運動控制核心部件產(chǎn)業(yè)調(diào)研報告

運動控制核心部件產(chǎn)業(yè)調(diào)研報告

近年來，我國制造業(yè)加強科技創(chuàng)新、促進科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，取得了重要突破和實質(zhì)性進展，形成了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、較為完備的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系。建設(shè)了一批國家重點實驗室、國家工程技術(shù)研究中心等科研基地；成立了一批國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，為我國制造業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展提供了重要保障。圍繞高速精密重載軸承開展軸承服役性能演變規(guī)律與失效機理等基礎(chǔ)理論、材料對性能影響規(guī)律和失效機理等研究，掌握高速、精密、重載軸承設(shè)計理論、壽命理論及試驗方法，動態(tài)性能試驗技術(shù)與方法，掌握高鐵軸箱軸承、風力發(fā)電機組主軸與齒輪箱軸承、機器人和機床精密軸承、特大型裝備靜壓軸承等設(shè)計、試驗和批量化制造核心技術(shù)，開展典型應(yīng)用示范。我國制造業(yè)發(fā)展對科技創(chuàng)新的需求粗放式發(fā)展道路已經(jīng)無法適應(yīng)我國制造業(yè)的發(fā)展，通過科技創(chuàng)新提高制造業(yè)競爭力是必由之路。在當前我國制造業(yè)實施戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，制造業(yè)健康快速發(fā)展對科技創(chuàng)新工作提出了明確的需求。（一）加強制造基礎(chǔ)能力方面的科技創(chuàng)新制造業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)研究能力薄弱已經(jīng)成為當前制約我國制造業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，其中基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、電子元器件、集成電路、傳感器、控制系統(tǒng)、軟件工具及平臺等眾多領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)研究、關(guān)鍵工藝研究都沒有掌握自主核心技術(shù)，工藝裝備、測試與實驗裝備、標準化等共性技術(shù)自主創(chuàng)新能力薄弱，亟需科技攻關(guān)。（二）亟需加強制造企業(yè)經(jīng)營管理模式創(chuàng)新我國制造企業(yè)管理正處于由傳統(tǒng)管理模式向現(xiàn)代管理模式轉(zhuǎn)變的階段，經(jīng)營目標、管理模式、管理理念和決策標準發(fā)生根本性變化，多數(shù)企業(yè)并沒有從根本上改變以產(chǎn)品為中心的傳統(tǒng)制造模式，無法適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)、云制造等模式下的多品種大批量定制化的要求，企業(yè)管理信息化、生產(chǎn)過程智能化、咨詢服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化的水平制約著中國制造業(yè)的快速發(fā)展。（三）亟需提升制造業(yè)智能化水平隨著中低端產(chǎn)品加工制造產(chǎn)業(yè)重心向東南亞等發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，我國裝備制造業(yè)在全球地位面臨挑戰(zhàn)，急需利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、傳感器等增強裝備產(chǎn)品智能化程度，構(gòu)建數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的智能化生產(chǎn)線和數(shù)字化工廠，從而提升生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量，提升產(chǎn)業(yè)的競爭力。