運動控制器產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施意見

運動控制器產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施意見

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。圍繞制造基礎(chǔ)技術(shù)與關(guān)鍵部件，開展基礎(chǔ)技術(shù)與前沿技術(shù)研究，突破關(guān)鍵技術(shù)與共性技術(shù)，建立健全基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、工業(yè)試驗驗證平臺和安全保障技術(shù)，完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，為逐步解決國產(chǎn)裝備空心化提供技術(shù)支撐，大幅度提高為重點領(lǐng)域和重大成套裝備自主配套能力。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造以推進互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)、服務(wù)與制造融合發(fā)展為主線，以重塑制造業(yè)技術(shù)體系、生產(chǎn)模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和價值鏈以及促進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級為目標(biāo)，探索一批引領(lǐng)發(fā)展的制造與服務(wù)新模式，突破一批網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造理論、關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)一批互聯(lián)網(wǎng)+協(xié)同制造工業(yè)軟件，創(chuàng)建一批互聯(lián)網(wǎng)+制造服務(wù)平臺。（一）網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式與理論圍繞推進互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)、服務(wù)業(yè)與制造業(yè)融合發(fā)展以及打造智慧企業(yè)的創(chuàng)新需求，探索云制造等網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造新模式；研究智慧空間與工業(yè)大數(shù)據(jù)、服務(wù)型制造與制造服務(wù)融合等前沿理論；研發(fā)與構(gòu)建產(chǎn)品全生命周期制造服務(wù)融合、多模式智能供應(yīng)鏈、服務(wù)價值鏈協(xié)同、多學(xué)科支撐的工業(yè)大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分析、在線運維與預(yù)測運營等核心模型與關(guān)鍵技術(shù)。為重塑制造業(yè)技術(shù)體系、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和價值鏈提供理論支撐。（二）互聯(lián)網(wǎng)+協(xié)同制造工業(yè)軟件圍繞基于互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同制造服務(wù)新模式，面向創(chuàng)新設(shè)計、企業(yè)經(jīng)營與資源管理、產(chǎn)品全生命周期制造服務(wù)以及工業(yè)云、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等平臺系統(tǒng)的構(gòu)建，研發(fā)復(fù)雜產(chǎn)品全數(shù)字化優(yōu)化和仿真、產(chǎn)品全生命周期/服務(wù)生命周期管理、資源管理與智能供應(yīng)鏈協(xié)同、基于OT的智能服務(wù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析等平臺系統(tǒng)與軟件，形成互聯(lián)網(wǎng)+協(xié)同制造工業(yè)軟件系統(tǒng)，支撐網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造創(chuàng)新發(fā)展。（三）基于互聯(lián)網(wǎng)+的創(chuàng)新設(shè)計探索支撐制造業(yè)要素資源共享互聯(lián)及社會力量參與互動的研發(fā)設(shè)計新模式；攻克互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下設(shè)計資源共享、研發(fā)設(shè)計價值鏈協(xié)同以及眾創(chuàng)空間構(gòu)建新技術(shù)；研發(fā)支持云制造的設(shè)計資源共享與協(xié)同創(chuàng)新平臺、典型行業(yè)眾創(chuàng)服務(wù)平臺以及制造業(yè)產(chǎn)品眾包設(shè)計服務(wù)平臺。推進制造業(yè)從企業(yè)創(chuàng)新到眾創(chuàng)眾包的發(fā)展轉(zhuǎn)變。（四）資源管理與智能供應(yīng)鏈攻克互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下基于工業(yè)云與工業(yè)大數(shù)據(jù)的企業(yè)經(jīng)營管理及資源集成共享技術(shù)、智能供應(yīng)鏈協(xié)同與精準(zhǔn)服務(wù)技術(shù)；研發(fā)制造核心企業(yè)和第三方服務(wù)商主導(dǎo)的多模式制造企業(yè)經(jīng)營管理與資源集成共享云平臺、智能供應(yīng)鏈管理集成平臺與產(chǎn)業(yè)價值鏈協(xié)同云平臺；構(gòu)建企業(yè)制造資源協(xié)同空間。推動從企業(yè)運行向價值鏈協(xié)同運營轉(zhuǎn)變。（五）產(chǎn)品全生命周期制造服務(wù)攻克制造服務(wù)價值鏈重構(gòu)、產(chǎn)品服務(wù)生命周期管理、在線運維與預(yù)測運營等關(guān)鍵技術(shù)；研發(fā)產(chǎn)品服務(wù)生命周期集成管理平臺、制造服務(wù)價值鏈協(xié)同云服務(wù)平臺以及高端裝備智能預(yù)測與精準(zhǔn)服務(wù)云平臺；打造制造與服務(wù)融合的服務(wù)價值鏈協(xié)同新體系。支撐制造業(yè)向制造+服務(wù)轉(zhuǎn)型升級。