天津机器人产业发展

天津市机器人产业发展三年行动方案（2018-2020年）机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备，代表着未来智能装备的发展方向。推进机器人的应用和发展，对于改善劳动条件，提高产品质量和劳动生产率，带动相关学科发展和技术创新能力提升，促进产业结构调整、发展方式转变和工业转型升级具有重要意义。为贯彻落实好《中国制造2025》将机器人作为重点发展领域的总体部署，推进我国机器人产业快速健康可持续发展，特制定本行动方案，期限为2018-2020年。一、发展现状按国际机器人联合会（IFR）描述，机器人是自动执行工作的机器装置，包括控制、感知、执行三大模块，缺一不可。机器人分为工业机器人、服务机器人和特种机器人。工业机器人服务于工业生产过程，如焊接机器人、打磨机器人、装配机器人等；服务机器人服务个人或家庭，如助老助残机器人、康复机器人、清洁机器人、护理机器人、教育娱乐机器人；特种机器人服务于特殊环境，如核工业机器人、反恐机器人、军用机器人、救援机器人、医疗机器人。机器人产业链包括核心零部件生产、机器人本体制造、系统集成以及行业应用四大环节。其中，核心零部件又包括减速器、控制器、驱动器、伺服电机和传感器。机器人作为现代工业发展的重要基础，已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。同时，随着机器人需求快速增长，机器人产业发展也成为科技研发和经济增长的新亮点。（一）我国机器人产业发展情况由于机器人涉及学科门类较多，是现代科学综合水平体现，所以机器人是衡量国家创新能力和产业竞争力的重要标志之一。同时，机器人作为智能装备制造代表，大力发展有助于推动整个国家制造业提质增效，促进国家整体装备制造业产业升级，为经济发展注入强劲动力。我国大力发展机器人产业的意义重大。一是机器人技术的创新应用有利于推动我国智能产业的兴起；二是机器人产业应用促进我国工业制造业从人力密集型向自动化生产转型，提高生产效率，降低人口红利对产业发展的影响；三是机器人产业能够有效弥补我国逐步淘汰的高能耗、高污染产业带来的财政冲击。在国家一系列政策的引导和支持下，我国机器人得到了一定发展。根据国际工业机器人联合会（IFR）的数据显示，2016年，全球工业机器人销量达到25.9万台，同比增长4.4%，增长速度有所放缓。其中，中国市场机器人年销量达到8.5万台，同比增长23.5%，占全球总销量的32.8%。2017年我国工业机器人产量首次突破10万台。预计到2019年，全球机器人销量将达到41.4万台，中国市场机器人销量可达28.5万台。全球制造业机器人密度（每万名工人使用工业机器人数量）平均值由5年前的50提高到66（工业发达国家机器人密度普遍超过200），我国机器人密度由5年前的11增加到36，预计到2020年，将升至150台/万人，挤进世界前十。与此同时，服务机器人发展迅速，应用范围日趋广泛，以手术机器人为代表的医疗康复机器人形成了较大产业规模，空间机器人、仿生机器人和反恐防暴机器人等特种作业机器人实现了应用。（二）天津市机器人产业发展现状1．产业基础天津装备制造业传承了近150年的历史积淀，特别是建国后历经半个多世纪发展，形成了具有一定规模和水平的制造业体系。2016年，我市装备制造业规模以上工业产值总计10978.8亿元，同比增长6.9%，占全市工业总产值37.3%。2017年我市机器人产业年产值达57亿元，较上一年增加近40%。我市装备工业逐步呈现出设计信息化、装备智能化、流程自动化、管理现代化的态势，为机器人产业发展提供良好生态环境。目前，我市以机器人作为主营业务企业百余家，产品门类齐全，包括工业机器人、服务机器人、特种机器人，形成整机规模约30亿元，考虑相关软件、零部件及系统集成应用整体产业规模约100亿元。2．技术条件和创新平台我市现有机器人专家百余名，技术处全国领先水平。