（四）亟需加強新興產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵裝備的研發(fā)我國新興產(chǎn)業(yè)所需裝備的需求缺口較大。光電子、先進光伏電池設(shè)備、新一代通信設(shè)備等發(fā)展所需的關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)的自給率較低，核心技術(shù)掌握仍較少，試驗設(shè)計能力較欠缺、技術(shù)集成能力薄弱、制造裝備進口依賴大，新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的關(guān)鍵裝備自給不足。（五）亟需加強綠色制造技術(shù)的研發(fā)優(yōu)質(zhì)高效、節(jié)能、節(jié)材的先進基礎(chǔ)制造工藝和自動化、智能化技術(shù)的普及程度不高，能源消耗、材料利用率及污染排放與國際先進水平相比存在較大差距。亟需發(fā)展先進綠色制造技術(shù)與產(chǎn)品，突破制造業(yè)綠色產(chǎn)品設(shè)計、環(huán)保材料、節(jié)能環(huán)保工藝、綠色回收處理等關(guān)鍵技術(shù)，支撐制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展。運動控制系統(tǒng)行業(yè)概況（一）運動控制系統(tǒng)基本概述以反饋控制為核心、機構(gòu)為被控對象、數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的運動控制技術(shù)是人類發(fā)明和制造機器的過程中發(fā)展起來的一門科學(xué)技術(shù)。人類通過運動控制技術(shù)來制造更有序、高效、高速、精密、穩(wěn)定和可靠的好機器。機器改變世界，而運動控制技術(shù)改變機器設(shè)計與制造，是現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的制器之技。現(xiàn)代運動控制技術(shù)的發(fā)展起源于工業(yè)革命后對蒸汽機、電動機等各類機械設(shè)備進行精確控制的想法。得益于現(xiàn)代控制理論、微電子學(xué)、計算機技術(shù)的進步，運動控制技術(shù)成為現(xiàn)代工業(yè)自動化發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域之一，并已廣泛應(yīng)用于微電子、機器人、數(shù)控機床、電子加工和檢測、生產(chǎn)自動化等各類工業(yè)制造領(lǐng)域。在現(xiàn)代化工業(yè)時代，運動控制技術(shù)的應(yīng)用水平是衡量一個國家裝備自動化、智能化水平的標志，體現(xiàn)了制造業(yè)的發(fā)展水平和市場競爭力。運動控制系統(tǒng)是智能制造裝備的核心基礎(chǔ)部件，決定了裝備的精度、效率，是不同品牌裝備形成差異化的重要環(huán)節(jié)。從基本結(jié)構(gòu)上看，典型的運動控制系統(tǒng)主要包括控制器、驅(qū)動器+電機（執(zhí)行器）和傳感器三大部件。其具體功能是在復(fù)雜條件下，將預(yù)定的控制方案、規(guī)劃指令轉(zhuǎn)變成期望的機械運動，實現(xiàn)機械運動高速、高精度的軌跡和位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制或力控制。其中，運動控制器相當于運動控制系統(tǒng)的大腦，驅(qū)動器+電機相當于心臟和血管，傳感器則是神經(jīng)系統(tǒng)的感知單元。而機械系統(tǒng)就是承載任務(wù)的四肢。運動控制器向驅(qū)動器發(fā)送控制指令，驅(qū)動器將其轉(zhuǎn)化為能夠運行電機的電流，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，進而帶動工作機械（負載）實現(xiàn)特定運動。同時，電機和機械系統(tǒng)的多種傳感器經(jīng)過信號處理將實時信息反饋給控制器，控制器進行實時調(diào)整，保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。