前景。上个世纪二次世界大战之后，欧美及日本这些经济技术发达的国家为了进一步提高生产力来快速恢复战后经济，在众多制造业中，特别

7、是汽车的制造过程中大量引进了自动化生产线。而工业机器人则是自动化生产线中的核心部分，其性能以及数量的多少已成为制造企业生产能力的一个评价标准。因此，工业机器人在制造业中占有较大的市场规模，并大大推动了制造业的发展。例如，1974年，距今有着120年历史ABB公司开始了工业机器人的研发及销售工作。接着，在1977年有着生产各种电机悠久历史的日本安川电机公司发表了自己研发的第一台工业机器人MOTOMAN-L10。1992年日本FANUC公司成立了第一家工业机器人生产基地。当前，日本安川电机公司和FANUC公司的工业机器人都达到了年产20000台的生产规模。而我国工业机器人的研发和产业起步较晚，20

8、00年出现了“新松”等的自主品牌，但国内市场占有率还不到1%。此外，还出现不少工业机器人的技术服务公司，但其所用的工业机器人大多来自海外进口产品，越发加剧了海外进口产品的市场垄断。使用工业机器人可以降低废品率和产品成本，提高了机床的利用率，降低了工人误操作带来的残次零件风险等，其带来的一系列效益也是十分明显的，例如改善劳动条件、提高生产效率、减少人工用量、减少劳动风险、提高产品质量、加快产品更新换代、提高企业竞争力等。在面临全球性竞争的形势下，制造商们正在利用工业机器人技术来辅助生产价格合理的优质产品。实现机器人自动化生产将是企业获得竞争优势，推动业务发展的有效手段。我国工业机器人发展长期受限

9、于成本较高与国内劳动力价格低廉的状况，随着中国经济持续快速的发展，劳动力供应格局已逐步从“买方”市场转为“卖方”市场，使得许多劳动密集型企业为了提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长工人劳动时间的方法变得成本高昂，同时也受到法律的限制和政策的阻碍。总之，劳动力过剩程度降低、单个工人成本上升、对产品质量更高的要求、国家对装备制造业的重视等变化改善了机器人的使用环境，工业机器人及技术在中国已逐步得到了政府和企业的重视。目前，国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人，2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台， 2004年市场规模已经增长到万台左右，数量和金额相对于2001年都增长了

10、两倍。可以预见，中国的工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。目前，国内工业机器人的市场特征体现在：1、以汽车制造业为主的制造业发展促进了工业机器人的发展。在我国，工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。整个行业增产扩能增加了对工业机器人需求。2、沿海经济发达地区是工业机器人的主要市场。我国工业机器人的使用集中在广东、江苏、上海、北京等地，工业机器人的拥有量占全国的一半以上。我国经济最具活力的地区已经从珠江三角洲地区扩展到长江三角洲地区，而且长江三角洲地区在制造业中所占的比重越来越大。3、主要客户已从外商企业、合资企业和国有

11、企业扩展到民营企业。工业机器人技术含量高，价格相对昂贵，现阶段使用量最多的仍是外商或合资企业。国有企业也在加大对工业机器人的采购用于技术改造，如汽车行业中的一汽、二汽、上汽等。另外，我国的民营企业正逐渐认识到工业机器人的优势，对工业机器人的采用量也在逐步增加，虽然数量上与前述企业仍存在较大差距，但是增长速度惊人，将很快成为工业机器人市场的重要客户。江苏作为长江三角洲地区的制造业基地，对工业机器人的需求有着现实的大量需求，如镇江、常州、无锡等地的不少民营企业迫切需要大量价廉物美的焊接、研磨、搬运类工业机器人以解决提高劳动生产率、提升产品质量、降低劳动力成本之需。但相关进口机器人不但价格奇高，而且

12、技术服务很难到位。在此背景下，本项目的实施将极大提高我国特别是江苏省工业机器人的技术水平及产业化能力，从而促进国产工业机器人的推广和应用。* 项目主要科技攻关、研究开发的内容研究的内容、解决的关键技术；产品技术特点和创新点；与国内外同类产品的水平比较。本项目的研究的内容有以下5个方面：1.工业机器人的设计制造技术 （1）满足不同应用需求的工业机器人结构设计；（2）工业机器人结构、力学分析技术；（3）工业机器人强度优化技术。2.工业机器人的控制平台及伺服驱动技术 （1）工业机器人控制系统硬件平台；（2）工业机器人控制系统总线技术；（3）工业机器人控制系统软件平台；（4）工业机器人伺服驱动技术。3