（六）工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺攻克產(chǎn)品數(shù)據(jù)鏈、資源數(shù)據(jù)鏈、供應(yīng)數(shù)據(jù)鏈、制造數(shù)據(jù)鏈、服務(wù)數(shù)據(jù)鏈及其無縫集成、工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的企業(yè)智能決策與預(yù)測預(yù)警等關(guān)鍵技術(shù)；研發(fā)基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的企業(yè)業(yè)務(wù)管控與決策分析、企業(yè)智慧數(shù)據(jù)空間構(gòu)建等技術(shù)系統(tǒng)；打造云制造服務(wù)平臺、工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺等；構(gòu)建企業(yè)智慧數(shù)據(jù)空間，開展平臺典型應(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(biāo)準(zhǔn)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(rèn)知技術(shù)、智能機器人學(xué)習(xí)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(biāo)，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。世界制造業(yè)發(fā)展趨勢進入21世紀(jì)以來，在經(jīng)濟全球化和社會信息化的背景下，國際制造業(yè)競爭日益激烈，對先進制造技術(shù)的需求更加迫切。云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合，正在引發(fā)對制造業(yè)研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和商業(yè)模式的深刻變革，科技創(chuàng)新已成為推動先進制造業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動力。（一）智能正成為制造業(yè)的關(guān)鍵要素越來越多的制造企業(yè)通過應(yīng)用嵌入式軟件、微電子、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，提升產(chǎn)品智能化程度和研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理的智能化水平，打造高端產(chǎn)品和裝備，占據(jù)產(chǎn)業(yè)制高點。同時，制造裝備控制技術(shù)的極大提高，使制造裝備的自診斷、自維護、自恢復(fù)成為現(xiàn)實，并將推動制造裝備向智能化階段邁進。（二）服務(wù)促進產(chǎn)業(yè)模式變革，重塑制造業(yè)價值鏈在同質(zhì)化競爭和供大于求的全球市場環(huán)境下，制造業(yè)產(chǎn)業(yè)價值鏈的高端向研發(fā)和產(chǎn)品運營維護等服務(wù)生命周期轉(zhuǎn)移，更多的制造企業(yè)成為提供產(chǎn)品、服務(wù)、支持、自我服務(wù)和知識的綜合體。服務(wù)與制造相互滲透融合，從生產(chǎn)型制造走向服務(wù)型制造是大勢所趨，產(chǎn)業(yè)模式向定制化的規(guī)模生產(chǎn)和服務(wù)型生產(chǎn)轉(zhuǎn)變特征明顯。（三）可持續(xù)發(fā)展成為制造業(yè)與自然、社會協(xié)調(diào)的重要主題綠色發(fā)展理念逐步成為共識，激勵制造企業(yè)開始重視綠色技術(shù)在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、銷售服務(wù)和回收利用等產(chǎn)品全生命周期中的應(yīng)用，創(chuàng)新高效、節(jié)能、環(huán)保和可循環(huán)的新型制造工藝和裝備，不斷降低資源消耗和環(huán)境影響，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的協(xié)調(diào)優(yōu)化，符合經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的低碳環(huán)保和循環(huán)利用要求。（四）制造大數(shù)據(jù)和平臺成為高附加值增值服務(wù)的重要支撐工業(yè)大數(shù)據(jù)是制造企業(yè)高附加值增值服務(wù)的來源，制造企業(yè)全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化在對制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和分析形成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)閉環(huán)的基礎(chǔ)上，將有效支撐企業(yè)制造過程優(yōu)化和經(jīng)營管理決策，促進企業(yè)對市場、用戶的精準(zhǔn)供給和企業(yè)間的資源分享利用，從而打造智慧企業(yè)，并為消費者、用戶以及企業(yè)自身創(chuàng)造顯著的增量價值。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(biāo)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(dāng)于運動控制系統(tǒng)的大腦，驅(qū)動器+電機相當(dāng)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(fù)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(biāo)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(biāo)（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(fù)責(zé)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(zhǔn)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(zhǔn)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(dāng)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(fù)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(zhǔn)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(zhǔn)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)。增材制造重點解決增材制造領(lǐng)域微觀成形機理、工藝過程控制、缺陷特征分析等科學(xué)問題，突破一批重點成形工藝及裝備產(chǎn)品，在航空航天、汽車能源、家電、生物醫(yī)療等領(lǐng)域開展應(yīng)用，引領(lǐng)增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。形成創(chuàng)新設(shè)計、材料及制備、工藝及裝備、核心零部件、計量、軟件、標(biāo)準(zhǔn)等相對完善的技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)體系，結(jié)合重大需求開展應(yīng)用示范，具備開展大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)。