運動控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分集成，硬件即工業(yè)控制板卡，包括主控單元、信號處理等部分，軟件包括運動控制算法、邏輯任務(wù)、系統(tǒng)調(diào)度及相關(guān)工業(yè)應(yīng)用軟件。硬件的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)，軟件、算法的優(yōu)劣，共同決定了運動控制系統(tǒng)的精度、效率。在硬件的差異化不明顯的情況下，軟件算法是運動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。運動控制軟件可在使用過程中通過升級來提升性能或改變用途，從而使智能化裝備具有真正的柔性。在裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，整體制造業(yè)向精益管理綜合能力和全局效益提升方向發(fā)展的背景下，運動控制系統(tǒng)的核心指標就應(yīng)包括：運動控制系統(tǒng)的整體可靠性、穩(wěn)定性，適用于不同應(yīng)用場景的性能和功能指標（高速高精、高實時性和高帶寬等）和快速二次開發(fā)能力，以及人機交互的友好、易用與可重構(gòu)，針對機械系統(tǒng)的預(yù)測性維護（智能感知與故障診斷）能力，與產(chǎn)線及周邊設(shè)備交互并參與整體節(jié)拍效率、產(chǎn)能以及供應(yīng)鏈的決策等。（二）運動控制系統(tǒng)核心部件運動控制器是指以邏輯控制單元為核心，以傳感器為信號敏感元件，以電機或動力裝置和執(zhí)行單元為控制對象的一種控制裝置，其主要任務(wù)是根據(jù)運動控制的要求和傳感器件的信號進行必要的邏輯、數(shù)學(xué)運算，為電機或其它動力和執(zhí)行裝置提供正確的控制信號。運動控制器由硬件、固件、軟件等組成，其中硬件部分包括微處理器、存儲器、接口電路、通信接口、電源等；固件是指固化在微處理器、存儲器、可編程邏輯器件等元件中的軟件；軟件部分由實時操作系統(tǒng)、運動控制指令編譯器、運動控制參數(shù)的預(yù)處理及優(yōu)化、運動控制函數(shù)、通信管理等模塊構(gòu)成。運動控制器負責向伺服系統(tǒng)等部件傳遞控制指令，是運動控制系統(tǒng)的核心模塊，其性能直接決定了運動控制系統(tǒng)的性能水平。運動控制器可分為插卡式運動控制器、嵌入式運動控制器和網(wǎng)絡(luò)式運動控制器。插卡式運動控制器又稱為PC-Based運動控制器，以板卡形態(tài)存在，通常采用高性能DSP和FPGA作為核心處理器。用戶通常以PC機作為信息處理平臺，運動控制器以插卡形式嵌入PC機，即PC+運動控制器的模式，將PC機的信息處理能力和開放式的特點與運動控制器的運動控制能力有機地結(jié)合在一起，可實現(xiàn)高性能多軸協(xié)調(diào)運動控制和高速點位運動控制。國內(nèi)市場主要代表廠商包括固高科技、雷賽智能、美國泰道、翠歐、眾為興等。以工業(yè)計算機的形態(tài)存在，集成了工業(yè)計算機和插卡式運動控制器。在延續(xù)了插卡式運動控制器運動控制性能的同時，可以實現(xiàn)普通PC機的基本功能，是用戶理想的嵌入式一體化解決方案，也是運動控制器發(fā)展的重要方向。國內(nèi)市場主要代表廠商包括FANUC、固高科技、翠歐、ACS等。網(wǎng)絡(luò)式運動控制器的形態(tài)可以是插卡式，也可以是嵌入式，或者是獨立運行模式。其與伺服驅(qū)動系統(tǒng)的鏈接是采用各類工業(yè)總線形式，如Ethercat、Profinet、DeviceNet、Sercos、CC-Link、RTEX、MII/III。過去由于工業(yè)總線均來自歐美和日本，所以網(wǎng)絡(luò)式運動控制器基本為國外壟斷，主要廠家包括倍福、西門子、施耐德、三菱、松下、安川等。固高科技著力發(fā)展我國自主可控的多主從等環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)gLink系列，自2016年陸續(xù)推出各種形式的系列產(chǎn)品。