机器人先进技术在我国造船工业中将发挥重要作用ppt

1、江南造船（集团）有限责任公司 丁伟康 机器人先进技术在我国造船工业机器人先进技术在我国造船工业中将发挥重要作用中将发挥重要作用前前 言言 由于船舶制造中信息的多元化和装配作业的复杂化，机由于船舶制造中信息的多元化和装配作业的复杂化，机器人在造船中的成功应用必须与计算机集成制造系统的器人在造船中的成功应用必须与计算机集成制造系统的开发应用结合在一起进行，并且有赖于高精度的材料准开发应用结合在一起进行，并且有赖于高精度的材料准备和精确的零部件尺寸的配合。近年来随着自动化技术备和精确的零部件尺寸的配合。近年来随着自动化技术中计算机综合自动化系统和智能机器人技术的突破及在中计算机综合自动化系统和智能机

2、器人技术的突破及在造船中的应用，造船生产自动化的难题也将迎刃而解。造船中的应用，造船生产自动化的难题也将迎刃而解。 我国用于船舶制造的焊接机器人几乎仍是空白。我国正我国用于船舶制造的焊接机器人几乎仍是空白。我国正处于经济结构战略性调整阶段，中国从造船大国向造船处于经济结构战略性调整阶段，中国从造船大国向造船强国迈进的过程中，应用机器人技术是重要支撑力量，强国迈进的过程中，应用机器人技术是重要支撑力量，同时也是传统产业向自动化、低成本化、节能化等方向同时也是传统产业向自动化、低成本化、节能化等方向转型和升级的重要基础和保证。转型和升级的重要基础和保证。国外造船机器人应用国外造船机器人应用情况情况

3、2.1 日本日本日本是应用船舶焊接机器人较早的国家。由于劳动力成本高，高级焊工不足，及3K(指造船危险、脏、苦)问题，焊接机械化自动化发展和应用迅速。首先是水平角焊实现机械化自动化，继而是平面分段采用大型专用自动化焊接设备，实施流水线生产方式。2.1.1 20世纪7O年代1970年，川崎重工引进美国技术研制成第一台川崎UNIMAT机器人，由于当时生产的机器人性能差而且价格昂贵，所以在造船中的实际应用受到障碍。2.1.2 从20世纪8O年代到2O世纪末90年代中期以来，日本各大造船企业开发和应用机器人的重点转向适用于曲面分段和立体全位置焊接，从等离子向激光切割发展的切割机器人，以及从事装配、喷涂

4、等工作的更为复杂的造船机器人。小合拢阶段的焊接机器人小合拢阶段的焊接机器人平行部大合拢阶段的焊接机器人平行部大合拢阶段的焊接机器人三维弯曲外板单面拼板焊接机器人三维弯曲外板单面拼板焊接机器人在双层壳油舱进行涂装的机器人在双层壳油舱进行涂装的机器人TSU船厂从船厂从1995年开始采用多个机械手焊接系统年开始采用多个机械手焊接系统两个机械手可进行不同操作两个机械手可进行不同操作2.1.3 本世纪初目前，石川岛播磨重工（石川岛播磨重工（IHI）造船厂）造船厂部分钢板弯曲作业由机器人代替以往具有10年以上经验的技术工人，机器人不仅拥有技术工人的手，还拥有技术工人的眼睛和大脑，该公司的目标是由机器人实现

5、全部流程的自动化。NKK津船厂津船厂已全面采用焊接机器人进行船舶建造的自动化和无人化的焊接。石川岛播磨重工石川岛播磨重工为了降低货舱加工成本、提高生产效率，开发船用SPB舱自动焊接机器人，据悉，爱知工厂将会在今后建造LNGFPSO时用这种机器人进行焊接作业。钢板弯曲作业的部分流程已由机器人代替钢板弯曲作业的部分流程已由机器人代替日本不二越电弧焊机器人可应用于造船日本不二越电弧焊机器人可应用于造船自动焊接系统应用于分段中组自动焊接系统应用于分段中组分段中组焊接效果分段中组焊接效果分段中组机械手离线模拟分段中组机械手离线模拟2.2 美国美国 1951年，美国研制成世界上第一台可编制程序的机器人；1

