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作者：863計劃機器人技術(shù)主題專家組組長 王田苗 從需求入手分析了我國急需解決的問題，并針對這些問題分析了世界在這些領(lǐng)域的現(xiàn)狀與趨勢，討論了國家863計劃機器人技術(shù)主題在“十五”期間的工作目標(biāo)和任務(wù)。 世紀(jì)之交，世界經(jīng)濟結(jié)構(gòu)正在發(fā)生重大而深刻的變革，美國、歐盟、日本等發(fā)達國家的政府先后推出并實施了多個與機器人技術(shù)、自動化工藝裝備相關(guān)的國家研究計劃，以支持相關(guān)的核心技術(shù)和關(guān)鍵重大裝備的研發(fā)與應(yīng)用。我國政府也非常重視機器人技術(shù)研究與開發(fā)，并在國家“十五”863計劃中予以重點支持。經(jīng)過國家863計劃15年的實施，我國在機器人技術(shù)與自動化工藝裝備等方面已取得了突破性進展，縮短了同發(fā)達國家之間的差距。但是在機器人與自動化裝備中核心及關(guān)鍵技術(shù)的原創(chuàng)性研究、高性能關(guān)鍵工藝裝備的自主設(shè)計和制造能力、重大成套裝備的系統(tǒng)集成與開發(fā)能力、高可靠性基礎(chǔ)功能部件的批量生產(chǎn)應(yīng)用等方面，同發(fā)達國家相比我國仍存在較大的差距。 為了進一步提高我國機器人技術(shù)與自動化工藝裝備的整體技術(shù)水平，進一步縮短同發(fā)達國家之間在制造業(yè)信息化方面的差距�！笆濉逼陂g，迫切需要進一步加強對機器人技術(shù)與自動化工藝裝備研究開發(fā)的支持，以期在戰(zhàn)略必爭裝備技術(shù)與競爭前核心技術(shù)、基礎(chǔ)制造裝備與成套關(guān)鍵裝備制造技術(shù)的研究開發(fā)等重點方向?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新和跨越式發(fā)展，趕超世界先進水平，為我國國民經(jīng)濟發(fā)展和國家安全建設(shè)做出更大的貢獻。 1. 需求分析 進入21世紀(jì)，世界經(jīng)濟結(jié)構(gòu)正在發(fā)生重大而深刻的變革，但制造業(yè)依然是世界各發(fā)達與發(fā)展中國家加快經(jīng)濟發(fā)展、提高國家綜合競爭力的重要途徑。 我國是一個制造業(yè)大國，尚處于工業(yè)化進程之中，在未來相當(dāng)長的時期里，制造業(yè)仍將在國民經(jīng)濟中占主導(dǎo)地位。在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國正逐步成為世界最重要的制造業(yè)基地之一。 然而目前我國裝備制造業(yè)的整體水平與發(fā)達國家相比尚有較大的差距，尤其是在戰(zhàn)略必爭裝備技術(shù)與競爭前核心技術(shù)、基礎(chǔ)制造裝備與成套關(guān)鍵裝備制造技術(shù)等方面差距更大，這種差距又主要體現(xiàn)在先進裝備的自主設(shè)計與獨立制造能力差，成套與系統(tǒng)集成、優(yōu)化能力差，技術(shù)創(chuàng)新和集成創(chuàng)新能力差。這些差距已經(jīng)成為制約我國制造業(yè)乃至其他行業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸問題之一。 隨著我國加入WTO，我國裝備制造業(yè)從來沒有像今天這樣直接地面對國際同行的有力競爭和挑戰(zhàn)。如何適應(yīng)激烈的國際競爭和快速變化的世界市場需求，不斷以高質(zhì)量、低成本、快速響應(yīng)的手段在新的市場競爭中求得生存和發(fā)展，已是我國裝備制造業(yè)不容回避的問題。同時加入WTO也為我們提供了前所未有的機遇，我們必須抓住機遇迎頭趕上。 1．1國家發(fā)展迫切需要的戰(zhàn)略必爭裝備與競爭前核心技術(shù) 戰(zhàn)略必爭裝備是指那些涉及國家安全、經(jīng)濟命脈以及在國際經(jīng)濟競爭中對國民經(jīng)濟影響重大的裝備；競爭前核心技術(shù)是指在未來的國際競爭中有可能開拓新的廣闊市場或成為新的戰(zhàn)略必爭技術(shù)�？