伺服系統(tǒng)是一種能對機械運動按預(yù)定要求進行自動控制的系統(tǒng)，其作用是使輸出的機械位移（或轉(zhuǎn)角）準確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角），實現(xiàn)輸出變量精確跟隨或復(fù)現(xiàn)輸入變量。伺服系統(tǒng)通常由驅(qū)動器和電機構(gòu)成。驅(qū)動器是用來控制電機的一種裝置，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)，一般通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位。電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，可精準控制速度，位置，可將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。交流伺服系統(tǒng)依據(jù)不同的電機運行原理分為永磁同步交流伺服系統(tǒng)、感應(yīng)交流伺服系統(tǒng)、磁阻同步交流伺服系統(tǒng)和無刷直流伺服系統(tǒng)，當前市場以永磁同步電機及無刷直流伺服電機為主。交流伺服電機通過驅(qū)動器磁場換向?qū)崿F(xiàn)電流的精確通知，同時它具備轉(zhuǎn)矩密度大、效率高、力矩大，響應(yīng)快，可靠性高等特點，在工業(yè)場景得到廣泛應(yīng)用。直流伺服系統(tǒng)由直流伺服驅(qū)動器和直流伺服電機組合構(gòu)成。直流伺服電機通過電刷進行換向，驅(qū)動器只需輸出正負直流電機即可驅(qū)動電機正反運行。由于直流電機的輸出特性，它的力矩線性、平穩(wěn)，通常被用在高精密的控制領(lǐng)域。同時，直流伺服電機可配備編碼器形成閉環(huán)系統(tǒng)。因此，直流伺服系統(tǒng)可準確掌握電機的轉(zhuǎn)動情況，實現(xiàn)精確的定位。步進系統(tǒng)由步進驅(qū)動器和步進電機組合構(gòu)成，步進驅(qū)動器接收指令信號后，驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動固定的角度，因此可通過驅(qū)動器發(fā)出的控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。步進系統(tǒng)通常為開環(huán)系統(tǒng)，在步進電機添加編碼器后也可形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。我國制造業(yè)發(fā)展取得的成績（一）制造業(yè)總量躍居世界第一，成為名副其實的制造大國近年來我國制造業(yè)總體規(guī)模已居世界第一位，綜合實力不斷增強，不僅對國內(nèi)經(jīng)濟和社會發(fā)展做出了重要貢獻，而且成為支撐世界經(jīng)濟的重要力量。2014年，我國工業(yè)增加值達到22．8萬億元，占GDP的比重達到35．85%。2013年我國制造業(yè)產(chǎn)出占世界比重達到20．8%。在500余種主要工業(yè)產(chǎn)品中，我國有220多種產(chǎn)量位居世界第一。制造業(yè)的快速發(fā)展，直接促進了我國經(jīng)濟發(fā)展的速度、質(zhì)量和效益，增強了我國在全球化格局中的國際分工地位。（二）突破了一批核心技術(shù)，形成了一批支撐國民經(jīng)濟發(fā)展的重大裝備產(chǎn)品十幾年來，制造業(yè)各領(lǐng)域涌現(xiàn)出了一批較有影響、意義深遠的重大成果。國內(nèi)發(fā)電設(shè)備裝機中國產(chǎn)發(fā)電機組已達80%以上，年產(chǎn)千萬噸級大型煉油廠設(shè)備國產(chǎn)化率達90%，國產(chǎn)100萬千瓦超超臨界火電機組、國產(chǎn)750千伏交流輸變電成套設(shè)備已投入運行。日產(chǎn)4000噸大型新型干法水泥生產(chǎn)線、60萬噸乙烯、30萬噸級合成氨、百萬噸級鉀肥等一大批大型成套技術(shù)裝備實現(xiàn)自主化。神舟系列航天飛船的成功發(fā)射，實現(xiàn)了載人航天工程的重大突破。蛟龍?zhí)栞d人潛水器研制和海試成功，標志著中國躋身世界載人深潛先進國家行列。