6、960年生产了第一批商用工业机器人，称为UNIMATE。美国从20世纪80年代起就将机器人列为船厂的适用技术，研究全新概念的船舶及其自动化生产，以及由机器人操作的船体曲面板成形加工技术的研究开发。2.3 韩国韩国 韩国政府本世纪初将新一代智能型机器人的开发列为国家今后十大推动经济增长项目之一。韩国三大造船企业要在原有造船的焊接和喷漆工序中已广泛采用工业用机器人的基础上使产品升级，开发智能型机器人。据大宇造船海洋预测,机器人市场2003年的规模大约在950亿美元左右,2010年发展到1800亿美元,2020年将进一步增长到14000亿美元。大宇焊接机器人大宇焊接机器人三星重工的机器人焊接系统三星

7、重工的机器人焊接系统三星重工的真空吸收除锈机器人三星重工的真空吸收除锈机器人2.4.2 本世纪初 在欧盟第五个框架计划中，至少有三个有关造船机器人的研究项目正在进行之中。一个名为ROWERII，其目标是开发一种适合于船坞合拢的可移动焊接机器人；另一个项目名为SNAKE，其目标是开发一种可在形状复杂的狭长空间内从事焊接、清洁和油漆等工作的轻便型机器人；第三个项目名为DOCKWELDER，主要目的也是为了解决船坞合拢中的焊接问题，目标是使船坞中30的焊接工作量实现自动化，并提高生产效率10%。2.4.2 本世纪初 在欧盟第五个框架计划中，至少有三个有关造船机器人的研究项目正在进行之中。一个名为RO

8、WERII，其目标是开发一种适合于船坞合拢的可移动焊接机器人；另一个项目名为SNAKE，其目标是开发一种可在形状复杂的狭长空间内从事焊接、清洁和油漆等工作的轻便型机器人；第三个项目名为DOCKWELDER，主要目的也是为了解决船坞合拢中的焊接问题，目标是使船坞中30的焊接工作量实现自动化，并提高生产效率10%。库卡库卡KR悬挂在导轨上的机器人悬挂在导轨上的机器人库卡库卡KR机器人远程激光焊技术机器人远程激光焊技术芬兰船厂焊接门架同时用芬兰船厂焊接门架同时用2台机器人进行焊接台机器人进行焊接(2011年年) 我国机器人技术在造我国机器人技术在造船应用方面的开发研究船应用方面的开发研究3.1 概况

9、概况 1985年哈尔滨工业大学研制成功了我国第一台弧焊机器年哈尔滨工业大学研制成功了我国第一台弧焊机器人和点焊机器人。人和点焊机器人。1999年国家年国家863计划实施以来，成功研计划实施以来，成功研制出了一批特种机器人，包括点焊、弧焊、装配、切割、制出了一批特种机器人，包括点焊、弧焊、装配、切割、搬运等各种用途的工业机器人。搬运等各种用途的工业机器人。2000年国家年国家863计划计划“机机器人应用工程及其产业化开发器人应用工程及其产业化开发”项目通过验收，标志着我项目通过验收，标志着我国工业机器人自主设计、制造和应用的整体技术水平跻身国工业机器人自主设计、制造和应用的整体技术水平跻身国际先

10、进行列。国际先进行列。3.2 我国已有的与船舶制造有关的机器人项目我国已有的与船舶制造有关的机器人项目 近年来，我国已有不少大学、科研院所和大型船舶企业开近年来，我国已有不少大学、科研院所和大型船舶企业开展了与船舶制造有关的机器人项目的研究与应用。展了与船舶制造有关的机器人项目的研究与应用。深圳大族激光公司焊接（切割）机器人深圳大族激光公司焊接（切割）机器人 大型水火弯板复杂智能机器人(清华大学等，2001年） 加工的自动化程度大大提高（大连造船新厂) 肋骨冷弯加工机器人(武汉理工大学,2005年） 能加工多种型材的系列肋骨冷弯设备（多家船厂，出口） “船用管-管、管-法兰焊接机器人生产线”（

