大学生挑战杯优秀获奖作品范文Word文件下载.docx
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1.主要产品：
我公司已成功开发了无轨导全位置爬行式智能弧焊机器人系统（WT-WMR）和平面弯曲焊缝跟踪自主移动机器人系统（HC-WCR）两款产品。
公司还是二维运动平台、旋转电弧传感器、机器人本体等部件供应商。
2.技术特点：
这两款产品主要用于大型构件野外自动焊接。
HC可实现对平面弯曲V型焊缝及各种平面弯曲角焊缝自动焊接，尤其适合于狭窄空间焊缝及折角变化频繁焊缝焊接，WT则非常适合全位置多层多道跟踪焊接。
3.技术优势：
上万次实验室实验和1年实地使用证明，我们产品跟踪精度高，稳定性好、准确性高、能够达到良好跟踪效果，跟踪精度±
0.5mm；
焊缝成型美观，在替代人工高强度劳动同时也提高了焊接质量和效率；
无需轨道及导向，焊接过程无需人工监控，对使用者技术要求不高；
焊接效率为手工焊接效率8～10倍，焊接生产成本为手工电弧焊50%。
二、背景介绍
首先，国家在“十一五”规划中将新型机器人成套设备设计、制造及其关键技术作为自主创新重点领域，并每年设立2.5亿元自主创新专项资金予以支持。
2007年1-11月，中国金属切割及焊接设备制造行业规模以上工业企业累计实现工业总产值10,858,412千元，比上年同期增长了45.51%。
其次，我国传统制造业势必按现代化高标准进行全面升级和技术改造，采用先进装备武装自己。
对自动化焊接设备需求量将明显增加，尤其是锅炉、压力容器、船舶、钢结构、桥梁、汽车、机车、冶金设备、采矿机械、石油化工装置、家用电器、医疗设备和半导体器件等重点制造业都需要装备自动化程度高，性能优良，可靠性好各种自动化专用成套焊接设备。
总之，随着科学技术进步和社会发展，人们必然要逐步从传统焊接工艺和高强度体力劳动中解放出来，智能化焊接设备（焊接机器人）需求量也就必然会越来越大。
三、企业目标
1.公司初创前两年，以直销分销最佳组合渠道，先后在大连、天津、南通、上海、武汉、深圳、广州、杭州、威海等10个城市区域开拓市场.以造船业、石化行业、电站设备制造业作为主要目标市场。
其中，造船业将作为我们市场突破口。
2.自第三年开始推出基于旋转电弧传感无轨导全位置弧焊机器人系统和基于激光CCD传感器轮式移动焊接机器人系统，并为现有系统增加初始焊缝识别功能，预计年销售额约达到1632万元。
3.第五年力争确保推出断续焊缝自主跟踪机器人系统、基于激光焊接系统移动焊接机器人、基于复合热源移动焊接机器人，还将在现有机器人系统基础上，研发用于除锈、喷涂、切割机器人系统，提高这几个行业自动化程度，净利润约达1777.51万，实现公司效益持续快速增长。
四、市场营销
为实现既定销售目标，公司必须依靠最新科研技术成果、不可替代产品优势及其价格优势，制定指标明确、切实可行营销策略：
1.产品策略
扩大产品组合，用不同模块重新组合出不同机器人，以适应多种焊接场合需要，出售拥有专利技术机器人中间部件，拓展市场。
加强与南大机器人与焊机自动化实验室等科研机构合作，对产品不断进行扩展、组合，扩大产品范围。
2.定价策略
公司采用成本定价与心理定价相结合策略。
对于WT-WCR机器人系统，目前市场同类产品售价为50万元/套，我公司产品较之功能更强，以48万元价格出售。
同时，公司还将推出一款全新物美价廉HC-WMR机器人系统，拟定销售价为22万元/套。
3.渠道策略
公司拟采用零阶渠道与一阶渠道相结合渠道策略实施销售。