（三）涌現(xiàn)出一批世界級的大企業(yè)，企業(yè)正在逐步成為技術(shù)創(chuàng)新主體2016年《財富》世界500強排行榜中，中國企業(yè)達110家，其中以工業(yè)為主的有50余家。社會創(chuàng)新要素不斷向企業(yè)集聚，工業(yè)企業(yè)研發(fā)投入快速增長，自主創(chuàng)新能力顯著增強。2015年，我國規(guī)模以上制造業(yè)研發(fā)投入強度達到0．91%；企業(yè)發(fā)明專利申請58．3萬件，占國內(nèi)發(fā)明專利申請受理量的60．2％；企業(yè)獲得發(fā)明專利授權(quán)15．9萬件，占國內(nèi)發(fā)明專利授權(quán)量的60．5％。企業(yè)作為市場主體，在自主創(chuàng)新中繼續(xù)發(fā)揮決定性作用。（四）初步形成了企業(yè)、高校、院所聯(lián)動的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系近年來，我國制造業(yè)加強科技創(chuàng)新、促進科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，取得了重要突破和實質(zhì)性進展，形成了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、較為完備的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系。建設(shè)了一批國家重點實驗室、國家工程技術(shù)研究中心等科研基地；成立了一批國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，為我國制造業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展提供了重要保障。運動控制系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展情況及發(fā)展趨勢（一）運動控制行業(yè)技術(shù)特點及技術(shù)發(fā)展趨勢高可靠性是指產(chǎn)品可在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，通常以平均無故障時間來界定。工業(yè)裝備能夠長期、穩(wěn)定地可靠運行是用戶的最基本要求。現(xiàn)代工業(yè)場景下，裝備的系統(tǒng)復(fù)雜度提升，非確定性因素增加。作為裝備的大腦，運動控制系統(tǒng)需在面對各種作業(yè)環(huán)境和需求變化的情況下，消除整體系統(tǒng)的非確定性，保證裝備的長期穩(wěn)定有效運行。隨著運動控制系統(tǒng)設(shè)計更加復(fù)雜，軟件的可靠性主要體現(xiàn)在其容錯能力和代碼強健性上，而對于硬件來說，在持續(xù)降低系統(tǒng)功耗的同時，提升其在各種嚴苛環(huán)境下（高溫高濕、超低溫和溫度沖擊、粉塵油污、腐蝕性氣體、金屬顆粒物、強電磁干擾等）的抗干擾能力、7×24小時運行環(huán)境中抗疲勞強度、抗擾動能力和信號鏈傳遞損失與補償?shù)?。作為智能制造裝備的核心基礎(chǔ)部件，高可靠性對于運動控制器系統(tǒng)來說是一項基本的核心要求。一方面，在生產(chǎn)過程中需采用經(jīng)過嚴格篩選測試的優(yōu)質(zhì)元器件，組裝過程也應(yīng)具備嚴格的質(zhì)量控制程序，以確保裝備長期使用時的高穩(wěn)定性和高可靠性。另一方面，運行中控制系統(tǒng)的故障源經(jīng)常來自于各類連接點和運動部件擾動。如何減少連接，強化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r安全，以更加緊湊的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)更加復(fù)雜的控制過程，在保證可靠性的同時，還要能夠支撐更加復(fù)雜的算力需求。實時性作為運動控制系統(tǒng)的一項重要性能指標，是指事件發(fā)生的時間確定性（相對與絕對的確定），以及在此基礎(chǔ)上數(shù)據(jù)處理的精準和快速性，這對設(shè)備和任務(wù)間的時間同步精度，以及系統(tǒng)中的任務(wù)執(zhí)行效率提出了新的要求。