混联加工机器人关键技术及工艺装备

混联加工机器人是由并联机构+摆角头构成的高性能机器人,兼具机床和关节型机器人的特点,可搭建多样的机器人加工装备,完成机床或关节型机器人难以完成的加工任务。本项目解决了混联加工机器人机构创新、设计理论、精度调控、集成应用中的难题,打通了从自主设计到工程应用的全链条。将该技术与工艺技术融合,研制出移动铣削/制孔、光学元件抛光、搅拌摩擦焊接等新型工艺装备,在航天航空、重大光学工程等领域成功应用,解决了一批我国重大工程中的制造难题。 针对航天大型舱体类结构件高精度、短流程、高柔性加工需求,研制出混联机器人铣削加工移动工作站,在北京卫星制造厂用于通信卫星、货运飞船生产,变革了“铁打的机床,流水的工件”制造模式,大幅度缩短了研制周期;针对国家重大光学工程中大口径光学元件的超精密抛光需求，研制出混联机器人超精密抛光工艺装备，在中物院激光聚变研究中心用于强激光透镜研制，实现了批量化、低损伤、低成本制造;针对汽车制造企业对模具的高质高效自动化抛磨需求,研制出混联机器人模具抛磨工艺装备,在潍柴动力和天汽模用于柴油机连杆铸钢模具、白车身覆盖件铸铁模具的抛磨加工,实现了从完全依赖手工抛磨向自动化抛磨的技术跨越。

天津大学

高端五轴联动超高压水切割技术

超高压水射流切割是一种冷态加工工艺,不改变切割材料的性能,对切割材料无选择性,切割速度快、切缝质量高。针对碳纤维、碳陶等先进复合材料的高精度、高速度加工以及大型曲面构件的切割加工难题,突破超高压发生设备关键技术、超高压五轴联动水刀头系统设计技术、高端专用水刀平台设计与制造技术及水射流加工测量一体化控制技术,研发了500MPa压力级、15m×5m 大型曲面构件五轴联动精密水切割装备和七轴五联动多功能水射流加工装备。 高端五轴联动超高压水切割技术主要应用于航空航天企业,对复合材料、耐高温材料制造的大型曲面构件及零部件进行切割加工,实现了航空碳纤维复合材料飞机蒙皮结构件精密水刀装备的国产化。技术研发的多功能水射流加工装备,实现了火箭发动机碳陶材料燃烧室前段零部件的高质量钻孔及外形修整加工及筒体切割。超高压水切割技术具有冷态加工、对材料无选择性、无粉尘污染等技术优势,可广泛应用于石油化工、煤矿、核工业等领域;而碳纤维等先进复合材料已成为航空航天、汽车、家电、能源等领域的主导材料之一,随着市场需求的增加、复合材料应用的扩大，高端五轴联动超高压水切割技术的应用前景广阔。

合肥通用机械研究院有限公司

百万千瓦级电网友好型风光储场站群智慧联合集控关键技术

百万千瓦级电网友好型风光储场站群智慧联合集控关键技术由中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院和华北电力大学共同组建团队联合攻关完成,创新性开展了大规模区域风光功率联合预测、面向风光储场站协同优化控制与保护、电网友好型新能源电站“网-源”协调关键机制、新能源快速一次调频和虚拟惯量支撑等技术研究,针对“规模化储能+新能源”开发了多种调控模式及电网友好功能，实现了场站层和站群层的有机协调。 以该技术为核心形成的智慧联合集控系统已在三峡集团乌兰察布新一代电网友好绿色电站示范项目落地应用。该示范项目位于内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗境内,新能源装机200万千瓦，配套建设储能系统 55 万千瓦×2 小时，目前一期工程（4#电站)已投产。智慧联合集控系统作为示范项目的“中枢大脑”,承担着新一代电网友好绿色电站与蒙西电网调度交易中心智能化自主化交互通讯、主动感知和决策分析等重要功能。通过全场景的运行考验,系统具备的顶峰供电、功率平滑、一次调频、虚拟惯量等电网友好功能得到了验证,新能源场站群集中功率预测、风光储协同调控策略等关键技术问题均得到了解决,示范电站具备了一体化智慧控制、电网友好接入及风光储稳定运行要求。