将主要选择零阶渠道销售模式,直接面向最终客户，包括人员推销、电子商务营销等。
同时辅之以一阶渠道销售模式,即选择或增设当地代理商扩大市场份额。
4.促销策略
依据公司财务销售费用预算,安排多项促销活动，支持产品推广、促进产品销售。
一是通过产品试用、示范焊接、现款优惠、贸易展销等措施，实现销售促进；
二是利用大众传媒、专业杂志、目标区域户外媒介等手段，进行广告宣传；
三是以完善售前、售中、售后服务，确保产品质量，满足客户需求。
五、财务分析
大焊王朝机器人有限责任公司需要约为800万元注册资本，投资回收期为2.66年，内涵报酬率高达41.8%。
股本结构单位:
万元
股本规模
股本来源
风险投资
技术入股
战略投资
团队出资
金额
400
140
300
160
比例
25%
17.5%
37.5%
22.86%
本公司经过与江联集团友好协商，达成了现有战略投资意向。
风险投资方面，本公司已与江西高新技术产业投资股份有限公司取得联系，吸引现有风险投资200万元。
五年利润表单位:
净利润
第一年
第二年
第三年
第四年
第五年
163.98
248.19
422.52
994.62
1777.51
六、管理团队
TEAM创业团队是以技术人员为核心，吸纳了多方面优秀人才，形成研究生与本科生协作建设团队结构。
将本科生创新能力与研究生扎实理论基础完美融合，形成TEAM团队整体。
公司将运用先进信息系统管理体系，实现面向客户集成化管理目标；
运用先进信息技术，对公司物资流、资金流、信息流进行有效控制和制约，实现“三低一高”（即生产成本最低，管理费用最低，财务和销售费用最低，销售利润最高）经营目标。
大焊王朝总部将设于南昌昌北经济技术开发区内，与南昌大学相互依存、互为条件、彼此支持、合作共赢，立志成为南昌大学在智能焊接领域产业化基地。
大焊王朝凭借江西政策优势、区位优势、资源优势和南昌大学科技优势、信息优势、人才优势，将形成以环渤海地区、长三角和珠三角为基点产业布局，着力打造高科技企业形象。
第一部分项目介绍
1.1项目背景
进入新世纪以来，我国焊接结构制造业一个引人注目动向是向多参数、高精度、重型化和大型化发展，且常为工地现场焊接。
其中包括30万载重吨以上大型船舶，年产60万吨以上化工炼油设备，存储量12.5万吨以上储罐，1000MW以上火力、水力、核能发电设备和跨省跨国输油输气管线等等。
然而，国际上大型结构焊接还是采用机械化、半机械化甚至完全手工焊接方式。
国内储罐焊、船舶焊等基本上是引进有轨道自动焊，如江南造船厂用于船体合拢立焊；
更多球罐、压力管道等采用仍然是手工焊接，世纪工程三峡工程涡轮机进水压力管（直径12.4米、厚度50毫米）即是如此。
我国焊接工业现状可以概括为劳动条件差，生产效率低，质量不易保证。
因此，研发和推广高精度、智能化焊接设备是实现大型结构件焊接作业自动化，保障焊接作业稳定性和一致性，提高焊接质量和效率，减轻工人劳动强度根本途径。
1.2项目来源
南昌大学机电工程学院院长张华教授带领科研团队在智能焊接机器人研究方面取得了突破性进展，先后研究出具有国际领先水平无轨导全位置爬行式智能弧焊机器人系统和平面弯曲焊缝跟踪自主移动焊接机器人系统，成功解决了大型工件许多焊接难题，为实现焊接作业自动化提供了行之有效解决方案。
1.3项目意义
上述系列产品对于提高企业焊接效率、降低生产成本、提高焊接过程自动化程度及焊接设备国产化率都有着积极意义。
以船体建造为例，焊接工时约占总工时30%-40%，焊接成本约占总成本30%-50%。
造船成本一般占船舶价格85％～95%，其余为造船利润。