實時性需要解決在保證運動控制事件的時間確定性情況下系統(tǒng)的冗余安全、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中信息實時交互、多時鐘源協(xié)同精準補償，復(fù)雜系統(tǒng)相位控制中的高速信號處理和大型軟件的實時性處理等等。高速高精度是運動控制系統(tǒng)在性能上永恒的追求，面對不同應(yīng)用場景，高速高精的具體指標有所不同，但總體指標要基于被控對象的模型辨識，對速度和控制精度進行自適應(yīng)和自優(yōu)化，取得綜合性全局最優(yōu)。類似木桶效應(yīng)，一個系統(tǒng)的整體性能取決于最短的木板。輸入激勵信號源的運動規(guī)劃與被控對象響應(yīng)能力是否匹配，系統(tǒng)各控制環(huán)節(jié)的同步性，傳感反饋的物理分辨率精度，系統(tǒng)模型辨識的線性化能力，機械系統(tǒng)諧振頻率和動剛度特征，關(guān)鍵部件熱傳導(dǎo)與熱輻射效應(yīng)，信號鏈完整度、擾動頻域是否與工作頻域重合等，都會制約系統(tǒng)整體高速高精度性能指標的達成，成為最短的那塊木板。（二）運動控制系統(tǒng)產(chǎn)品及技術(shù)發(fā)展趨勢開放性代表系統(tǒng)要為用戶打開二次技術(shù)開發(fā)、工藝快速迭代升級的技術(shù)路徑，并為用戶自身核心競爭力構(gòu)建提供必要的技術(shù)手段。靈活性意指系統(tǒng)要能適應(yīng)各種復(fù)雜工藝要求的能力，既有性能上的深度和功能上的寬度，還要具備多源異構(gòu)系統(tǒng)的重構(gòu)便利性。易用性表示系統(tǒng)需具備人機交互的友好、直觀、簡便，安裝調(diào)試的簡潔、安全，運行維護的可預(yù)測、便捷和低成本。在現(xiàn)代智能制造更高精度、效率和制程柔性化的需求下，未來運動控制系統(tǒng)發(fā)展的核心需求之一為實現(xiàn)開放性、靈活性、易用性的統(tǒng)一。傳統(tǒng)機械設(shè)備采用的電機和I/O數(shù)量有限，往往采用一對一直連的方式連接。直連方式最大的問題在于布線復(fù)雜，線纜使用量較大，同時傳輸信號極易受到干擾。為解決這些問題，各裝備或部件廠商紛紛采用高速工業(yè)總線連接伺服驅(qū)動器及運動控制器，網(wǎng)絡(luò)化趨勢明顯。采用高速工業(yè)總線后，運動控制器、伺服驅(qū)動器和I/O模塊之間除了常規(guī)的控制命令及反饋信息傳遞外，還可以根據(jù)需要實時調(diào)節(jié)伺服驅(qū)動器的各類參數(shù)，從而實現(xiàn)更為復(fù)雜靈活的控制要求，設(shè)備連接的軸數(shù)和I/O數(shù)量也不斷增加。在數(shù)字化、智能化發(fā)展趨勢下，工業(yè)總線作為工業(yè)數(shù)字血管的重要性日益凸顯。逐漸成長為現(xiàn)代工業(yè)體系內(nèi)一個獨立的產(chǎn)業(yè)細分領(lǐng)域，并作為智能制造體系的底層核心技術(shù)支撐，成為制造大國產(chǎn)業(yè)競爭的戰(zhàn)略制高點。在新的工業(yè)體系中，工業(yè)數(shù)據(jù)成為制造業(yè)的血液，居于核心位置。以工業(yè)數(shù)據(jù)為脈絡(luò)，整個智能制造邏輯重構(gòu)為數(shù)據(jù)產(chǎn)生（工業(yè)現(xiàn)場）、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)管理與價值發(fā)掘幾個環(huán)節(jié)。從制造效率及工業(yè)大數(shù)據(jù)安全可靠角度看，制造業(yè)領(lǐng)域必須完整實現(xiàn)從現(xiàn)場總線到工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)全互聯(lián)的技術(shù)升級。未來工業(yè)場景下，對工業(yè)裝備的控制已經(jīng)不僅僅是幾個軸的運動控制和邏輯控制，而是基于全互聯(lián)的綜合系統(tǒng)控制。從底層的智能傳感、控制決策、數(shù)據(jù)信息交互到基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的分析決策，全鏈打通，實現(xiàn)端到端、端到云的大系統(tǒng)閉環(huán)控制，從而實現(xiàn)單臺裝備、柔性工作站和工作島及自動化產(chǎn)線的綜合運維成本降低、產(chǎn)品生命周期優(yōu)化、生產(chǎn)效率提升、節(jié)能環(huán)保等多方面的進步。