13、.工业机器人的运动学、动力学建模、轨迹规划技术及其伺服控制技术（1）建立高精度动力学模型及动力学模型参数的辨识技术；（2）工业机器人的逆运动学解析法研究； （3）工业机器人关节高速运动时振动控制技术；（4）工业机器人的位置与姿态的快速控制技术；（5）工业机器人的关节的位置、姿态、力、力矩混合的控制技术；（6）工业机器人的视觉伺服驱动技术。（7）工业机器人的轨迹规划技术4.工业机器人的外观造型设计 突破冰冷的机械感·单调的模式化的现今工程机械的设计模式，研发工业机器人的可塑性·观赏性的外观造型设计。5.工业机器人软硬件控制系统的可靠性测试技术和实现技术 （1）工业机器人软硬件

14、控制系统的可靠性测试技术及其系统； （2）工业机器人零部件加工、成形、组装等实现技术。目前工业机器人的市场竞争集中在高速、稳定、精度的这三个方面。特别是在接触作业，尚未有一套合理的控制技术。本项目针对此背景，提供下关键技术： 1.高刚度、高速度以及节能的机械结构；2.高速度、高精度以及节能的控制系统。3.针对接触作业的控制技术的建立。并实现以下创新点： 1.重复操作精度±0.05mm，世界最高精度； 2.肩关节最大运动速度210°/s，国内同类产品近两倍，世界最高速度； 3.能实现工业机器人的一个空白应用领域-高精度高速研磨抛光等接触作业。* 项目实施的技术方案项目的技术路

15、线，实施的技术工艺的合理性和成熟性；拟建公司在实施本项目的优势。本项目研涉及机械、材料、运动控制、伺服驱动、计算机、动力学等多学科和技术。因此，本项目将利用高校、企业及海外留学人员知识结构的综合优势及项目联合体已有的研究和产品基础及已有的分析软件及加工设备，在充分调研国外同类产品的基础上开展具有自主知识产权的工业机器人及其关键技术和关键工艺的研究，项目既要采用已有的先进的基础理论和技术，又要进行理论、算法和关键技术等方面的创新研究。本项目的技术路线如下图所示。工业机器人结构、力分析、优化工业机器人需求分析及设计结构件加工、标件采购工业机器人组装工业机器人用伺服电机及驱动器研发工业机器人建模、仿

16、真及控制算法研究工业机器人用伺服电机及驱动器制造工业机器人系统联调工业机器人工程应用工业机器人应用工艺研究* 项目实施的现有基础项目研究开发的阶段性成果（样品、样机、论文、专利及其他知识产权）；研究开发经费的投入、研究开发的人员数量、研究设备的投入情况；产品通过的检测、鉴定、技术认证、用户使用情况。首先对项目申报人以及合作单位的研究开发的成果介绍如下：项目申报人自1997年赴日本留学以来，一直在从事机器人的结构设计与控制技术的研究。在千叶大学的6年期间，除了对多足步行机器人的不平地步行以及工业机器人的作业研究以外，作为有15人参与的日本文部科学省“从人道主义观点出发的地雷探测·除去的

17、研究开发”大型项目技术领头人，开发和研制了世界第一台地雷探测和处理6足步行机器人COMET的1号机，2号机和3号机。开发的3号机正处于在柬浦赛和阿富汗的应用测试阶段。地雷探测机器人1号机 地雷探测机器人2号机 地雷探测机器人3号机2003年到东京工业大学执教以来，一直从事多足步行机器人、多自由度工业机器人、2足步行机器人以及汽车运动控制等方面的基础理论与应用的研究。关于多足步行机器人，于2004年获取了日本科学省科研辅助金青年基金，开发和研制了普及型6足步行作业机器人，第一次提出了基于假想悬架力学模型的姿态和振动的鲁棒控制的新概念，并与日本神户制钢建筑株式会社正在进行着多足步行机器人应用于新型

18、挖土机的研发工作。而在机器人的结构设计方面，提出了基于3D CAD力学模型的机器人的设计法，其专利为Legged Type Moving Work-Device; Application No., 2007-275973 (2007/10/24 Application)。普及型6足步行作业机器人 假想悬架力学模 用于室内装修的新型挖土机关于多自由度产业机器人，于2005年获取东京工业大学的青年奖励基金，开发和研制了适合于更广作业领域的RPY型6自由度工业机器人，并与日本小松制作所正在进行产业机器人的应用合作研究。此外，在工业机器人的运动学控制，动力学模型辨识与建模，用于高精度的点、线、面接触作