天津大学、南开大学、河北工业大学、中国民航大学、天津职业技术师范大学、天津中德应用技术大学等高校均建有机器人研究所，在机器人领域有较为深入的研究。天津大学机器人与自主系统研究所（电气与自动化工程学院）和机械学院分别在视觉测控、医疗机器人、并联机器人等领域有深入研究，在国内保持领先地位。攻克复合想象动作信息解析与处理等技术，开发全球首台适用于全肢体中风康复的“纯意念控制”人工神经机器人系统；研发了具有中国完全自主知识产权的高速并联机器人关键技术，2016年获国家科技发明二等奖;自主研发微创手术机器人系统“妙手S”，已在湖南实现临床试验，部分指标已超越最高水平，填补了国内领域的空白。南开大学机器人与信息自动化研究所，下设机器人微纳级操作研究室等8个专业研究室，现有教授、海归等高级专业研发人员30余人，拥有“智能机器人控制理论与方法网点开放实验室”，在机器人控制领域处国内领先地位。天津中德应用技术大学成立智能制造学院，设有机器人研究所，数控加工工艺研究所，与西安交通大学建设国家智能装备协同创新中心天津中德基地，联合固高科技有限公司着力研发工业机器人关键技术。在国家京津冀一体化协同发展战略、天津建设全国先进制造研发基地大背景下，清华大学天津高端装备研究院、天津中科智能技术研究院有限公司、天津中科智能识别产业研究院、浙江大学滨海产业研究院等各地创新资源集聚天津，已经成为天津在高端装备领域的最重要研发机构。3．应用环境天津作为北方工业超大城市，工业基础雄厚。在汽车制造、电子信息、能源装备等工业机器人主要应用行业中，形成了全覆盖。——汽车制造。目前天津拥有一汽丰田、一汽夏利、长城汽车、清源汽车等23家具有生产资质的整车企业，大众变速器、爱达变速器、天海同步、天汽模等二百多家零部件配套企业，形成从外资到内资、从加工制造到销售，从国际品牌到自主品牌的完整汽车链条，形成包括天津经济开发区、天津西青工业园区、天津武清汽车零部件产业园、天津专用汽车产业园在内的四大汽车制造产业聚集区。预计在十三五末期天津汽车产业将超过三千亿元，整车产量达到150万辆以上。——电子信息产业。电子信息产业是天津支柱产业，作为国家首批电子信息产业基地，天津电子信息产业基地和产业园建设成效显著，移动通信、片式元件、集成电路、化学与物理电源四大产业被信息产业部授予首批国家级信息产业园，华苑软件出口基地成为六个国家级软件出口基地之一。——新能源装备。我市拥有大型水力发电机组、特高压输变电设备、新能源整车、光伏发电设备等新能源装备制造企业，产业体系完整、门类齐全。截至目前，天津拥有新能源企业百余家，产业初步形成了滨海高新区、开发区、西青区、宝坻区和北辰区5个聚集趋势明显的科技园区，成为全国新能源产业重要基地。——传统制造业。我市金属品加工机械行业有一机床、天重、天锻等大型企业，以及一重天津、太重天津、天锻压力机、中重科技等行业骨干企业；医药行业有天士力、天津医药集团、达仁堂等；化妆品行业有宝洁、郁美净等；食品行业有康师傅、鼎新、可口可乐、雀巢等；物流行业有东疆港保税区、菜鸟物流等。另外航空航天、高铁及轨道车轨道交通、新能源装备、石油化工等都是天津的支柱产业，这些都是未来机器人重要的应用领域。4．存在的问题我市机器人产业取得发展的同时，也存在一定的不足。（1）技术壁垒。工业机器人及自动化成套装备涉及多项学科领域，产品系统结构复杂、技术含量高，从事本行业的产品供应商需要掌握扎实的理论基础，将多学科的先进技术集合为一体，熟练掌握上游行业所提供的各类关键零部件性能，并对下游行业用户所提出的需求进行引导，高度综合相关技术并对系统进行集成后，才能设计出符合要求的成套装备及产品。而从新区工业机器人产业基础来看，主要为高等院校开展的基础研究，相关企业的生产规模较小，产品比较单一，在支撑机器人发展的关键零部件的研究与制造、工业机器人的集成与成套技术、对工业机器人应用对象的深入分析与流程再造等技术方面存在较大障碍。（2）人才壁垒。工业机器人产业发展需要大批工业机器人系统设计、制造人才，掌握先进系统控制软件、装备机械、工业自动化系统工程集成等领域的高素质、高技能以及多学科性的专业人才。