2002年，按照当时钢材价格等成本预算订立17.5万吨散货船新船定价仅为3000万美金，到2005年，同类散货船市场价已高达5000多万美金。
取造船成本为其市场价90%，焊接成本占总成本40%，使用本公司产品后能节约焊接成本50%，那么建造一艘17.5万吨散货船（按2005年数据）就可以节约成本900万美金。
从以上分析可知我公司机器人若在造船工业中得到大量推广，将大大降低船舶建造成本，提高我国船舶建造质量与水平。
由此估计，公司产品在石化等其它行业亦有很广阔市场前景。
第二部分产品与行业介绍
2.1产品
大焊王朝机器人有限责任公司将主营智能移动焊接机器人及其系列化、多元化产品。
公司成立初期主打产品为：
平面弯曲焊缝跟踪自主移动焊接机器人系统（HC-WMR）和无轨导全位置爬行式智能弧焊机器人系统（WT-WCR）两款产品，兼营二维运动平台、旋转电弧传感器、机器人本体等部件。
由于两款产品软硬件在开发过程中都采用了模块化设计思想，便于二次开发，因此在公司创立以后，我们将针对市场需求，以现有两种产品为基础，开发系列化、多元化产品。
名称
应用
平面弯曲焊缝跟踪自主移动焊接机器人系统
（HC-WMR）
1.各种平面弯曲角焊缝、折线角焊缝、弯曲Ｖ型焊缝
2.平面直角焊缝
3.狭窄空间焊缝和折角变化频繁焊缝
无轨导全位置爬行式智能弧焊机器人系统
（WT-WCR）
1.大型结构现场生产平焊、立焊、横焊、曲面焊等全位置焊缝
2.可实现多层多道焊
2.1.1主打产品
平面弯曲焊缝跟踪自主移动焊接机器人系统（HC-WMR）
【构成】
本产品由轮式机器人、跟踪控制系统和焊接电源系统组成。
其中轮式机器人又由机器人本体、二维运动平台、焊炬支撑板和旋转电弧传感器等组成。
焊接电源系统可由我公司代买或推荐。
【功能】
本产品可以对各种平面弯曲角焊缝、折线角焊缝、弯曲Ｖ型焊缝以及平面直角焊缝进行自动跟踪焊接，尤其适合于狭窄空间焊缝及折角变化频繁焊缝自动焊接，可以大幅提高焊接效率，降低成本，保证焊接质量，改善工人劳动条件。
【实物图】
【性能参数】见附录四
【应用领域】
本产品可以广泛应用于以下场合（准）平面焊缝焊接：
◆船舶焊接◆集装箱焊接
◆大型储罐◆钢板焊接
◆钢制厂房、场馆
【优势】
◆可用于焊接上述多种焊缝；
◆移动平稳、转弯灵活，能保证焊接质量稳定性和一致性，焊缝成型美观，跟踪精度高达±
◆无需导轨及导向，省去轨道成本及铺轨、画线等大量时间及成本；
◆焊接生产成本为手工电弧焊50%，焊接效率分别是手工电弧焊8倍；
◆操作简单，可在无人监控状态下工作于恶劣环境，对使用者技术要求不高；
◆可采用MIG、MAG、FCAW等多种焊接方法，适合不同焊丝直径；
◆焊炬支撑板采用组合装配结构，不同场合可以有不同选择。
【应用情况】
本产品在江西九江同方江新造船有限公司得以成功应用，跟踪精度满足实际生产要求，焊缝尺寸满足焊接质量要求，焊缝成型明显好于人工，实现了上述焊缝自动跟踪焊接，特别是人工及其它焊接设备难以进入空间、弯曲焊缝焊接，使工人从恶劣生产环境中解放出来，提高了生产效率和焊接质量，取得了可观经济效益和良好社会效益。
客户反馈文件（试用报告）见附录五
无轨导全位置爬行式智能弧焊机器人系统（WT-WCR）
本产品由总控系统、焊缝识别系统、焊炬摆动及调节系统、自适应脉冲电源系统、爬行机器人及其驱动控制系统和手控器构成。
本产品能够吸附于导磁性工件表面自由行走，代替人高空作业，无需轨道和导向就可以实现大型结构现场生产平焊、立焊、横焊、曲面焊等全位置自动跟踪焊接，可实现多层多道焊，保证焊接质量，同时大幅提高焊接效率，降低成本，改善工人劳动条件。