中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院、华北电力大学

高密度高精度微电子组装智能装备关键技术及应用

本项目实现了微组装关键工艺装备自主可控与国产化替代,打破了长期被欧美日垄断的局面;突破了多项微组装设备研制关键技术,显著提升国产微组装设备的研发能力与市场竞争力,倒装组装精度达到1微米以内;主导制定了微组装装备技术标准,引领微组装行业高水平、高质量发展。获得授权专利21项;主导制定了微组装领域国家和行业标准12项;发表了技术论文11篇。获得中国电科集团科学技术奖二等奖、三等奖各一次。 本项目技术成果已推广应用到航空、航天、民用5G 基站、热成像、光通信等众多领域,主要客户包括中国电科、中国航天、华为、海信等近百家研究院所和企业,累计实现销售应用本项目相关成果的各类微组装设备400余台套。另一方面可应用于T/R组件等关键电子模块的高密度、高精度组装工艺;随着民品产业微电子器件模块不断向小型化、高性能发展,微组装智能设备市场需求迫切。本项目产品还可批量应用到通信电子、汽车电子、高铁动车等民品领域的微波功率器件、MEMS器件、蓝牙天线等高性能微电子器件模块的生产制造,市场前景广阔。

中国电子科技集团公司第二研究所

第三代半导体芯片制造成套核心装备

第三代半导体材料是指碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等宽禁带材料，具备耐高压、耐高温、耐高频等优越性能,主要用于功率电子、微波射频和光电子领域。第三代半导体芯片制造成套核心装备主要为SiC、GaN等材料特性密切相关的专用材料、器件制造装备,包括用于制备SiC外延层的SiC外延生长炉、用于P型掺杂的SiC高温高能离子注入机、用于激活注入离子及修复离子注入晶格损伤的SiC高温退火炉、用于制备栅氧层的SiC高温氧化炉和用于制备GaN外延层的GaNMOCVD。 第三代半导体是下一代移动通信、新能源汽车、高速列车、能源互联网等产业自主创新发展和转型升级的关键“核芯”。新能源汽车、高速列车等产业升级换代需要高效率、高可靠、轻量小型化的电力控制系统,决定了各种电力转换装置的功率密度、转换效率、安全可靠等第三代半导体电力电子材料和器件成为关键技术门槛；雷达与电子战、通信系统装备性能升级，需要实现射频信号的覆盖范围更大、带宽更宽、精度更高、时延更低,核心技术是高频宽带大功率的微波射频器件;新一代显示与光源技术需要覆盖红外到紫外波长范围的半导体体系,实现光谱可调、高效小型化、数字可控的半导体光源,支撑颠覆性创新应用。

中国电子科技集团公司第四十八研究所

国内首台完全自主的F级50MW重型燃气轮机研制

东方电气集团自 2009 年开始进行完全自主知识产权的F 级 50MW 燃气轮机研制，共历时 13 年，联合产业链近300家单位,实现了从0到1的突破。成功搭建了自主的F级燃机设计体系,具备了燃机全部部件制造能力,建成了完备的试验验证平台,培养了一支攻坚的人才队伍。2022年12月,F级 50MW燃机首台商业示范机成功点火,打通了“大国重器”从研发到应用的最后一公里。2020年和2022年两次被评为年度央企十大国之重器。 集团与华电集团、中电集团分别在广东清远和四川德阳两个分布式能源项目开展50MW 燃机的示范应用运行,打造国内国产燃机的示范标杆,项目已分别获批能源局能源领域首台(套)重大技术装备示范应用项目和第一批创新发展示范项目。目前华电清远项目已成功实现并网发电,中电德阳项目正在安装调试。50MW燃机作为清洁高效装备可应用于电网调峰、工业园区分布式冷热电三联供,以及与风光、压缩空气储能等新能源结合构成新型分布式能源,助力国家绿色低碳转型,“双碳”发展战略。以F级50MW燃机的成果为基础,可开展10-200MW系列化燃机研制,构建我国完整的燃机谱系。

东方电气集团东方汽轮机有限公司

深海重型作业机器人系统关键技术及应用

面对重作业扰动干扰感知难、多型地貌重心稳定难、持续长时间作业冗余控制难、不同海况安全布放回收难等挑战,该技术通过高铁电控与传统海工技术的跨界融合,先后攻克了高压强下系统的轻量化和耐久性、远距离高效供能及运动控制、上下高效协同等技术难题,形成了深海重型作业机器人设计平台及谱系化产品,突破实现了深达6000米的海底作业所需多工序连续作业。 该技术已推广至 5G 通信海底光缆施工、海上风电施工、深海科考、深海油气生产和内河大坝领域。其中,在湛江徐闻、浙江舟山、广西北海的海风电站进行了示范应用,实现了风机桩基之间自行走全维度敷设;在海洋科考领域,交付给自然资源部海洋一所4500米级的水下机器人,在海马冷泉完成9天8潜次高密度和高强度海底采样和施工;在抗险救捞领域,交付上海打捞局的6000米作业机器人完成了伊朗失事油轮的救援抢险工作；在国家重大深海采矿项目上，完成了深海采矿过程的高效驱动和精准控制。该技术既可服务于深海矿产资源开采、可燃冰勘探及提取等海洋资源开发大工程,也可围绕水下少人化和高标准施工的要求,应用在海上新能源电厂建设过程中的电缆敷设保护、海风设备的日常运维、海洋养殖的运维、内河大坝隧道的巡检维护等。