也需要对客户需求、生产工艺以及产品特征深入了解，具备丰富经验的项目管理和市场营销人才。滨海新区虽然拥有一定的设计、制造、控制、软件、市场营销等基础人才，但缺少在工业机器人行业的工作经验，对工业机器人产业缺乏了解。（3）资金壁垒。工业机器人及自动化成套装备是一项综合高新技术，需要大量的研发资金投入和持续不断的创新，因此，需要雄厚的资金支持。国内由于主要依靠科技部门研究开发计划的支持，从资金到产业的支持力度不足，在关键部件、产品产业化以及基础研究方面的差距还在拉大。滨海新区的工业机器人生产企业主要为中小型企业，拥有自主知识产权的产品较少，研发投入不足，缺少融资渠道。（4）政策壁垒。国内工业机器人产业发展整体规划不清晰，政府支持力度不够，产学研各自为战。从国外经验看，美、日、德、韩等国在发展机器人初期都有政策扶持，有力地推动了机器人产业化的发展。二、总体思路基于中国机器人发展现状及未来趋势，结合天津市机器人现状和发展趋势，提出天津市发展机器人技术与产业的总体思路：技术引领产业、应用推动行业；项目重点突出、“换人”以点带面；政策顶层设计、规划持续统一；龙头引培结合、平台功能齐全。三、总体目标利用三年时间，规划筹建包含技术研究、高层次人才培养、产品检验检测、信息咨询等多功能的天津市机器人产业技术研究院；健全天津市机器人联盟、协会、学会三位一体行业组织机制；打造全国规模和影响力最大的国际机器人博览会（展会）；完成机器人各方面服务人才培训3000-5000人次；培育以机器人及机器人零部件为主业的上市企业3-5家、全市机器人产业规模达到200亿；取得重大科技成果（省部级及以上）3-5项；实现机器人换人、智能工厂项目30-50项。四、重点任务积极贯彻落实国家《机器人产业发展规划（2016-2020年）》，结合我市产品特色，重点推动十大标志性产品率先形成突破。（一）大力发展机器人关键零部件1．工业机器人RV减速器研制全面突破摆线磨齿、小偏心曲轴磨削、整机装配测试、寿命试验等高精密减速器关键核心技术，研制具有自主知识产权的、系列化机器人高精密减速器产品，在国内主流机器人配套应用，替代进口，提升我国先进制造技术和装备水平。2．高性能的伺服驱动系统通过电机的数学模型，研究伺服控制的带宽拓展和控制参数的优化，研究实时系统参数辨识和观测器的配合以提高系统的鲁棒性；通过实时的FFT分析和双惯量系统模型的建立以提高系统的自动抑振能力；开发高速总线通讯和机械特性分析软件工具，实现伺服驱动系统与工业机器人本体之间的互联，形成产品并进行小批量的试制。（二）推进重大标志性产品率先突破1．混联机器人成套装备及示范应用TriMule机器人具有工作空间大、刚度重量比高、可重构能力强、且可实现全闭环控制；以该混联机器人为主体构成的可重构混联加工装备因其大范围移动能力、良好的工作空间和动力学性能、末端工具的更换能力灵活等优点，加快开发由一个3自由度并联机构与一个2自由度串联手腕组成的5自由度混联机器人，并实现在航空结构件的高速铣削加工、螺旋铣孔加工，汽车覆盖件模具加工、打磨和抛光工艺的产业化应用。2．轻型协作机器人关键技术及产业化针对智能制造过程中订单的多样性要求，以及产品小批量、定制化、短周期为特征，以轻量型模块化中空串联协作机器人为研究对象，研究模块化关节设计、机器人构型综合、基于EtherCAT通讯的具备拖动示教和碰撞检测等功能的控制系统开发、快速标定等关键技术。设计和开发一种轻量型、模块化、便携式、负载/自重比大的串联协作机器人，不仅能替代人，还可与人协同工作，以适应工业发展自动化和多样性的要求。3．高压水射流除锈、喷漆机器人关键技术及产业化针对石化、船舶等行业对储罐、大型船体等装置的除锈、防腐自动化作业及环保需求，研制高压水射流除锈机器人系统、喷漆机器人系统。突破适应多壁厚、多变摩擦系数壁面的机器人磁吸附行走、防爆、防水等关键技术，研制多类型复杂工况下除锈、喷漆作业执行模块