19、业的工业机器人控制技术等方面均有深入的研究，并取得了一系列成果。在运动学控制方面，成功研发了差分逆运动学法来建立工业机器人的逆运动学解析法，并有一项专利Inverse Kinematics for 6-DOF Robotic Arm, and Its System, Control Method, Program; Application No., 2006-212104 (2006/03/15 Application)；在动力学模型辨识与建模方面，成功研发了逐次辨识与同步辨识的两种参数辨识法，并形成公式化，其专利正在申请中；在高精度的点、线、面接触作业工业机器人控制技术方面，创建适合与点、线

20、、面接触作业的工业机器人的位置、姿态、力、力矩的混合控制，并提案了适合任意方向作业的姿态分离法。其专利正在申请中。适合各种结构的运动学 高速高精度的接触作业的混合控制系统众所周知，工业机器人能否被投放到制造业市场中得到应用，除了其结构强度的机械合理设计之外，其核心技术则是实现其运动控制的控制箱的控制技术。一台工业机器人的本体价格往往与其配套的控制箱相差不多。由此可见，工业机器人的控制箱的控制技术是取决工业机器人应用领域能否被进一步扩展的决定要素。然而，目前的控制箱的控制技术只是局限于涂装、熔接、物体的把持移动、产品的组装等方面的位置与姿态的运动控制，缺乏适合与研磨、抛光的接触（加工）作业的控制

21、箱。其根本原因在于目前的工业机器人的控制箱技术无法解决力与力矩的控制。而项目申请人面对此问题，创建适合与点、线、面接触作业的工业机器人的位置、姿态、力、力矩的混合控制，并提案了适合任意方向作业的姿态分离法。其成果转换为工业机器人的控制箱的话，将打破目前工业机器人近50年的位置与姿态单一的控制箱技术，填补了世界上尚未有用于接触作业的控制箱的空白，开拓并扩展了的工业机器人的在接触作业的应用市场。其专利正在申请中。研发的RPY型工业机器人 研发的用于研磨抛光作业的工业机器人本体及控制技术在机器人的结构设计方面，提出了基于3D CAD力学模型的机器人的设计法，其专利为Legged Type Movin

22、g Work-Device; Application No., 2007-275973 (2007/10/24 Application)。基于此理论设计的RPY型6自由度工业机器人不仅可以适合各种研磨抛光等点、线、面接触作业，还可以配置不同的功能部件来实现多种工序作业。如配以搬运机械手及码垛软件可实现搬运码垛作业；配以焊枪、送丝机构及弧焊软件可实现自动弧焊作业；配置喷枪可实现喷漆作业；配置加工头可完成小切削量的机械加工作业等；可扩充到自动化物流生产线的焊接、搬运、加工、喷漆等工序中，提高自动化程度及可靠性。除了以上多足步行机器人与多自由度工业机器人的结构设计、研发以及控制算法的研究之外，还在接

23、续2005年退休的同研究室的小野教授的2足步行机器人的最小能量步行的独创性研究。这些高效率步行研究的成果可以应用于假肢及步行支援器等福利产业中。并从2005年开始，作为汽车驾驶操纵性的一个重要环节-汽车的高速行驶中的动态稳定性的实现，以日本某大型汽车公司的轿车为样本开发出三维立体空间的4轮轿车的动力学整车仿真模型，并以此为基础研制出汽车的底盘悬架与姿态的同时实现的控制算法，在汽车的驾驶稳定性的运动控制领域中开辟了一个新的研究领域。根据以上学术研究成果，发表了学术论文70多篇。其中，一级学术期刊论文15篇，国际会议论文38篇。SCI收录7篇，EI收录30多篇，J-STAGE收录5篇。合著国际英文

24、专业书籍2本，申报发明专利2项。获得1998年度日本文部省私费留学生学习奖励费、2000年度财团法人 冈本国际交流奖学金、2001年度-2002年度财团法人 Rotary米山国际纪念奖学金、2004年度日本机械学会的研究奖励赏、2005年度中国留日同学会优秀论文赏、2007年国际学术会IEEE ROBIO优秀论文赏候补、2005年度以及2007年度东京工业大学工学研究青年奖励赏等多项学术奖励。合作单位之一华中科技大学是国内先进制造技术与装备的主要研究单位之一，多年来在机械设计与制造、机器人、数控技术等方面形成了鲜明的优势学科特色。机械制造及其自动化、机械设计及理论、电机与电器等15个专业为全国