梢哉f，戰(zhàn)略必爭裝備與競爭前核心技術(shù)關(guān)系到一個國家的興衰與存亡，是一個國家安全獨立和成為一個強國必須擁有的裝備和技術(shù)。 對機器人技術(shù)主題，用于國家戰(zhàn)略資源勘探——海洋資源開發(fā)的水下作業(yè)裝備和空間資源探索的空間探測器，用于高精尖設(shè)備制造的超精密加工裝備，面向IT 等產(chǎn)業(yè)的電子專用制造裝備，對未來許多行業(yè)將產(chǎn)生重大影響的微機電系統(tǒng)以及集當(dāng)代眾多高技術(shù)于一身的仿人形機器人、仿生機器人、微操作機器人等特種機器人，都是關(guān)系到子孫后代的戰(zhàn)略必爭裝備或競爭前核心技術(shù)，是花錢也買不到的裝備與技術(shù)，是中國要成為一個強國必備的裝備與技術(shù)。 1．2國家發(fā)展急需的基礎(chǔ)制造裝備與成套裝備制造技術(shù) 一個國家僅僅擁有了戰(zhàn)略必爭裝備和競爭前核心技術(shù)是不夠的。要想成為經(jīng)濟強國，完成工業(yè)化的建設(shè)，必須在裝備制造業(yè)掌握有關(guān)基礎(chǔ)制造裝備與成套裝備制造的核心技術(shù)。2O世紀(jì)70～80年代美國制造業(yè)發(fā)展的衰落和競爭力減弱的例子很好地說明了這一點。2O世紀(jì)70年代前，美國的產(chǎn)品競爭力一直令對手望塵莫及，但到了80年代，美國人發(fā)現(xiàn)日本、德國等國家后來居上，逐步取代了他在國際市場的霸主地位。經(jīng)過認(rèn)真深入地分析，他們發(fā)現(xiàn)其原因是美國失去了在裝備制造業(yè)方面的優(yōu)勢，而日、德等國，特別是日本，對制造技術(shù)及裝備研究的投入比例遠大于美國。于是從20世紀(jì)80年代后期開始，開展了一系列旨在振興美國裝備制造業(yè)的龐大計劃，加大了對制造業(yè)技術(shù)與裝備研究的投人，使美國的制造業(yè)重振雄風(fēng)，也使美國經(jīng)濟得以逐步復(fù)蘇并保持持續(xù)增長的勢頭。 在世界經(jīng)濟全球化的今天，雖說絕大多數(shù)基礎(chǔ)制造裝備與成套裝備，只要花錢都可以買到，但對我國這樣的發(fā)展中大國來說，必須掌握了關(guān)鍵的基礎(chǔ)制造裝備與成套裝備制造的核心技術(shù)，才能牢固占有國內(nèi)市場，并不斷開拓國際市場，在競爭中立于不敗之地。 a. 對基礎(chǔ)制措裝備的需求。一個國家制造業(yè)水平的高低，很大程度上取決于其基礎(chǔ)制造裝備水平的高低。據(jù)原國家機械局預(yù)測：20O5年我國數(shù)控機床市場總?cè)萘考s 30 000臺，中、高檔市場年需求量 12 O00臺，其中數(shù)控車床、加工中心（包括數(shù)控銑床）占60％，約7000臺�；A(chǔ)制造裝備不僅需求量大，而且對裝備的技術(shù)水平的要求越來越高，如飛機制造業(yè)中的大臺面多坐標(biāo)數(shù)控龍門銑床、高速加工中心、專用高速蜂窩銑等。對于這樣的高檔專用設(shè)備，目前主要依賴進口。但這類設(shè)備是西方國家對華禁運的重點，1999年的“考克斯報告”提出要控制對華出口機床，2000年美國就通過了針對中國的《控制高技術(shù)機床出口》法案。 b．對大型、成套裝備的需求。我國汽車到2005年產(chǎn)量可接近270萬輛，“十五”期間我國汽車制造業(yè)購買生產(chǎn)線所需的各種技術(shù)裝備，初步測算就將達到600億元；還有在電子、家電制造業(yè)，對生產(chǎn)線所需的數(shù)控加工裝備、工業(yè)機器人、自動化物流輸送系統(tǒng)均有巨大的市場需求。 在非制造領(lǐng)域同樣有著迫切的需求。未來10年，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將處于前所未有的高速發(fā)展階段，將新建鐵路1萬余km，新建城市地鐵1000km，公路建設(shè)投資 1萬億元；在水利建設(shè)方面，就有130多個水電工程需要建設(shè)；國家計劃的大型露天礦有25個需要開采；此外尚有“西氣東輸”、“南水北調(diào)”、“進藏鐵路” 等巨大工程。