进入21世纪，智能制造作为新一代信息技术与先进制造技术深度融合的新型生产方式，已然成为新一轮工业革命的核心驱动力。从自动化生产线到智能机器人，从大数据分析到物联网技术，从机器学习到人工智能的运用，智能制造正在不断推进传统制造业进入一个更加智能、高效、可持续的制造新时代。
2017-2023年，中国科协智能制造学会联合体（IMAC）连续开展“中国智能制造科技进展案例研究”，共遴选出70项“中国智能制造科技进展”案例。成果领域涵盖高档数控机床与基础制造装备、工业机器人、汽车、航空航天、新一代信息技术、纺织、轨道交通、船舶及海工装备、能源装备、工程机械、农业机械、纺织、建筑焊接等制造业重点领域；技术领域涉及工业物联网平台、大数据管理系统、人工智能技术在工厂应用、智能制造设备、柔性智能制造产线、云制造系统、智能工厂、大规模定制平台等。
我们将展示智能制造的科技成果和创新应用，感受智能制造带给制造业的变革与创新。
跨尺度多材质铸造件智能加工机器人技术
军事国防、汽车船舶、轨道交通等领域重大装备的关键零部件超过40%以铸造件为主。厘米级浇冒口和飞边毛刺等残留特征的磨切加工是这些关键零部件的主要制造工序。目前，我国超过95%企业采用人工磨切，劳动强度大、工作效率低、安全隐患高，利用自动化磨切装备取代人工磨切已成为必然趋势。现有磨切装备以日本Koyama串联机器人和意大利Maus串联机床为代表，其中串联型机床刚度高但灵活性差，仅能实现小空间有限方向的切，而串联型机器人灵活性高但刚度差，仅能实现小余量低效率的磨，均无法满足多类型、多材质、多尺度铸造件的高效高品质加工需求。
围绕复杂多样铸造件磨切加工技术，天津大学从基础理论、装备创成和工程应用三个层面入手，突破了机构发明、性能设计、控制工艺与系统集成等系列关键技术，与天津中屹铭科技有限公司联合研制具有完全自主知识产权的高刚度磨切加工机器人系统，取得如下技术创新：
1.发明了机器人拓扑结构的解析化运算与代数化综合新技术，综合出数十种结构紧凑、刚度高且重构能力强的新型并混联机构，提出了高刚度磨切加工机器人方案，解决了传统机床灵活性不足与串联机器人刚度不高的难题。
2. 攻克了磨切加工机器人的一体化建模与综合性能匹配设计新技术，提出了多目标合作均衡的参数优选新方法，实现了混联机器人谱系化性能设计，解决了机器人质量、刚度和动态特性间的最优匹配设计难题。
3.突破了磨切加工机器人的多模式控制与智能工艺规划新技术，提出了精准示教和主从人机交互控制新方法，开发出机器人智能控制与工艺规划系统软件，解决了跨尺度多材质异形复杂铸造件高效磨切加工的难题。
基于上述技术创新，天津大学和天津中屹铭科技有限公司研制出3个子列10种规格的磨切加工机器人产品，已广泛用于汽车、船舶、轨道交通、工程机械等基础零部件制造领域，解决了“小件干不快、中件干不好、大件干不了”的铸造件磨切加工难题，在中国兵器、潍柴动力等30余家头部企业成功应用300台/套，直接销售收入超3亿元，创造经济效益超80亿元，典型应用如下：
典型应用一：XX型船舶发动机缸体。该发动机缸体铸造件体积为2.2m*1m*1.3m，加工工序包括缸体侧面、斜面、端面磨切以及毛刺去除。采用磨切加工机器人进行该船舶发动机缸体一体化去除加工，效率提高了5倍、磨切光洁度提升至6.3μm，大幅降低了后续加工成本。
典型应用二：铁路摇枕、侧架。该铁路轨道铸造件尺寸为2.4m*0.5m*0.5m，加工工序包括冒口切割、端面磨削与飞边去除。采用磨切加工机器人，一次磨切即可达到0.5mm以下的磨切精度要求，加工效率从原来每天每人10件提升至单机每天100件，并彻底解决了粉尘污染和操作安全隐患。
典型应用三：轿车发动机缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴。该类铸造件批量大、类型多，加工工序包括浇冒口切割、型面磨削、毛刺及飞边去除。采用并联磨切加工机器人集成的全自动化加工生产线，加工效率提高了3倍以上，企业产能提高了5倍以上，大幅降低了用工成本。
并联磨切加工机器人减少了铸造件磨切后处理的原有工序，极大缩短了加工时间，显著提高了生产效率与企业经济效益，推进了铸造业的绿色化改造升级，获得全国铸造装备创新奖（2019-2022连续四年）、全国铸造行业创新成果（2020、2022连续两届）。并联磨切加工机器人经由邓宗全院士为组长的专家组鉴定达到了“国际领先”水平，获2020天津市技术发明一等奖、2020中国好设计金奖、2021中国产学研合作创新成果一等奖，并入选2021中国智能制造十大科技进展、2022世界智能大会优秀案例。