25、重点学科，其中机械制造及其自动化专业全国历次评估排名都是第一。合作单位之二武汉华中数控股份有限公司是从事数控系统、交流伺服驱动电机及控制器的开发和生产的高科技企业，拥有强大的科研、开发和产业化实力。具有年产各类数控系统10000台套和交流伺服驱动电机50000套的生产基地，建立了达到国家标准规定检测能力的质量检测中心。2000年被国家科技部首批授予“国家高技术研究发展计划成果产业化基地”称号；2001年被国家发改委授予百家“高科技产业化示范工程”企业；2008年被国家科学技术部、国务院国资委、中华全国总工会授予首批91家创新型企业之一。目前，华中数控是国内唯一拥有成套核心技术自主知识产权（包括

26、数控系统、伺服单元和电机、主轴单元及主轴电机等）并形成自主配套能力的企业，10个产品获得国家重点新产品称号，获软件著作权8项，形成车床、铣床、加工中心、机器人、仿形、轧辊磨、非圆齿扇插齿机、齿条插齿机、镗床、激光加工、玻璃机械、纺织机械、医疗机械等50多个数控系统应用品种。具有自主知识产权的华中“世纪星”高、中、低端系列数控系统产品，2007年销售7500台套，与国内数十家著名主机厂实现了批量配套，其中五轴联动数控产品打破国外技术封锁，成为我国军工企业选用的首台全国产化高档数控设备；具有自主知识产权的GK6、GK7全系列永磁同步交流伺服电机和GM7系列交流伺服主轴电机也实现了批量生产，2007

27、年销售2万台。华中数控股份已在机器人控制系统及其单元技术方面取得了丰硕的成果：自主研发的HNC-IR型教学机器人是专门为机电一体化和工业自动化专业人材培训和实验研究而设计制造的，其总体结构为立式关节形式，具有五个自由度，各关节均采用步进电机经谐波减速器和绳轮驱动，机器人的各关节结构实现了部件化，便于更换不同形式的驱动电机，根据教学、科研和工业的需要可以在各关节的驱动轴上安装力或位置检测元件，更换不同手爪非常简便。目前已在国内多所高校、职业院校使用。和宁江机床集团合作开发的NJRA3-1工业机器人为数控小型多关节型装配机器人，具有五轴控制，具有基座直角坐标系与关节坐标相互转化的功能。利用直线和圆

28、弧插补功能，实现工业机器人在运动空间范围内的任意移动，在自动化装配生产线上配以交换式机械手，通过示教编程完成装配作业。用于汽车、摩托车、工程机械、电器元器件及家电行业中的自动化物流生产线的装配工序。和世纪枫林合作研制的六轴联动工业机器人，采用小间隙减速器和轻金属臂，数字交流伺服驱动系统，质量成熟，性能可靠。产品规格齐全，可以为用户提供一定范围内不同负重和伸展动作。可以广泛应用于弧焊、搬运、机床上下料、火焰切割、去毛刺等场合。产品功能齐全，价格经济，还可以应用于数控教育。合作单位之三东京工业大学是具有100多年建校历史的世界著名的理工科大学。在2008年的世界大学排行榜中，综合实力排名第61位，

29、工科排名第22位。东京工业大学在机械工学方面，具有机械科学科、机械物理学科、机械宇宙学科、自动控制系统学科的是个本科专业，机械控制系统专攻、机械物理学专攻、机械宇宙工学专攻的三个大学院（研究生院），以及精密机械研究所、原子炉工学研究所、应用陶瓷工艺研究所、资源化学研究所的四个研究所。在机械设计与制造、机器人工学、自动化理论与技术、机密工学、汽车工学、宇宙航空工学等方面具有系统全面的教研体系，拥有一大批世界顶级的学术大师，其中有获得诺贝尔化学奖的白川英树先生。因此，在日本国内其机械工学的实力与水平排名第一。合作单位之四东京精机株式会社是日本非常有名气的机器人机械设计公司。尽管其业务主要面向日本的

30、大学与研究机关，但也有为安川电机这样的大企业设计过机器人的业绩与经验。其设计的机器人有机器臂、机器手、2足步行机器人、多足步行机器人、轮式移动机器人，皮带轮移动机器人、机器狗等数十个品种不同的机器人。这些产品正在被广泛的应用在众多企业、大学、研究所。其中典型的代表为世界知名的4足步行机器人TITAN-VIII。还有与项目申报人共同开发的地雷探测与处理6足步行机器人COMET-I与COMET-II，以及普及型6足步行机器人TRUTH-I。除了机器人设计之外，也从事有关机器人制造的机械加工、驱动器的设计制作。例如其设计的机器人的位置、速度、电流三位一体的驱动器TITECH-Driver年均销售上万