（一）增材制造控形控性的科學(xué)基礎(chǔ)探索增材制造自由成形過程的成形幾何精度、成形效率、材料組織結(jié)構(gòu)與性能的形成規(guī)律與關(guān)鍵影響因素和控制方法，為提升增材制造工藝技術(shù)和裝備設(shè)計水平提供堅實的科學(xué)支撐，并為形成重大原創(chuàng)性增材制造新技術(shù)提供科學(xué)指引。（二）基于增材制造的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)發(fā)展基于增材制造工藝特性，融合力學(xué)、物理與化學(xué)多種功能的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，為結(jié)構(gòu)整體化、輕量化、高性能化和滿足聲、光、電、磁、熱等多功能化提供設(shè)計方法和設(shè)計軟件，支撐我國高端裝備的自主創(chuàng)新設(shè)計和跨越式技術(shù)發(fā)展。（三）增材制造專用材料制備技術(shù)基于增材制造的工藝特性和應(yīng)用需求，開展增材制造專用金屬和非金屬材料的設(shè)計與制備技術(shù)研究，最大限度地發(fā)揮增材制造技術(shù)優(yōu)勢，大幅度拓展增材制造的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域。（四）增材制造的核心裝備設(shè)計與制造技術(shù)針對激光/電子束選區(qū)熔化、激光選區(qū)燒結(jié)、高能束金屬沉積成形、光固化、激光沉積打印、微滴噴射3D打印、熔融沉積造型等已經(jīng)展示重大產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用價值的增材制造技術(shù)，開展相關(guān)裝備設(shè)計與制造技術(shù)的深入研究，占據(jù)增材制造產(chǎn)業(yè)價值鏈的高端。（五）評價體系與標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)研究制定增材制造的材料標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、工藝標(biāo)準(zhǔn)、裝備標(biāo)準(zhǔn)、檢測標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等7個方面的標(biāo)準(zhǔn)體系，為增材制造的廣泛產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，并顯著增強我國增材制造技術(shù)的國際競爭力。制造基礎(chǔ)技術(shù)與關(guān)鍵部件圍繞制造基礎(chǔ)技術(shù)與關(guān)鍵部件，開展基礎(chǔ)技術(shù)與前沿技術(shù)研究，突破關(guān)鍵技術(shù)與共性技術(shù)，建立健全基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、工業(yè)試驗驗證平臺和安全保障技術(shù)，完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，為逐步解決國產(chǎn)裝備空心化提供技術(shù)支撐，大幅度提高為重點領(lǐng)域和重大成套裝備自主配套能力。（一）基礎(chǔ)件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(fēng)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。圍繞高參數(shù)齒輪及傳動裝置開展高參數(shù)齒輪傳動嚙合失效機理、特殊條件下齒輪副基本工作理論、研究，研究高速重載齒輪傳動、輕合金齒輪、高性能蝸桿傳動及新型機構(gòu)，基準(zhǔn)級別齒輪漸開線樣板設(shè)計與超精密制造和計量，突破高參數(shù)齒輪傳動和精密減速器設(shè)計、制造和檢測共性關(guān)鍵技術(shù)，形成標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范，實現(xiàn)高參數(shù)齒輪及傳動裝置在民用航空裝備、工程機械、大型海洋裝備、高速列車、海上風(fēng)電、機器人等裝備的示范應(yīng)用。圍繞高端液壓件與密封件開展新型高功率重量比和高能量密度液壓件的設(shè)計方法研究，高參數(shù)液壓閥、泵等新結(jié)構(gòu)和新方法研究。研究密封可靠性設(shè)計、延壽、運行試驗技術(shù)，開發(fā)高性能檢測、可靠性評估和測試裝備，建立性能評價體系與標(biāo)準(zhǔn)。開發(fā)高壓力等級多路閥和液壓泵、大規(guī)格柱塞泵與比例流量閥、高效率靜液傳動元件與系統(tǒng)、高參數(shù)密封件、液壓動力總成系統(tǒng)等，實現(xiàn)在工程機械與農(nóng)業(yè)機械、重型機械、航空航天、海洋工程裝備等示范應(yīng)用。（二）基礎(chǔ)制造工藝研究高活性金屬與鑄型界面反應(yīng)機制和成形方法、鑄造全流程精確控制、鑄造過程仿真與在線檢測等關(guān)鍵技術(shù)，掌握鈦合金、高溫合金鑄件精密鑄造技術(shù)、鑄鍛件近凈成形與精準(zhǔn)成形工藝，開展各類材料成形過程動態(tài)仿真參數(shù)優(yōu)化技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，實現(xiàn)典型產(chǎn)品應(yīng)用示范。研究零件可控清潔熱處理工藝、真空等溫淬火熱處理工藝等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)清潔熱處理裝備，完善熱處理工藝數(shù)據(jù)庫。開發(fā)高溫耐蝕涂層技術(shù)、潤滑耐磨抗氧化表面工藝材料、工藝及表面處理裝備。研究高速干切基本機理和新型干切機床結(jié)構(gòu)，工藝參數(shù)優(yōu)化及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；研究微量潤滑作用機理和測試選用技術(shù)，低溫微量潤滑集成制造技術(shù)；環(huán)保清潔切削液配置技術(shù)。（三）工業(yè)性驗證平臺與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建立精密齒輪及傳動裝置、高壓大流量液壓元件、高參數(shù)密封件、高速重載軸承等關(guān)鍵基礎(chǔ)件性能及可靠性試驗平臺，工業(yè)傳感器、智能儀器儀表性能及可靠性測試平臺，對相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)、關(guān)鍵部件與產(chǎn)品進行試驗驗證，完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。研究先進制造工藝方法、工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，研究并整合國內(nèi)外制造工藝相關(guān)數(shù)據(jù)資源，建立健全制造基礎(chǔ)技