這些均將形成對大型工程、建筑機械（裝備）的巨大市場需求，如需要6.3m左右，用于地鐵隧道掘進的盾構(gòu)機約120臺（每臺數(shù)千萬元）。 然而，我國對于一些大型的成套裝備基本都依賴引進，目前光纖制造裝備的 100％，IC制造裝備的85％，石化裝備的8O％，轎車工業(yè)裝備。數(shù)控機床和其他數(shù)字化機械（如紡織機械、多色膠印機）的70％以上依賴進口。同樣，大型工程機械（如用于地鐵隧道掘進的盾構(gòu)機）也主要依賴進口，且比例在上升。一個明顯的例子是挖掘機，我國有挖掘機企業(yè)近2O家，雖然市場需求20000 臺，但在國外品牌挖掘機的大舉進攻下節(jié)節(jié)敗退，目前國產(chǎn)挖掘機的市場份額已剩不到5％。 綜上所述，我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展對機器人技術(shù)和自動化工藝裝備中的戰(zhàn)略必爭裝備、基礎(chǔ)制造裝備和成套裝備提出了迫切需求。研究開發(fā)上述技術(shù)與裝備是實現(xiàn)我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級。完成工業(yè)化的迫切需要；是促進我國制造業(yè)“兩個根本性轉(zhuǎn)變”，實施制造業(yè)信息化工程的需要；是增強國防實力、國家安全與國際地位的需要；是實現(xiàn)黨中央第三步戰(zhàn)略目標(biāo)的需要；是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基本保證。 2. 現(xiàn)狀與趨勢分析 2.1 戰(zhàn)略必爭裝備與競爭前核心技術(shù) 正是看到了機器人技術(shù)與自動化工藝裝備中包含著許多具有戰(zhàn)略性、前沿性和前瞻性的高技術(shù)，美國、歐盟、日本等西方發(fā)達國家對此極為重視，先后推出并實施了多個國家研究計劃，我國也在國家863計劃中予以重點支持。在此，我們對與本主題有關(guān)的若干戰(zhàn)略必爭裝備與競爭前核心技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀與重大研究方向作簡要的列舉分析。 2.1.1 水下作業(yè)裝備 21世紀(jì)是人類向海洋進軍的世紀(jì)。海洋資源是近幾年國際上激烈競爭的焦點之一，是各國重要的戰(zhàn)略目標(biāo)。為進行海上石油開發(fā)、海洋科學(xué)研究、海底礦藏勘探開發(fā)、海底打撈救生以及軍事應(yīng)用，如偵察巡邏、掃雷、預(yù)警等，迫切需要進一步開發(fā)水下作業(yè)裝備。 國際公海組織規(guī)定，對有能力進行深�？碧降膰覍⒂袃�(yōu)先開采權(quán)�！熬盼濉逼陂g，我國海洋局已利用本主題開發(fā)的 6 000m水下機器人，在太平洋上勘探了3O萬平方公里，并獲得了其中礦產(chǎn)資源最豐富的7．5萬平方公里的優(yōu)先開采權(quán)，為后人留下了一份產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)了以技術(shù)換資源的目標(biāo)。下一步聯(lián)合國將對富鉆結(jié)殼進行勘探，如果沒有勘探技術(shù)裝備能力，將失去開采權(quán)。我國在水下機器人方面雖然擁有一定的基礎(chǔ)，但與美國。俄羅斯、日本等國相比還有很大的差距，遠不能滿足未來開發(fā)海洋的需求，我國在深海載人潛水器、深海作業(yè)機器人、12O00m海溝探測機器人等方面還有很多沒有開發(fā)而必須開發(fā)的裝備。 2.1.2 超精密加工裝備 信息、航空、航天，特別是國防工業(yè)對精密和超精密加工的需求是非常迫切的。如導(dǎo)彈、航空與航天器上使用的精密陀螺儀（精密陀螺儀轉(zhuǎn)子的偏心增加 0.5ｕm，將引起100m的射程誤差和50m的軌道誤差），飛機和潛艇上使用的高精度葉片，空對空導(dǎo)彈上使用的紅外接收器非球面反射鏡，航天望遠鏡上使用的超精密鏡片等，無一不需要特殊的精密與超精密加工技術(shù)。