31、台以上。项目申请人与东京精机株式会社社长片桐先生有着近十年的共同研究的经验，也有着近5年的信赖关系与友谊。相信在这个项目上会提供众多值得参考的经验与知识。 根据以上项目申报人以及合作单位的研究成果，已经具备以下的本项目的核心技术：1. 针对不同应用范围的两种结构设计： ·垂直型结构工业机器人：用于大空间的轻、中量型作业； ·平行连杆结构工业机器人：用于小空间的轻、中量新作业，以及重量型作业。2. 运动学、动力学建模、轨迹规划技术及其伺服控制技术： ·高精度动力学模型及动力学模型参数的辨识技术； ·高效率的运动学解析法； ·高速运动时振动控制技术

32、； ·位置与姿态的快速控制技术； ·位置、姿态、力、力矩混合的控制技术； ·视觉伺服驱动技术； ·最优轨迹规划技术；3. 控制平台及伺服驱动技术 ·控制系统硬件平台； ·控制系统总线技术； ·控制系统软件平台； ·伺服驱动技术。项目申报人针对以上的核心技术的研发，十年间已经投入了600万元以上的科研经费，共有30人次参与本项目相关的研发工作，完成了以下的基础研发以及与相关企业的应用研发：·1998年-2003年 日本文部科学省“从人道主义观点出发的地雷探测·除去的研究开发”大型科研项目 技术领头

33、人·2004年-2005年 日本文部科学省研究辅助金 青年基金（B） 研究代表者研究课题：基于假象力学模型的多足步行机器人的位置、力、姿态、振动的运动控制 ·2004年-2004年 东京工业大学教育研究振兴事业DoCoMo基金 研究代表者·2005年-2005年 东京精机株式会社委托研究 研究代表者研究课题：6自由度产业机器手的位置决定机构及其执行控制软件的研究开发 ·2005年-2005年 东京工业大学研究助成金 研究代表者研究课题：6自由度产业机器人的位置、姿态、力、力矩的混合控制 ·2006年-2006年 JSPS国际学会派遣事业第期 研

34、究代表者 ·2006年-2006年 东京精机株式会社委托研究经费 研究代表者研究课题：6自由度产业机器手的位置决定机构及其执行控制软件的研究开发 ·2006年-现在 神铁建筑株式会社共同研究经费 研究代表者研究课题：新型建筑移动机械的研究开发 ·2006年-现在 小松工程株式会社委托研究经费 研究代表者研究课题：用于研削作业的工业机器人的机械结构与控制方法的研究 ·2007年-2007年 东京工业大学研究助成金 研究代表者研究课题：根据6自由度产业机器人的位置、姿态、力、力矩的混合控制进行面接触作业的实现并发表了学术论文70多篇。其中，一级学术期刊论文1

35、5篇，国际会议论文38篇。SCI收录7篇，EI收录30多篇，J-STAGE收录5篇。合著国际英文专业书籍2本，申报发明专利2项。获得1998年度日本文部省私费留学生学习奖励费、2000年度财团法人 冈本国际交流奖学金、2001年度-2002年度财团法人 Rotary米山国际纪念奖学金、2004年度日本机械学会的研究奖励赏、2005年度中国留日同学会优秀论文赏、2007年国际学术会IEEE ROBIO优秀论文赏候补、2005年度以及2007年度东京工业大学工学研究青年奖励赏等多项学术奖励。二、产品与服务* 介绍拟建企业的产品或服务，及对客户的价值产品的名称、特征（可以附图说明）、性能、用途。产品

36、的名称：用于焊接研磨抛光搬运等制造业的工业机器人特 征： 1.独特的运动学、动力学、控制学以及驱动结构的技术，可实现世界水平的高速高精度的焊接、喷涂、搬运以及组装等功能。2.通过独自的混合控制方法，实现目前世界上尚未能实现的面接触作业，并达到高精度高速的研磨抛光功能。3.采用高刚度、高精度Harmonic(谐波)减速器与小型RV减速器，具有高速、平稳、低噪音的特点；4.示教再现编程方式，具有点位、连续轨迹控制，并提供关节坐标、用户与工具坐标，可以大大方便用户操作。用 途：主要用于汽车、建筑机械、压力容器以及钢管等诸多生产制造业的搬运、切割、组装、焊接、研磨抛光、喷涂等方面。机 型：1. 垂直型

37、结构工业机器人 已完成的3D CAD力学模型适用对象： 大空间的点焊、弧焊、激光焊等焊接； 大空间的搬运、组装；大空间的喷涂； 大空间的研磨、抛光。 性 能：构造垂直多关节型关节数4轴、5轴、6轴、7轴驱动方式交流伺服可搬重量2kg-200kg本体重量120kg-1000kg电源容量3，AC 380V ±10%，50/60Hz2k VA - 30k VA重复操作精度(世界最高精度)±0.05mm最大范围(世界水平)回转（S轴）±180°下臂（L轴）155° -90°上臂（U轴）190° -175°横摆（R轴）