11、江苏科技大学等，2007年） 提高焊接效率5倍以上，提高焊接质量（外高桥船厂） 管子-法兰机器人自动焊接生产线（611所，2012年） 机器人自动焊接工艺技术、生产线集中控制等5项关键技术。由定长切割、法兰装配和法兰焊接3条小自动化生产线构成（江南船舶管业及江苏新时代、广州文冲等船厂） 4.1 国外先进船厂正在向智能化造船发展国外先进船厂正在向智能化造船发展造船装备的发展趋势是自动化，可以分为三个阶段。第三阶段是高级阶段，主要是无人化工厂(VA)，即全自动造船，它是在CeaS(计算机集成制造系统)环境下的CADCAM 与机器人之间联动操作，即由计算机、自动化装备和智能机器人等高技术系统组成。综

12、上所述，造船装备的发展进程为：单机自动化综上所述，造船装备的发展进程为：单机自动化-柔性自动柔性自动化生产线化生产线-智能无人化造船。智能无人化造船。国外先进船厂普遍应用了柔性自动化生产线，并正在向造船生产的最高阶段智能化造船发展，在系统科学的指导下将企业的全部生产经营过程采用软硬件综合成一个由智能计算机和智能机器人所组成的集成系统。1978年日本全国造船工人有7万多人，本世纪初已减少到约2万人，人数减少的主要原因是船厂大量采用了自动化设备和造船机器人。据称，船厂通过采用机器人降低造船成本50% 75% 。4.2 机器人在我国造船业领域正迎来战略性发展契机机器人在我国造船业领域正迎来战略性发展

13、契机资料显示，2011年底中国机器人保有量为日本的1/8，德国的1/4，韩国的1/3。另据前几年不完全统计，我国大约有70家工厂近500台焊接机器人在生产中使用（弧焊与点焊机器人约各占一半），主要集中在汽车(65%)、摩托车(15%)及工程机械(16%)三个主要行业，其他行业(包括电器、自行车、机车、航空航天等)仅占4% 。据国际机器人联合会预计，2013年中国将超越日本成为世界最大的机器人市场。根据我国情况, 进一步开发使用智能型的机器人不仅是为了短期内拯救造船工业, 而且是为了长期效益, 是提高造船企业信誉和获得可靠质量的标志。我国亦应从战略角度出发，把机器人作为造船现代化的手段之一。4.

14、3 船厂本身应做好机器人应用的相应准备工作船厂本身应做好机器人应用的相应准备工作（1）积极探索船舶焊接机器人。（2）解决好自适应跟踪(焊接电弧跟踪)问题。（3）解决装配精度问题。（4）做好相应的生产设计、技术管理、人员素质及相关技术支撑等工作。4.4 江南造船的机器人应用研究江南造船的机器人应用研究（1）进行简单船体构件焊接机器人在造船中的应用研究。（2）2009年完成“管子-法兰机器人自动焊接生产线技术” （江南船舶管业）应用研究。（3）2011年完成焊接机器人系统研究与组建研究。船厂机器人应用展望船厂机器人应用展望由于模块化、轻量化造船等现代造船技术的发展，焊接机由于模块化、轻量化造船等现代造船技术的发展，焊接机器人系统在船舶生产中有着广阔的应用前景。器人系统在船舶生产中有着广阔的应用前景。机器人本身的适应能力，焊接机器人用药芯焊丝的性能，机器人本身的适应能力，焊接机器人用药芯焊丝的性能，装配精度和生产设计水平等方面的不断提高，将会给机器装配精度和生产设计水平等方面的不断提高，将会给机器人的应用创造越来越好的条件。人的应用创造越来越好的条件。一旦解决好焊接机器人系统的诸多关键技术性能和特殊的一旦解决好焊接机器人系统的诸多关键技术性能和特殊的船舶生产特点直接相匹配的问题，我们将能够进一步把焊船舶生产特点直接相匹配的问题，我们将能够进一步把焊接机器人系统集中到船舶产品的整个加工