【实物图】
【性能参数】
（见附录三“检验报告”）
本产品可以广泛应用于：
◆船体焊接◆大型储罐、球罐现场焊接
◆大型化工设备焊接◆压力容器焊接
◆管道焊接◆大型钢板焊接
◆电站大型设备焊接◆海洋工程、大型厂房等
若携带其它装置，还可对工件进行视觉检查、探伤、超声测厚等任务。
◆采用轮履式结构，兼有轮式和履带式机器人优点，移动平稳、灵活、可控性好；
◆能在直立面或弯曲面上自主跟踪焊缝，自由爬行，执行全位置焊接任务，负重能力强，达120kg；
◆履带有柔性，可适应壁面曲率范围大（直径2m以上）；
工件厚度适用范围广，可实现多道多层自动焊接，精度达±
◆焊接生产成本为手工电弧焊50%,焊接效率分别是手工电弧焊10倍；
◆设计了友好用户界面及小巧手控盒，方便对相关参数进行调节；
◆操作简便，对操作者水平要求较低；
焊接过程无需工人监控，能够代替工人高空作业。
本产品已在广州文冲造船厂成功应用，解决了长期以来由人手工焊接或者半机械化操作种种弊端，实现了船舶制造过程自动化，改善生产环境，提高生产效率和产品质量。
本产品还在江西锅炉化工石油机械联合有限公司等进行了应用试验，取得了成功，改变了压力容器、锅炉等焊接生产人工焊接或者半机械化状况，解决了焊接生产自动化难题，获得了用户好评。
2.1.2系统部件
公司成立初期，以下几个部件均不作为主营产品，即初期公司不会投入大量资金去专门开拓其市场，但在客户有需求时，就为其生产。
二维运动平台（CSB）
可实现水平、竖直两个垂直方向精确运动，常用作微调机构。
（行程可定制）。
◆运动精度高、平稳，传动效率高，强度高，刚性好，寿命长；
◆驱动部件采用高精度伺服电机及其驱动电路，进一步确保系统高精度、高稳定性。
【创新点】
◆实现了全密封设计，避免飞溅物、灰尘等对机构精度影响，能很好地适应焊接恶劣环境；
◆采用折叠式，结构紧凑，行程尺寸比大，适合于狭窄空间工作；
◆运动平台由两个直线导轨副作为支撑，中间滚珠丝杠作为驱动，运动阻力小，刚性好，承载能力强，运动平稳。
本产品可广泛应用于：
◆焊接、切割机械◆雕刻、刺绣机械
◆检测设备◆新型木工机械
◆医疗、制药机械◆教学设备等
高速旋转电弧传感器（RAS）
既是焊枪，又是传感器，用来检测焊接电流信号
◆其信号检测点就是焊接点，不存在位置导前误差，是完全实时传感器；
◆不需附加任何装置，焊炬可达性和运动灵活性都很好；
◆不怕电弧飞溅、烟尘、弧光等干扰；
◆旋转速度和旋转半径可调；
◆成本低。
◆首次将冷却水管、保护气管集成于传感器内部，不仅外形美观，而且结构紧凑，焊炬可达性和运动灵活性更好，使得其更适合于狭窄空间或折角较大角焊缝跟踪焊接；
◆冷却与保护气一体化水气室结构，结构紧凑，保护气输送顺畅，冷却性能良好，适合长时间可靠工作；
◆独特绝缘结构，使得传感器外壳不带电，提高安全性和可靠性；
◆进行动平衡振动优化分析，解决了高速旋转时振动较大问题；
◆采用数字控制器对转速进行实时精确调节，使得信号提取更加稳定准确。
该旋转电弧传感器处于国际领先水平，已经申请多项专利。
【应用场合】
本产品可应用于焊接工业机器人（手臂式机器人）、移动机器人、移动焊接小车等。
激光CCD图像传感器（LCS）
用来采集焊缝信息
◆可用于各种接头、板厚自动跟踪，也可用于多层焊焊道自动规划，适用于各种焊接方法；
◆测量精度高，测量范围大，响应速度快，抗干扰力强，实用性好。
轮式机器人本体
作为移动平台，搭载相关设备在（准）平面上完成相应任务。
爬行式机器人本体