38、77;180°俯仰（B轴）±135°回转（T轴）±360°最大速度(国内同类产品近两倍，世界最高速度)回转（S轴）210°/s下臂（L轴）190°/s上臂（U轴）210°/s横摆（R轴）400°/s俯仰（B轴）400°/s回转（T轴）600°/s环境条件(世界水平)温度0°45°湿度2090%RH 非冷凝振动4.9m/s2，0.5g2. 平行连杆结构工业机器人 适用对象：弧焊、激光焊等焊接； 搬运、组装；喷涂；研磨、抛光。性 能：构造平行连杆多关节型关节数4轴、5轴

39、、6轴、7轴驱动方式交流伺服可搬重量2kg-1000kg本体重量120kg-5000kg电源容量3，AC 380V ±10%，50/60Hz2k VA - 200k VA重复操作精度(世界最高精度)±0.05mm最大范围(世界水平)回转（S轴）±180°下臂（L轴）155° -90°上臂（U轴）110° -150°横摆（R轴）±180°俯仰（B轴）±135°回转（T轴）±360°最大速度(国内同类产品近两倍，世界最高速度)回转（S轴）210°/s

40、下臂（L轴）210°/s上臂（U轴）300°/s横摆（R轴）400°/s俯仰（B轴）400°/s回转（T轴）600°/s环境条件(世界水平)温度0°45°湿度2090%RH 非冷凝振动4.9m/s2，0.5g3. 双平行连杆结构工业机器人适用对象：码垛等搬运性 能：构造双平行连杆多关节型关节数4轴驱动方式交流伺服可搬重量2kg-1000kg本体重量120kg-5000kg电源容量3，AC 380V ±10%，50/60Hz2k VA - 200k VA重复操作精度(世界最高精度)±0.05mm最大范围(世

41、界水平)回转（S轴）±180°下臂（L轴）155° -90°上臂（U轴）190° -175°回转（T轴）±360°最大速度(国内同类产品近两倍，世界最高速度)回转（S轴）210°/s下臂（L轴）210°/s上臂（U轴）300°/s回转（T轴）600°/s环境条件(世界水平)温度0°45°湿度2090%RH 非冷凝振动4.9m/s2，0.5g* 产品的市场前景和竞争优势按市场细分，预测国内外的需求情况；拟建企业的产品或服务的竞争优势。市场上已有进口的焊接等自

42、由空间作业的产品，但还没有适用于大型压力容器焊接的工业机器产品。研磨等拘束空间作业的产品在市场上还没有出现，原因是目前世界上尚未有一套合理的解决拘束空间作业的控制技术。* 利润的来源及持续营利的商业模式利润的来源主要靠以下两个方面： 1. 技术服务：对制造业企业需要解决的技术难点与问题，以项目的形式提供技术服务，如设备改造，新产品开发等。 2. 产品生产与销售：开发生产用于焊接及研磨等作业的工业机器人产品，实现批量生产和销售。商业模式：速见成效的产品开发与生产销售，与具有未来市场前景的前沿产品的研发，相辅相成的商业模式。* 经营计划的内容l 新产品生产经营计划：生产原料来源、劳动力资源、生产资

43、金来源及土地厂房等；生产材料来源：铝合金、钢材、塑料劳动力资源：（1）研发人员之一：申请人所在高校（东京工业大学与华中科技大学）的博士研究生、硕士研究生； （2）研发人员之二：合作单位武汉华中数控股份有限公司的研发人员； （3）会计、业务、营销等经营人员：具有相关业务基础的本科以上学历的人员； （4）生产职工：具有高中以上学历或职业高中、高专的有较高素质的本地劳动人员为主。l 要购置的生产设备（设备名称、型号、数量、单价）；数控车床：华中数控CK6136-B、10台、单价8万元数控铣床：华中数控J1VMC-50MB、10台、单价5万元加工中心: 华中数控VMC750、5台、单价15万元FFT示

44、波器：小野测器CF-7200、5台、单价1.5万元l 生产工艺流程、要达到的年生产能力； 本项目的生产工艺流程如下图所示。工业机器人结构、力分析、优化工业机器人需求分析及设计结构件加工、标件采购工业机器人组装工业机器人用伺服电机及驱动器研发工业机器人建模、仿真及控制算法研究工业机器人用伺服电机及驱动器制造工业机器人系统联调工业机器人工程应用工业机器人应用工艺研究性能质量检测 要达到年生产能力为500台。l 质量管理体系能力建设；1. 性能检测系统，保证产品质量 建立性能检测中心，对性能指标、精度以及疲劳度进行反复检测，并通过计量测试部门（如省级以上的计量局）验证，以保证产品的质量。2. 售后服