不同于過去Profinet、EtherCAT等工業(yè)上已經(jīng)具備的工業(yè)總線概念，工業(yè)現(xiàn)場全互聯(lián)（高速工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的安全與互聯(lián)互通）從標準、架構(gòu)、交互、數(shù)據(jù)、應(yīng)用和業(yè)務(wù)乃至生態(tài)等各個方面都要考慮安全可信體系的建立，還要考慮多主從架構(gòu)的數(shù)據(jù)安全與高度同步、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路的多級實時與可靠性、對等網(wǎng)絡(luò)拓撲及去中心化、分布式數(shù)據(jù)存儲與實時處理、共性模型算法提取與深化，以及智能算力分布等多維技術(shù)研發(fā)、耦合驗證和復(fù)雜場景應(yīng)用。智能機器人推動機器人產(chǎn)業(yè)與人工智能等新一代信息技術(shù)深度融合，突破共性關(guān)鍵技術(shù)，形成具有國際競爭力的機器人產(chǎn)品，協(xié)同標準體系建設(shè)、技術(shù)驗證平臺與系統(tǒng)建設(shè)、以及典型示范應(yīng)用，支撐我國機器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)向高端發(fā)展。（一）智能機器人基礎(chǔ)前沿技術(shù)結(jié)合機器人與以人工智能為代表的新一代信息技術(shù)深度融合的國際發(fā)展趨勢，開展機構(gòu)/材料/驅(qū)動/傳感/控制與仿生的創(chuàng)新技術(shù)、智能機器人感知與認知技術(shù)、智能機器人學(xué)習與智能增殖技術(shù)、人機自然交互與協(xié)作共融技術(shù)等重大基礎(chǔ)前沿技術(shù)研究，搭建機器人技術(shù)驗證平臺系統(tǒng)，開展試驗驗證，取得原創(chuàng)性創(chuàng)新成果，為我國新一代智能機器人提供技術(shù)支撐。（二）智能機器人共性關(guān)鍵技術(shù)以攻克制約我國機器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù)為目標，開展高性能機器人核心零部件（RV減速器、諧波減速器、伺服電機與驅(qū)動器、機器人控制器）、專用傳感器、軟件體系及多任務(wù)操作系統(tǒng)、功能軟件、計量測試/安全與可靠性、應(yīng)用工藝及系統(tǒng)集成等共性關(guān)鍵技術(shù)研究，建立機器人安全性與可靠性技術(shù)體系，機器人性能達到國際同類產(chǎn)品水平，解決我國機器人產(chǎn)業(yè)空心化問題，提升國產(chǎn)機器人的國際競爭力。（三）新一代機器人技術(shù)與平臺開展主/被動結(jié)合新型機構(gòu)與驅(qū)動、模塊化柔順關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)變剛度彈性驅(qū)動、生物-機械界面與接口的人機相容性設(shè)計、人機安全共存、智能交互、協(xié)同作業(yè)等新一代機器人核心技術(shù)研究，研制以協(xié)作型多自由度輕型臂、協(xié)作型雙臂機器人、移動操作臂等為代表的新一代互助協(xié)作型作業(yè)機器人和以上肢外骨骼、下肢外骨骼、全身外骨骼等為代表的新一代人體行為增強型機器人試驗樣機系統(tǒng)，為后續(xù)產(chǎn)品化奠定技術(shù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)新一代機器人技術(shù)研究與世界同步，搶占技術(shù)與產(chǎn)業(yè)制高點。（四）機器人關(guān)鍵產(chǎn)品/平臺/系統(tǒng)研發(fā)研發(fā)新型作業(yè)機器人、醫(yī)療/康復(fù)機器人、面向老年人/殘障人士的生活輔助機器人、特殊環(huán)境服役自主作業(yè)機器人、機器人云端在線服務(wù)平臺、機器人智能作業(yè)技術(shù)及系統(tǒng)等高端機器人關(guān)鍵產(chǎn)品/平臺/系統(tǒng)，豐富我國機器人產(chǎn)品種類，完善我國機器人產(chǎn)品譜系建設(shè)，提升我國機器人的整體性能與智能水平，創(chuàng)新服務(wù)領(lǐng)域和商業(yè)模式，支撐我國機器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)向高端發(fā)展，徹底轉(zhuǎn)變低水平重復(fù)的局面。