同時，精密、超精密加工技術(shù)是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，也是一些高新技術(shù)和某些尖端科學(xué)賴以存在和發(fā)展的基礎(chǔ)。 目前，國際上超精密車床主軸回轉(zhuǎn)精度均已達O．025ｕm。工件表面粗糙度Ｒa=0.01～0.02ｕm，最高達0．0045ｕm。進人21世紀(jì)，超精密加工的精度將達至0.001ｕm（1nm）。超精密加工尤其是納米加工是當(dāng)前各工業(yè)發(fā)達國家主攻的目標(biāo)。此外，超精加工材料對象由金屬擴大到非金屬，高密度、高能量的粒子束加工工藝和裝備，以三維曲面加工為主的高性能超精密加工工藝和裝備以及配套的三維超精密檢測技術(shù)和加工環(huán)境的控制技術(shù)等正成為進一步的發(fā)展趨勢。而我國在超精密加工方面尚處于起步階段。 2.1.3電子專用制造裝備 電子制造尤其是集成電路IC制造已成為制造業(yè)最重要的領(lǐng)域之一。預(yù)計到2O05年，我國集成電路市場總銷售額將達到1000億元。這種巨大的市場需求必將拉動對集成電路（IC）制造裝備的巨大需求。據(jù)預(yù)測，“十五”期間我國需建IC芯片生產(chǎn)線30多條、IC封裝生產(chǎn)線15條左右。另據(jù)預(yù)測，建設(shè)一條年封裝能力為1億塊的IC封裝生產(chǎn)線，裝備投資約需2億元人民幣。若按我國IC年需求量增長20億塊計算，則僅增添IC的封裝設(shè)備每年就需4O億元人民幣。 IC制造中的核心和關(guān)鍵裝備包括制芯（前道工序）和封裝（后道工序）2大部分。前道工序裝備發(fā)展的趨勢是研制新型超精細光刻機等設(shè)備，以突破 0.1ｕm的大關(guān)；后道裝備則是發(fā)展與更密、更小、更輕的新型封裝工藝相適應(yīng)的更快。成本更低的封裝設(shè)備，并且對整個后封裝工序的各種設(shè)備以數(shù)字化封裝線方式進行工藝和裝備的集成。由于IC制造不僅對國民經(jīng)濟有巨大的影響，而且對國家安全極為重要，所以一些高精密的IC制造裝備成了一些發(fā)達國家壟斷電子行業(yè)的核心武器。國家在IC制造行業(yè)中雖有一定的基礎(chǔ)，也與國外合資建立了一些生產(chǎn)線，但由于我們自己沒有先進的IC制造裝備，使我國的IC行業(yè)受到了很大的制約。目前我國集成電路芯片制造設(shè)備的85％仍依賴進口。為了在 IC行業(yè)占有一席之地，我國必須自主開發(fā)IC制造的核心裝備。 2.1.4 微機電系統(tǒng)（MEM） MEMS是國際公認(rèn)的一項戰(zhàn)略高科技，是未來先進制造發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)之一，并在醫(yī)療保健、生物基因、IT消費電子、環(huán)保監(jiān)測、軍事武器等器件及微系統(tǒng)應(yīng)用方面具有廣闊的應(yīng)用前景。例如，作為信息獲取關(guān)鍵的多種傳感MEMS已成功地應(yīng)用于汽車、電子等行業(yè)和軍事領(lǐng)域；在令人矚目的信息科學(xué)和生命科學(xué)的發(fā)展中，光MEMS被認(rèn)為是開啟全光通信之門的金鑰匙；高密度MEM生物芯片將強有力地推動生命科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展。 近幾年，采用MEMS技術(shù)的微型衛(wèi)星、微型飛行器和進人狹窄空間的微型機器人，也展示了誘人的應(yīng)用前景�，F(xiàn)在MEMS已形成年產(chǎn)值14O億美元的規(guī)模，預(yù)計5年后將達到300多億美元的規(guī)模。 MEM是以電子制造的方式設(shè)計與制造的微機電系統(tǒng)，他是多種學(xué)科的交叉融合，已成為當(dāng)今國際高技術(shù)競爭的一個熱點，MEMS產(chǎn)業(yè)也正在形成之中。為此各國政府都非常重視MEMS技術(shù)，美國國防部近幾年每年投人7000萬美元用于MEMS研究，德國也投入約7000萬美元用于MEMS的研究。MEMS對我國而言是個挑戰(zhàn)，也是一個難得的發(fā)展機遇。 