45、务，保证产品信赖 建立本产品相关的技术支持与售后服务，随时检查产品的运行情况，及时换掉不能继续使用的零部件，以保证产品的信赖性。l 生产产品的经济分析（价格、总成本及外购成本、利润）。生产产品的价格：15万元总成本：10万元外购成本：5万元利润：5万元三、市场营销* 介绍企业所针对的市场的营销战略、竞争环境、竞争优势与不足；主要产品的销售金额、增长率；产品或服务所拥有的核心技术、拟投资的核心产品的总需求等。营销战略：首先，要分以下两个阶段的市场来进行营销。第一阶段，瞄准国内市场需求量大、进口产品还未大规模应用的领域，如：大型压力容器、钢管等管状物的焊接用工业机器人机器内外表面的研磨抛光用工业机

46、器人等。第二阶段，瞄准有未来市场前景的前沿技术，并逐步集成到工业机器人产品中。其次，建立以营销经理为中心的近十人的营销机构和营销队伍；并且，充分利用项目申请人作为日中汽车交流协会秘书长，根据其在汽车及其零配件行业的人脉，打通营销渠道和建立起营销网络；还可以通过汽车工程学会、汽车工业协会、中国机床工具工程协会等制造业相关的学术社会团体的月刊，来宣传本产品； 同时，通过提供本产品相关的技术服务与售后服务，来推行并推广本产品的使用。竞争环境、竞争优势与不足：目前世界上工业机器人的年销售台数约为15万台，我国的年销售台数也达到1万台以上，但可以说99%以上为海外产品，如欧洲的ABB，日本的安川电机、F

47、ANUC等。而国内的产品只有沈阳新松等数家企业，其生产能力再大，也只能占领市场的1%不到。所以说，工业机器人的市场竞争主要是针对海外进口产品。尽管海外企业的市场占有率很大，但比起汽车行业来说，目前正中国国有品牌打开市场大展宏图的好时机，原因有以下两个：1. 比起汽车行业，世界工业机器人企业的数量并不多，主要的也不过4、5家。而企业用于扩大再生产的资金有限，这使得工业机器人的市场永远是需大于求；2. 中国国内市场每年有2万台以上的需求，而去年开始的对工业机器人关税的提高，加之海外产品本身价格昂贵，所以导致国内制造业积极寻求价廉物美的国有产品。所以，可以说每年有2000台以上的市场空间供国有企业发

48、展开拓。但是，目前国有企业目有沈阳新松一家，远远达不到国内制造业的需求。根据以上两点，可以看出目前工业机器人的市场是供远远小于求，所以不存在太多的竞争。可以说目前是不存在竞争环境的，只存在如何尽快形成工业机器人的产业化，尽快占据原始市场。也就是说我们企业的竞争优势就是价格低于海外进口产品，有足够的原始市场。不足之处为产品的零部件的质量与信赖性。比如数字编码器，国内产品在精度与质量上比不过海外产品。针对这一点，我们一方面通过疲劳与精度的反复测试手段，并通过计量验证，以保证产品的质量；同时建立本产品相关的技术支持与售后服务，随时检查产品的运行情况，及时换掉不能继续使用的零部件，以保证产品的信赖性。

49、主要产品的销售金额、增长率：主要产品的销售金额为15万元/台；每年的销售增长率为25%。产品说拥有的核心技术：1. 针对不同应用范围的两种结构设计： ·垂直型结构工业机器人：用于大空间的轻、中量型作业； ·平行连杆结构工业机器人：用于小空间的轻、中量新作业，以及重量型作业。2. 运动学、动力学建模、轨迹规划技术及其伺服控制技术： ·高精度动力学模型及动力学模型参数的辨识技术； ·高效率的运动学解析法； ·高速运动时振动控制技术； ·位置与姿态的快速控制技术； ·位置、姿态、力、力矩混合的控制技术； ·视觉伺服驱动技

50、术； ·最优轨迹规划技术；3. 控制平台及伺服驱动技术 ·控制系统硬件平台； ·控制系统总线技术； ·控制系统软件平台； ·伺服驱动技术。根据以上3点核心技术，可以保证本项目的完成，同时可以是本产品的技术指标达到世界领先水平。拟投资的核心产品的总需求：根据国际机器人联盟与联合国欧洲经济委员会的评估，从2005年到2008年，全球工业机器人销量年均增长6.1%，到2008年增至12.1万台。尽管从2008年下半年开始出现以美国为首的金融危机，世界经济呈现下滑趋势，但亚太地区的经济由于有着强劲的内需仍然保持着迅猛发展的趋势，对工业机器人的需求量仍然