（五）系統(tǒng)集成與應(yīng)用推進我國機器人面向制造業(yè)典型行業(yè)/重點領(lǐng)域、醫(yī)療/康復(fù)、助老助殘/智慧家庭/社會服務(wù)、安全與救援/科學(xué)工程等行業(yè)/領(lǐng)域的系統(tǒng)集成與應(yīng)用，實現(xiàn)我國機器人技術(shù)與產(chǎn)品在國家重點行業(yè)/領(lǐng)域高端應(yīng)用和典型領(lǐng)域拓展應(yīng)用，提高國產(chǎn)機器人國際競爭力，為國產(chǎn)機器人產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)，加速推進我國智能機器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。運動控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈情況運動控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈上游包括各類電子元器件，如IC芯片、PCB板、晶體管、電阻電容等。產(chǎn)業(yè)鏈的中游主要為運動控制器、驅(qū)動器、電機、減速器和傳感器等核心部件的提供商或者運動控制系統(tǒng)解決方案提供商。產(chǎn)業(yè)鏈的下游是各類智能制造裝備行業(yè)。十三五以來，通過試點示范應(yīng)用、系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商培育、標準體系建設(shè)等多措并舉，我國制造業(yè)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化轉(zhuǎn)型升級加速，供給能力不斷提升。在新興制造及傳統(tǒng)制造領(lǐng)域均涌現(xiàn)出大批領(lǐng)先的高端裝備制造企業(yè)，并發(fā)展出離散型智能制造、流程型智能制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、大規(guī)模個性化定制、遠程運維服務(wù)等新模式新業(yè)態(tài)。《十四五智能制造發(fā)展規(guī)劃》指出，要大力發(fā)展智能制造裝備、合力發(fā)展工業(yè)軟件產(chǎn)品、著力打造系統(tǒng)解決方案，推動先進工藝、信息技術(shù)與制造裝備深度融合，帶動通用、專用智能制造裝備加速研制和迭代升級，到2025年實現(xiàn)研制1，000種先進智能制造裝備的目標。汽車發(fā)動機、變速箱等高效加工與近凈成形成套裝備，航空航天大型復(fù)合材料智能鋪放、成形、加工和檢測成套裝備，高精度智能化熱/冷連軋成套裝備，百萬噸以上能化乙烯成套裝備，新型干法水泥全流程智能化生產(chǎn)線，食品高黏度流體灌裝智能成套裝備，連續(xù)式針織物/純滌綸織物印染成套裝備，滿足GMP要求的無菌原料藥智能成套裝備，極大規(guī)模集成電路制造成套裝備，新型平板顯示制造成套裝備等。融合數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、人工智能、VR/AR、5G、北斗等新技術(shù)的智能工控系統(tǒng)、智能工作母機、協(xié)作機器人等新型裝備。高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備堅持主機牽引、夯實基礎(chǔ)、突破核心、工藝驗證，聚焦航空航天和汽車兩個重點服務(wù)領(lǐng)域，重點攻克高檔數(shù)控系統(tǒng)和功能部件等瓶頸，完成150種以上智能、精密、高速、復(fù)合型高端制造業(yè)裝備的研制和示范應(yīng)用，大幅提升國家重點工程、國民經(jīng)濟重點領(lǐng)域關(guān)鍵制造裝備國產(chǎn)化率，在強化高端數(shù)控裝備單機智能化水平提升的基礎(chǔ)上，逐步實現(xiàn)由單機示范應(yīng)用向智能化制造成組成套整體解決方案的提升，擴大