2.1.5 特種機器人 特種機器人通常是在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下工作，即作業(yè)無法在事先布置好的條件下進行，而且在作業(yè)過程中環(huán)境可能發(fā)生變化。與在結(jié)構(gòu)化環(huán)境下作業(yè)的工業(yè)機器人相比，在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下工作的特種機器人控制更加困難，要求的智能程度更高，如空間與深海作業(yè)、精密操作、在役管道內(nèi)作業(yè)等。 特種機器人集當(dāng)代眾多高技術(shù)于一身，目前重點研究的特種機器人有仿人機器人、微機器人、微操作機器人、水下機器人、醫(yī)用機器人、服務(wù)機器人、網(wǎng)絡(luò)機器人、軍用機器人、農(nóng)林與農(nóng)副產(chǎn)品加工機器人等等，將在航空航天、能源、交通、海洋、生物、醫(yī)療、服務(wù)、農(nóng)業(yè)、軍事和娛樂等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。 正因為如此．研究和發(fā)展特種機器人技術(shù)一直受到世界各國的重視，許多國家都把特種機器人技術(shù)列入本國的高技術(shù)研究發(fā)展計劃或國家的關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)計劃。如美國的“國家關(guān)鍵技術(shù)”、“商業(yè)部新興技術(shù)”和“國防部和能源部關(guān)鍵技術(shù)”等計劃，歐共體的“尤里卡計劃（EU－REKA）”和“信息技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計劃（ES－PRIT）”，日本的“極限作業(yè)機器人研究計劃（ R＆DOF ROBOICS INEXTREME－ENVI－RONMENT）”、“微機器研究計劃（R＆D OF MI－CROMACHINE TECHNOLOGY）”、“仿人形機器人研究計劃（HUMANOID ROBOICS PROJECT）”等，新加坡、韓國、巴西等發(fā)展中國家也都有相應(yīng)的計劃內(nèi)容。我國863計劃智能機器人主題前15年工作的重點之一就是發(fā)展我國的特種機器人技術(shù)，并在若干方向上取得了令世人矚目的成就，但在總體上，與國外先進水平相比還有不小的差距。 2．2基礎(chǔ)制造裝備與技術(shù) 21世紀(jì)基礎(chǔ)制造裝備的水平主要體現(xiàn)在高精度、高效率、低成本和高柔性等幾個方面。發(fā)達工業(yè)國家數(shù)控機床的加工精度普遍已達到1ｕm的水平，有些已達到0．1ｕm。國外主軸轉(zhuǎn)速在10 000～20 000r／min的加工中心已普及，轉(zhuǎn)速高達250 000r／min的實用主軸也正在研制中；直線電機的軸進給速度已達ZO0m／mn。超高速切削的研究已轉(zhuǎn)移到一些難加工材料的切削加工上。高效率、高精度工藝的一個典型例子是精密成形技術(shù)，如近/凈成形（Near Net or Net Shape Form－ing）技術(shù)，其目的是盡量減少切削，甚至免除切削，減少原材料的浪費，同時提高制造效率，精密成形技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家已得到廣泛應(yīng)用。如：美國的汽車、宇航、航空工業(yè)的模鍛件、精密鍛件占總鍛件量的80％以上；日本汽車鍛件達到63.9％；德國達到70％～75％。柔性自動化仍是機床業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。柔性自動化的進一步發(fā)展是敏捷生產(chǎn)設(shè)備。為適應(yīng)敏捷生產(chǎn)模式，人們正在探求設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)重組以及生產(chǎn)單元的動態(tài)重組問題。 目前我國的基礎(chǔ)制造裝備與國際先進水平相比還存在著階段性差距。工業(yè)發(fā)達國家早在20世紀(jì)五六十年代就已普遍采用了優(yōu)質(zhì)高效低耗的工藝及裝備，實現(xiàn)了柔性自動化，目前正向集成化、敏捷化方向發(fā)展。