上海中车艾森迪海洋装备有限公司

时速350公里“复兴号”动车组齿轮传动系统研发及应用

该项目面向时速350公里“复兴号”高速动车组,通过自主化研发和创新技术攻关,攻克了全天候及世界最高运营速度条件下齿轮传动系统振动、温升、长寿命等技术难关,研发出高速动车组齿轮传动系统振动试验台进行多工况、全平台模拟试验,破解了齿轮传动系统全寿命周期结构性能、安全性、可靠性一体化验证及评估难题,彻底扭转了以往动车组齿轮传动系统研发受国外技术标准掣肘的问题,形成了系统性的动车组齿轮传动系统中国标准、中国核心技术。项目共获授权专利60件;制定行业标准2项,主持制定企业标准11项;在国内外学术期刊上发表论文21 篇；获得软件著作权 1 项。项目成果经行业专家鉴定认为“整体处于国际领先水平”。 该项目产品齿轮传动系统是高速动车组能量转换与传递的关键核心基础零部件,系统主要由铝镁合金轻质齿轮箱体、高速重载齿轮等部件构成。项目技术成果已成功推广应用至可变轨距高速动车组,京张、京雄智能动车组等齿轮传动系统。未来,技术研发将面向CR450国家科技创新战略工程,突破现有齿轮传动系统产品性能极限,兼顾高性能、高可靠性、免维护、智能化、绿色环保技术优势,形成具备时速400公里以上高速动车组齿轮传动关键部件研发、制造、试验、产业化能力。

中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司

煤矿井下碎软煤层瓦斯区域递进式抽采成套钻进技术装备

技术团队围绕高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井约60%赋存量碎软煤层的瓦斯防治重大需求,首创了煤矿井下气动定向钻进工艺和配套气动螺杆钻具，发明了系列化智能气动定向钻机，研制了随钻测温测斜装置、压风监控和钻渣分离装置等辅助装备系统,形成了适用于碎软煤层的成套定向钻进技术装备,在贵州、安徽、山西等地推广应用,革新了碎软煤层瓦斯抽采治理模式,提升了碎软煤层矿井瓦斯治理能力水平。 本技术装备属于矿山安全领域，主要用于碎软煤层矿区瓦斯抽采利用、矿井瓦斯灾害防治，服务于煤炭安全、高效、绿色开采。针对传统钻进方法在碎软煤层施工时长距离成孔困难、轨迹不可控、易形成抽采盲区,导致瓦斯治理钻进工程量大、成本高、抽采达标周期长,采掘衔接矛盾突出等问题，创新发展了煤矿井下定向钻孔施工技术，攻克了碎软煤层顺层长距离定向成孔难题,实现了碎软煤层瓦斯超前、区域、精准抽采治理。典型应用方式包括:条带瓦斯区域预抽——通过布设集束型长钻孔群覆盖巷道待掘进区域及两侧一定范围内煤体，高效预抽煤巷条带瓦斯,掩护巷道掘进;工作面瓦斯区域预抽--利用已形成的巷道布设平行定向钻孔群覆盖回采工作面及对侧待掘巷道区域,进行递进式高效抽采。

中煤科工西安研究院（集团）有限公司

深水导管架设计、建造和安装关键技术

海工深耕复杂环境下超大型深水导管架关键核心技术，并在南海自主实施了亚洲首座300米级深水导管架“海基一号”,其总高度达302米,重量达3万吨。其位于中国南海台风多发区域,海况恶劣,风浪和内波流巨大,且面临大型可移动沙坡沙脊等世界级海洋工程难题。 导管架平台是世界范围内应用最广泛的海洋油气开发装备,具有平台上部组块甲板面积大、可变载荷大、可设置模块钻机或修井机、可支持干式井口、结构安全可靠等优点。全球约有数千座导管架式生产平台,在世界各海域均有应用。其中水深超过200米的导管架平台共计27座,水深超300米的导管架平台仅有9座,全部集中在墨西哥湾或南加州外海区域。“海基一号”的成功实施,标志着我国在深水固定生产平台方面取得了重大突破,对推动海上油气增储上产、加快南海发展战略和提升能源安全保障能力具有重要意义。 南海陆坡区域的陆丰、惠州、流花、番禺、荔湾、白云等油田,大部分区域水深为350米以内,迫切需要一种适合南海台风海域作业、可装备模块钻机、采用干式井口的深水导管架平台,300米水深级导管架平台应用市场前景广阔。依托“海基一号”深水导管架，形成了一套深水导管架设计、建造和安装指南,规范了我国在200米到400米这一水深区域的油气开发,还可利用深水导管架做出更多贡献。

海洋石油工程股份有限公司