作为移动平台，搭载相关设备全位置作业，如焊接、探伤等；
轮履式机器人研制技术难度很大，可以预见很多用户将会以它作为平台来进行研究。
2.2后续产品
由于我公司产品设计之初就引入了模块化设计思想，因此可以很方便地进行二次开发，发展多样系列化、多元化产品。
【发展基于不同传感器自动跟踪机器人】
公司两产品采用不同传感器，且传感器、软件、硬件电路等都是模块化设计，因此我们可以在同一本体上换用不同传感器，同时将相关软件、硬件电路移植，并做适当修改，以拓展产品工作范围或降低成本。
采取轮式机器人本体+CSB+LCS+相关软硬件模块构成，可以对厚板平面弯曲（直线）对接V型、I型焊缝、搭接接头以及弯曲程度不大角焊缝进行多层多道跟踪焊接。
采取爬壁机器人本体+CSB+RAS+相关软硬件模块构成，可以对全位置弯曲V型焊缝进行自动跟踪打底焊，全位置角焊。
这样配置比WT-WCR成本更低，用户可以将其作为全位置打底、角焊专机来使用。
由于这些软硬件模块都已经在原来机器人上研制成功，所以二次开发工作量也不太大。
【发展其他焊接机器人及用于其他领域机器人】
详见生产与研发部分。
2.3技术
2.3.1技术一
【技术描述】
核心技术：
轮式机器人机构设计技术
信号提取拟合平面法
焊缝跟踪协调控制方法
专利：
已申请3项国家发明专利，6项实用新型专利。
水平：
系统已经达到国内外先进水平
【技术创新点】
◆高速旋转扫描焊矩、二维运动平台（见产品介绍）；
◆轮式机器人本体采用中间两轮驱动，前后各布置一万向轮结构，使得其转动灵活，可以原地转弯；
采用浮动机构，使其可以适应准平面（坡度不大地面）场合；
◆采用能同时检测焊枪倾角和提取焊缝偏差信息拟合平面法，与传统方法相比，提高了偏差识别精确度和可靠性，该方法属国内外首创；
◆采用焊缝跟踪协调控制方法，响应快，稳定性好，准确性高，可以实现直角焊缝以及任意折线焊缝跟踪；
◆采用虚拟样机技术，缩短了设计周期，降低了研制成本。
【技术保密要点】
◆轮式机器人机构设计技术；
◆同时检测焊枪倾角和提取焊缝偏差信息拟合平面法；
◆焊缝跟踪协调控制方法。
2.3.2技术二
爬行机器人机构设计
多层多道焊缝识别技术
单输入多输出控制方法
已申请国家发明专利1项，实用新型专利4项，国际发明专利1项
经中华人民共和国科学技术部，机械化工业信息研究院《科学技术查新报告》证明，目前国内外还没有类似产品，技术国际领先。
◆国内外首次研究成功焊接用全位置爬行机构。
具有很强负载能力，同时又具有很好受控性能，运动平稳且灵活；
◆国内外首次研究成功既无轨道又无导向、能自主爬行、自动跟踪弧焊机器人系统；
◆采用激光跟踪系统，利用非线性控制，开发了对爬行机构及十字滑块协调控制，实现了焊缝自动跟踪，精度达0.5mm；
◆实现了全位置多道多层自动焊缝跟踪；
◆采用PLC控制器，和触摸屏设计了友好用户界面，以及设计了小巧手控盒，方便地对焊接参数、小车运动参数、摆动器参数、激光图像传感系统等有关参数进行设置和控制。
◆爬行机器人机构设计技术；
◆多层多道焊缝识别技术；
◆单输入多输出控制方法。
2.4国内外同类产品和技术综合比较
目前小型工件已可以应用手臂式焊接机器人，进入自动化及智能化阶段，但中大型构件如船体、储罐、集装箱等，手臂式机器人无能为力，现主要是采用手工电弧焊、半自动焊，部分可以采用有轨道、有导向焊接小车，其主要原因是：
◆以船舶为代表大型构件制造过程中存在很多狭窄空间焊缝，一般机器人很难进入，目前都是采用手工电弧焊或半自动焊；
◆以集装箱为代表一些大型工件上有很多折角变化频繁焊缝，即使是有轨道小车也很难适应，目前主要是手工焊接；