而我國大多數(shù)企業(yè)目前還采用較落后的制造工藝與技術(shù)裝備進行生產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)高效低耗工藝的普及率不足10％，數(shù)控機床、精密及高效設(shè)備不足5％，現(xiàn)在配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的中檔數(shù)控機床還不到25％，高檔數(shù)控機床的 90％以上依賴進口。數(shù)字化機械（如紡織機械、多色膠印機）的 7O％以上依賴進口。 歸納起來，目前國產(chǎn)基礎(chǔ)制造裝備普遍存在著“四差”問題，即可靠性相對差、成套性差、外觀質(zhì)量相對差、名牌效應(yīng)差，從而嚴(yán)重影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的提高，同時也嚴(yán)重制約了制造業(yè)及其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。 2．3 成套關(guān)鍵裝備與技術(shù) 國外在大型、成套裝備方面有很大優(yōu)勢，并且在成套裝備的高技術(shù)化方面，取得了巨大的進展，已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)控化、柔性自動化，并大量采用工業(yè)機器人，正向著智能化、集成化的方向發(fā)展。 據(jù)統(tǒng)計，中國工業(yè)裝備整體技術(shù)水平落后國際水平1O～15年，制造業(yè)與自動化技術(shù)落后15～20年，裝備中工業(yè)機器人數(shù)量極少，數(shù)控化比例很低（5％），尚處于單機自動化和剛性自動化階段，現(xiàn)有成套裝備中技術(shù)經(jīng)濟性能比較先進的只占1/3，近1／5已經(jīng)老化，超期率近4O％。裝備落后，導(dǎo)致產(chǎn)品普遍檔次低、質(zhì)量差，已成為制約制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。 面向非制造業(yè)的成套裝備，如各種工程機械、建筑機械已成為當(dāng)今國際自動化技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。目前國際工程機械的發(fā)展正逐步向機。電、液、訊一體化的方向發(fā)展。歐洲由產(chǎn)、學(xué)。研組成的聯(lián)合研究團體在政府資助下，在深入開展單體智能化技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，開始了機群智能化技術(shù)研究和開發(fā)，標(biāo)志著工程機械智能化的研究又向前邁出了一大步。 我國工程機械正在完成機械液壓一體化的進程，應(yīng)用信息技術(shù)進行工程機械智能化方面的研究還處于起步階段。對個別機種的單機智能化研究已經(jīng)開始，并初步得到實際應(yīng)用。但是從整體上看，無論從單機智能化工程機械種類，還是研究和開發(fā)的深度，與技術(shù)先進國家相比都還存在很大的差距，機群智能化技術(shù)的研究還處于空白。 3. 目標(biāo)與任務(wù) 3.1 主題總體戰(zhàn)略目標(biāo) 主題發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是圍繞制造業(yè)信息化工程的關(guān)鍵技術(shù)與裝備，以重大專項與重點課題為主線，研究開發(fā)基礎(chǔ)技術(shù)、單元產(chǎn)品和系統(tǒng)裝備，掌握戰(zhàn)略必爭裝備關(guān)鍵技術(shù)及競爭前核心技術(shù)，增強自主設(shè)計與制造重大關(guān)鍵設(shè)備的能力，提升制造業(yè)基礎(chǔ)裝備的水平，取得一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果，實現(xiàn)機器人技術(shù)與自動化工藝裝備的跨越式發(fā)展。 