51、会大幅提高，我们可以预测2009年到2011年，全球工业机器人需求量的年均增长不会低于2%，可以估计到2011年增至16.1万台。而我国工业机器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动力价格低廉的状况,随着中国经济持续快速的发展,人民生活水平不断地提高,劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为“卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。随着机器人知识的广泛普及,人们对于各种机器人的了解与认识逐步深化,利用机器人技术提升我国工业发展水平、从制造业大国向强国转变,提高人民生活质量成为全社会的共识。目前国内越来越多的企业

52、在生产中采用了工业机器人,各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。根据我国海关统计,最近4年来许多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍,年平均增长率超过40%。2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台, 2004年市场规模已经增长到万台左右,数量和金额相对于2001年都增长了两倍，其中进口机器人数量几乎以同倍程度增长超过9000台,进口额约25亿美元。可以预见,中国的工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。因此，我们可以预测我国的工业机器人需求量的年均增长仍然可以保持6%的势头，到2011年增至1.81万台。在以上国际与国内的工业机器人的

53、需求量大幅度提高的同时，中国与韩国等国家提高了海外工业机器人的进口关税，遏制工业机器人的进口量。所以，我们可以预测从2008年开始我国工业机器人的进口量的增长最多达到5%。这使得中国国内的工业机器人市场形成需大于求以外，也为国家自主品牌的制造与发展提供了大好时机。 * 行业及市场国内外行业状况、市场容量，分析该产品在国内外市场中的需求趋势，要有数据分析、对比。本企业的主要发展战略是开发具有自主知识产权工业机器人及其控制系统，并实现产业化。工业机器人产品主要用于汽车、建筑机械、压力容器以及钢管等诸多生产制造业的搬运、切割、组装、焊接、研磨抛光、喷涂等方面。 Ø 国际工业机器人的需求情况

54、据台湾经济日报近日报道，国际机器人联盟（IFR）与联合国欧洲经济委员会（UNECE）的调查显示，全球多用途工业机器人销售在经历了2001年和2002年两年低谷后，于2003年开始恢复增长。从2005年到2008年，全球工业机器人销量预计年均增长6.1%，据统计，全球工业机器人销量在2000年达到9.9万台的历史高点，2001年和2002年的销量则分别减少了21%和12%。2003年全球工业机器人市场需求强劲复苏，销量达到8.15万台。2004年全球工业机器人销量达到9.54万台。亚洲市场方面，2004年有超过5.2万台工业机器人销往亚洲地区（包括新西兰和澳大利亚），较2003年增长了29%，这

55、主要得益于汽车产业和电子信息技术相关产业的大量投资。在工业机器人最大的生产国和使用国日本，2000年的工业机器人销量达到4.7万台的高点，之后两年销量下滑（2002年只有2.54万台），2003年市场开始恢复增长，年销量达到3.16万台，2004年销量增至3.71万台。韩国在汽车业及其零组件厂投资的带动下，工业机器人的市场增长了17%。中国大陆、印度、印尼和中国台湾地区机器人市场的平均增长率达到125%。北美地区（包括美国、加拿大和墨西哥）2004年的工业机器人市场增长率为6%，达到1.34万台，为历年来最高的销售纪录。欧洲地区2004年工业机器人市场较2003年增长5%，达到2.39万台。汽

56、车产业一向为欧洲地区工业机器人最主要的客户，在2004年的装置量增长了5%。其他产业的工业机器人使用量也大幅增加。例如，食品制造业的工业机器人使用量增长了24%、化工业增长了72%、机械业增长了22%。在欧洲，食品业使用工业机器人的比例明显高于亚洲和北美地区。在工业机器人的累积数量方面，如果按每台机器人平均使用年限12年计算，估计2004年全球运作中的工业机器人最少有84.8万台，最多有112万台。国际机器人联盟与联合国欧洲经济委员会预估，从2005年到2008年，全球工业机器人销量将年均增长6.1%，到2008年增至12.1万台。以具体地区而言，亚太地区仍将是工业机器人使用量最高的地区，预计日本的工业机器人销量将由2004年的3.71万台增至2008年的4.59万台。而整体亚太地区的工业机器人销量将由2004年的5.2万台增至2008年的7.04万台。北美地区的工业机器人销量也将稳定增加，预计将由2004年的1.34万台增至2008年的1.65万台。而欧洲地区的工业机器人销量预计到2008年将增至3.37万台。Ø 国内工业机器人的需求情况&#