科创中国

（1）大风能风机叶片打磨机器人智能装备总体解决方案研究机器人智能装备代替人工打磨大风能风机叶片。（2）解决未知叶片表面3D模型到已知叶片表面3D模型过程的建模问题叶片表面扫描3D建模是一种逆向工程技术。（3）缩短编程时间，提高打磨精度和打磨效率自主研发中央控制器，将CNC伺服机器人底座，机器人，伺服浮动打磨头，3D扫描仪和离线编程等各个子模块有机融合，并具备良好的自适应和自学习功能，加上适宜的磨料选择、柔性打磨头选择和打磨工艺路线选择，以实现叶片打磨的最优工艺流程智能控制。（4）解决由于工件尺寸误差或工艺差异导致的打磨不一致性机器人智能打磨硬件系统包括机器人本体，自适应打磨工装夹具和磨头以及中发罗庚核心成员已经开发完成的伺服浮动装置。选用全球最先进的专门为打磨抛光领域设计的专用机器人本体，解决风电叶片全表面、全方位、无死角打磨，可以代替95%以上的人工作业。

（1）首次实现基于大风能风机叶片3D设计图离线编程+激光扫描3D工件整体建模匹配生成机器人打磨程序,一次装夹就能完成风能叶片全表面打磨。从根本上消除了叶片安装变形所导致的定位误差,大大提高了风能叶片的打磨精度、打磨效率，提高了机器人智能打磨系统的可靠性和人工替代比。根据文献检索，已见报道或申请专利的风能叶片打磨系统或者完全缺失叶片表面打磨轨迹编程，仅靠有限的打磨头气动或机械装置来调节打磨路径打磨力度，要么打磨过量要么打磨不足；有的系统边扫描边打磨，打磨产生的大量粉尘将严重影响扫描部件的稳定性，打磨轨迹控制也缺乏整体性和连续性，无法保证打磨的精度、质量和连续生产。（2）首次将3D扫描建模、机器人离线编程、机械手和三维数控底座协调动作、打磨头伺服浮动等各个功能模块进行集中智能控制，实现风能叶片打磨的最优工艺流程和连续自动化量产。现有的打磨系统功能不完善，往往只能实现部分功能，且各个子系统未能有机融合，打磨完成度不高，打磨质量不佳，无法真正代替人工实现连续自动化大批量生产。

随着“碳达峰碳中和”目标的提出，可再生能源产业加速发展，2020年10月14日，《风能北京宣言》发布，为进一步加快全球风电发展，《宣言》发出五点倡议。其中，为达到与碳中和目标实现起步衔接的目的，在“十四五”规划中，须为风电设定与碳中和国家战略相适应的发展空间：保证年均新增装机5000万千瓦以上，2025年后，中国风电年均新增装机容量应不低于6000万千瓦，到2030年至少达到8亿千瓦，到2060年至少达到30亿千瓦。风电叶片是风机零部件成本占比最高的零部件，尤其叶片尺寸越大，技术难度越高，需兼具叶片大、重量轻、强度高的特点，只有少数厂商具备量产能力，目前整体叶片市场正处于供不应求的状态。然而，风电叶片打磨以人工作业为主，劳动强度大，打磨过程还会产生有害粉尘和刺激性气体，不仅生产效率低，还存在较大的安全隐患。越来越多的风电叶片制造企业开始寻求风电叶片打磨的自动化解决方案，主动促进企业向自动化、智能化、数字化转型。按照“十四五规划”，国内市场年均新增大风能风机装机至少为5000万千瓦，即50GW，可换算为风电叶片年需求量约23952片，风电叶片打磨机站需求量为144套；未来五年，国外市场平均每年的风电新增装机容量将达到71GW，可换算为叶片年需求量约34012片，风电叶片打磨机站需求量为204套。可以看出，本项目市场需求量大，前景乐观。

本项目开发的产品是大风能风机叶片打磨机器人。大风能风机叶片打磨机器人智能装备聚焦绿色能源领域，解决大风能发电关键部件风机叶片的机器人打磨难题，通过机器代人从根本上解决风机叶片人工打磨的严重污染和职业病问题，解决打磨工人老龄化后继无人的问题。机器人打磨抛光智能装备是智能制造整个产业链中技术最为复杂，难度最高，价值最大的环节。尽管国内外已有许多企业看到了大风能叶片机器人打磨的巨大商机，但由于自身技术储备不够，研发实力不强，工艺积累欠缺，都还无法完全突破大批量连续自动化生产的门槛。中发罗庚开发的“大风能风机叶片打磨机器人智能装备”融合最先进的多学科专业技术，实现产业化大生产，真正解决客户的痛点和难点，为客户创造价值。

目前，风电叶片的打磨以人工作业为主，在市场订单激增和技术降本的驱动下，不少企业开始寻求机器换人的解决方案。风电叶片打磨自动化仍处于起步阶段，技术门槛高。一是风电叶片具有较大的表面曲率，打磨时需要及时调整打磨接触面的切削力，避免过磨或漏磨现象。二是风电叶片尺寸非常大，表面面积大，微小的变形累积起来的误差会随着打磨过程逐渐增大，因此需要实时检测工件的位置变化数据，自动调整打磨位置。三是机器人或设备的协同性，多个机器人或设备长期协同作业，由于机器人或设备自身存在一定的精度误差，长时间作业可能出现不一致的现象，影响机站作业稳定性。目前有资料显示实现风电叶片打磨自动化的国内企业主要有湖南罗博普仑智能装备有限公司、中航高科智能测控有限公司和无锡中车时代智能装备有限公司等，但均未实现有效、稳定地量产。

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