3.2 重點任務(wù) 主題研究內(nèi)容分為重大專項與重點課題、一般課題2部分。重大專項與重點課題著重解決國家發(fā)展急需的戰(zhàn)略必爭裝備、基礎(chǔ)制造裝備與成套關(guān)鍵裝備中的某一重大問題，增強自主設(shè)計與制造能力、產(chǎn)品成套及系統(tǒng)集成能力，提升裝備制造業(yè)的水平。一般課題（即前沿探索性課題）圍繞國家發(fā)展急需的戰(zhàn)略必爭裝備、基礎(chǔ)制造裝備、成套關(guān)鍵裝備與競爭前核心技術(shù)中的某一問題，進行前沿探索性研究，強調(diào)原始創(chuàng)新，增強裝備制造業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力，增強技術(shù)儲備。 3.2.1 重大專項與重點課題 重大專項與重點課題是主題工作內(nèi)容的重中之重�！笆濉逼陂g，“機器人技術(shù)主題”的重大專項是深海載人潛水器與微機電系統(tǒng)（MEMS）。重點課題是數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)裝備、全斷面隧道掘進機、智能化工程機械防人形機器人以及水下機器人、（基因）微操作機器人等特種機器人，其目標(biāo)與指標(biāo)以及其作用與影響（預(yù)期成果）分別分析如下。 a．7 OO0m載人潛水器。根據(jù)該載人潛水器用戶（業(yè)主）中國大洋協(xié)會勘查深海錳結(jié)核、富鈷結(jié)殼、熱液礦硫化物和深海生物等資源的計劃目標(biāo)及要求，計劃到 2005年完成一臺采用多種高新技術(shù)。新材料和新工藝集成起來的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的7 000m載人潛水器，使其總體技術(shù)指標(biāo)達到國際領(lǐng)先水平。該潛水器將在21世紀(jì)我國研究開發(fā)國際海底資源的偉大事業(yè)中發(fā)揮不可替代的重要作用，并可向世界展示我國科學(xué)技術(shù)的實力。 b．微機電系統(tǒng)（MEMS）。針對國際MEMS發(fā)展趨勢和未來的產(chǎn)業(yè)化前景，結(jié)合國家競爭前核心技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，圍繞我國醫(yī)療保健、生物基因、環(huán)保監(jiān)測、IT與家電等行的社會經(jīng)濟發(fā)展需要，以發(fā)展我國MEMS產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)的關(guān)鍵支撐技術(shù)作為切入點，掌握MEMS相關(guān)的材料、設(shè)計、制造、工藝、檢測、裝備與系統(tǒng)集成等方面的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的理論方法和關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出若干小批量、多品種、高質(zhì)量的MEMS器件及微系統(tǒng)，建立我國的MEMS研發(fā)體系和產(chǎn)業(yè)化基地，為推動MEMS的可持續(xù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化打下良好的基礎(chǔ)。 c．?dāng)?shù)控關(guān)鍵技術(shù)與裝備。面向國家制造業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)裝備產(chǎn)業(yè)化需求，以中檔精切類數(shù)控機床裝備的產(chǎn)業(yè)化作為切入點，以機制創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新作為突破口，掌握數(shù)控裝備關(guān)鍵技術(shù)，塑造中國數(shù)控機床品牌，提高市場競爭能力；根據(jù)國防工業(yè)的具體需求，設(shè)計制造高精尖精密加工裝備，打破國外封鎖；通過整機帶動相關(guān)的機床設(shè)計、系統(tǒng)與伺服、高附加值關(guān)鍵部件以及配套工具技術(shù)創(chuàng)新及可靠性的發(fā)展，全面提升國家基礎(chǔ)制造裝備的核心競爭力。 