◆大型构件中存在很多弯曲焊缝，需要大范围跟踪，机械化方式只有有轨道小车或具有自动跟踪功能机器人，但目前大多数是采用有轨小车方式，焊接效果不太理想；
这些庞然大物多为工地安装，不能翻转，焊缝多处于特殊位置（如横、立焊缝），较难实现自动化。
由于以上原因，大型工件焊接自动化程度一直不是很高，生产效率低，国内更是如此，轨道式焊机也多数从国外进口，如：
美国Bug-o，Resame德国Kislter加拿大Gullco等。
轨道式焊机虽不需工人手持焊把、眼盯焊缝那样辛苦，但仍存在很多弊端：
◆轨道虽有刚性柔性之分，但很难与被焊工件轮廓完全相同，一般仅适用于平直焊缝；
◆轨道不可能与焊缝完全平行，特别是当焊件在两个自由度方向有变化和有不同接头型式时；
◆轨道上小车虽然也可跟踪装置，但现有跟踪基准有两种：
人工划线和焊缝坡口某一几何元素。
前者保证不了平行精度和焊接质量，跟踪范围有限；
◆铺拆轨道、搭拆脚手架费时费力且价值昂贵（铺设轨道时间往往占总工作量一半，轨道成本占焊接设备三分之一以上）。
辅助工作量和劳动强度不能减少。
综上所述，轨道式焊机应用范围和综合效益不很突出。
当然，国外也有人对此进行研究，但是投入实际生产很少。
【弯曲焊缝及狭窄空间焊缝跟踪机器人方面】
◆韩国Pukyong国立大学研制了一款船舱格子形构件移动焊接机器人。
该机器人只适合焊接直线角焊缝及90°
折角焊缝。
由于传感器和二维运动平台等方面问题，使其对弯曲焊缝跟踪效果不理想。
◆日本庆应大学研制了平面薄板焊接自主性移动机器人，该机器人只能识别对接焊缝，机构等方面存在诸多问题。
目前还没有见到这些机器人投产报道。
我公司产品（HC-WMR）则可以自主跟踪焊接各种平面弯曲Ｖ型焊缝、平面折角角焊缝及直角焊缝等多种焊缝，尤其适合于狭窄空间焊缝及折角变化频繁焊缝自动焊接。
从成本和效率方面考虑，其焊接成本仅为手工电弧焊50%，效率则为手工电弧焊8倍。
【爬壁机器人方面】
爬壁机器人是解决大型构件焊接非常有力手段，这类研究在世界上还处于起步阶段，目前多采用磁吸附方式。
不同磁吸附爬壁机器人各有优缺点：
车轮式虽然行走速度快，转弯容易，但吸附力却很小；
步行式可以获得很大吸力，但速度很慢；
吸盘式行走速度快，转弯较容易，但是吸附力不如履带式；
履带式吸附力很大，有较大行走速度，但转弯不容易，而且转弯半径不好控制。
目前已经产业化了只有北京石油化工学院研制“无轨导全位置行走光电实时跟踪球罐焊接机器人”。
其主要特点是：
采用柔性磁轮，能直接磁吸附在球罐等表面进行无导轨全位置焊接；
能依照焊缝平行线实现多层多道光电实时跟踪焊接。
但也存在一定缺点，如：
◆需要画线或者贴明显能识别路标，精度不高，且仍然需要工人高空作业，费时费力，这是其最致命弱点；
◆负重能力不强，而实际焊接工作中是有一定负载，包括，机器人本身和电缆重量，且位置越高，电缆重量越大。
我公司产品（WT-WCR）克服了以上缺点。
我们采用独特控制方法和爬行机设计使它能自动规划焊接路径（沿焊缝行走）并保证所需精度，同时保证焊接时有利姿位，从而既无轨道又不需任何导向措施、也不需编程示教就能实现全位置可靠跟踪。
与国内外技术比较，本系统具有爬行机构负重能力强、运动控制灵活、焊缝跟踪精度高、机器人自主爬行而无须辅助手段等优点。
从成本和效率方面考虑，使用公司产品（WT-WCR）焊接成本仅为手工电弧焊50%，而效率则是手
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