d．全斷面隧道掘進機（盾構(gòu)機）。設(shè)計研制適應(yīng)我國典型土層的6.3m全斷面盾構(gòu)機，完成2～3km的實際施工隧道應(yīng)用示范工程、形成自主知識產(chǎn)權(quán)的盾構(gòu)設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試等系統(tǒng)技術(shù)，制定盾構(gòu)設(shè)計、施工的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系，建立土壤分析、裝備設(shè)計與制造產(chǎn)業(yè)化基地，提高國產(chǎn)盾構(gòu)機的生產(chǎn)能力。 e．智能化工程機械。結(jié)合國情，選擇工業(yè)基礎(chǔ)較好、共性技術(shù)較多和經(jīng)濟效益顯著的工程機械產(chǎn)品進行信息化智能化改造升級，選擇市場占有率較高、具有行業(yè)帶動作用的道路施工工程機械，開展在線機群智能化同步施工工程機械的研究開發(fā)和示范應(yīng)用；加快我國工程機械產(chǎn)品的升級換代與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，實現(xiàn)新一代工程機械的自主創(chuàng)新性設(shè)計，提高我國工程機械產(chǎn)品的國際競爭力，促進產(chǎn)業(yè)化的形成。 f．仿人報機器人。以開發(fā)世界先進的仿人形機器人為目標(biāo)，突破仿人形機器人系統(tǒng)中的各項關(guān)鍵技術(shù)，研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國際先進水平的仿人形機器人，為仿人形機器人在服務(wù)、科技、軍事、工業(yè)以及危險環(huán)境中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，推動機械電子、控制、傳感技術(shù)與人工智能等相關(guān)科學(xué)的技術(shù)革新與發(fā)展。 3.2.2 前沿探索處課題 一般課題即前沿探索性課題，是“機器人技術(shù)主題”開展前沿高技術(shù)、競爭前核心技術(shù)研究的重點，目標(biāo)是增強我國在機器人技術(shù)和自動化工藝裝備中的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新能力，增強技術(shù)儲備。 前沿探索性課題按研究內(nèi)容分屬3個專題。 a．制造工藝與裝備專題。制造工藝與裝備專題（專題一）主要圍繞高精度、高效益、低成本、高柔性和潔凈化的制造過程（系統(tǒng)）對先進制造工藝與裝備的要求，開展產(chǎn)品快速開發(fā)、納米級超精密加工、近牌成形、特種材料加工與生物制造等關(guān)鍵工藝技術(shù)及裝備，以及其他基于先進工藝或新結(jié)構(gòu)的重要裝備的研究工作。 b．特種機器人專題。特種機器人專題（專題二）主要圍繞非制造業(yè)對特種機器人的復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力、可靠性、智能化等要求，開展水下機器人。醫(yī)用機器人、（基因）微操作機器人、仿生機器人、服務(wù)機器人、網(wǎng)絡(luò)機器人、管道機器人、農(nóng)林機器人等方面的關(guān)鍵技術(shù)及原型樣機研究工作。 c．基礎(chǔ)部件及系統(tǒng)專題。基礎(chǔ)部件及系統(tǒng)專題（專題三）主要圍繞高速度、高精度、數(shù)字化、智能化工藝裝備的需求，開展檢測與傳感器信息融合技術(shù)、智能控制與遠程操作、先進功能部件、新型數(shù)字化驅(qū)動系統(tǒng)、高速高精度動機構(gòu)、開放式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化控制器等先進基礎(chǔ)部件及系統(tǒng)研究工作。 |
