《应用引领补强基础推动我国机器人产业高质量发展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《应用引领补强基础推动我国机器人产业高质量发展.pdf(40页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、合力同行 创新共赢Work Together Win Together目录CONTENTS01 (一)机器人产业发展现状中国连续2022年1-12月全国规模以上工业企业的工业机器人累计完成产量44.3万套;中国连续九年稳居第一大工业机器人市场,全球销量占比或超50%。国产工业机器人在核心零部件方面实现部分突破,谐波减速器已实现了批量化生产。伺服产品也具备大规模生产能力,部分替代进口产品。控制器也逐步实现自主化。领军整机企业,逐步实现关键核心零部件自主可控,实现规模化生产,产量提升,领军企业产量超万台。出现了一些有竞争力的产品。国产工业机器人应用领域不断扩大,在塑料及化工用品制造业、金属加工等高
2、产和高用工量行业占比高;在涂层与封胶、搬运和上下料、加工等领域国产工业机器人具有较强竞争力,市场份额分别占54%、37%和35%。国产机器人的用户认可度显著提高,初步实现了研发批量生产技术迭代的良性循环。供应链已见雏形,工业机器人产业初步形成。存在着从低端到高端突破,从可用到好用的升级的基础和条件。服务机器人、特种机器人在仓储物流、教育娱乐、清洁服务、安防巡检、医疗康复等领域实现规模应用。2022年,中国服务机器人市场快速增长,教育、公共服务等领域需求成为主要推动力,服务机器人市场规模达到447.76亿元。从不同类型的产品规模占比来看,家用服务机器人占比最大,达到65%;公共服务机器人和医疗服
3、务机器人分别占比25%和10%。家庭服务机器人通过不断融入智能语音、处理器、AI算法、通讯、大数据、物联网等新技术实现家庭服务机器人的自主性、适应性、智能化发展,更好地满足消费者家居智能化需求。为降低劳动成本,增加服务机器人在多领域中的应用以替代人工正成为当前我国较新的发展趋势。在AI赋能加速迭代下,服务机器人仍将不断解锁新场景,行业成长空间巨大。(二)存在的问题与面临的挑战n 国内高端市场被进口品牌占据 近年来中国工业机器人产量虽不断提升,但市场占比始终维持在30%的较低水平。国产工业机器人主要应用于一般工业,汽车、高端电子领域仍然被国外机器人占据。高端医疗机器人与国外顶级产品差距较大。部分
4、领域的特种机器人国内还是空白。国外先进工业机器人厂商拥有丰富且具有自主知识产权的周边配套设备。我国的高端产品与技术极为匮乏。n 国产工业机器人应用系统缺乏周边配套设备n 机器人核心零部件技术与产品存在卡脖子和短板问题 国内机器人关键零部件核心技术与产品质量水平与国外差距较大。国外在减速器方面始终处于垄断的地位。国内在伺服系统、控制系统方面,与国外高端产品相比差距明显。服务机器人中的关键部件如:雷达,视觉系统等也与国外产品有较大差距n 国产工业机器人产品缺乏平台化技术支撑 我国工业机器人产业整体竞争力欠缺,企业自主技术创新支撑不足,缺乏原始创新。产品不具备平台化,没有形成良好的供应链和技术共享生
5、态。如服务机器人的操作系统。国产工业机器人整机可靠性与寿命与国外先进产品的差距,制约国产工业机器人实现快速发展。n 国产工业机器人产品可靠性低,处于可用到好用的爬坡阶段n 产品研发与技术转化机制、功关机制需要创新 国家级技术创新平台作用发挥不明显,产学研用机制发挥不好,没有形成技术创新的协同机制。机器人产业的全面赶超,需要机制创新来支撑;国产机器人的技术突破,需要探索新路径。进一步扩大应用领域,以应用带动产品开发,补足产业链,实现高质量发展迫在眉睫。(一)提高产业创新能力加强核心技术攻关。聚焦国家战略和产业发展需求,突破机器人系统开发、操作系统等共性技术。把握机器人技术发展趋势,研发仿生感知与
6、认知、生机电融合等前沿技术。推进人工智能、5G、大数据、云计算等新技术融合应用,提高机器人智能化和网络化水平,强化功能安全、网络安全和数据安全(二)夯实产业发展基础补齐产业发展短板。推动用产学研联合攻关,补齐专用材料、核心元器件、加工工艺等短板,提升机器人关键零部件的功能、性能和可靠性;开发机器人控制软件、核心算法等,提高机器人控制系统的功能和智能化水平。加强标准体系建设。提升检测认证能力。(三)增加高端产品供给面向制造业、采矿业、建筑业、农业等行业,以及家庭服务、公共服务、医疗健康、养老助残、特殊环境作业等领域需求,集聚优势资源,重点推进工业机器人、服务机器人、特种机器人重点产品的研制及应用
7、,拓展机器人产品系列,提升性能、质量和安全性,推动产品高端化智能化发展。(三(三)。主要。主要任务任务(四)拓展应用深度广度鼓励用户单位和机器人企业联合开展技术试验验证,支持机器人整机企业实施关键零部件验证,增强公共技术服务平台试验验证能力。推动机器人系统集成商专注细分领域特定场景和生产工艺,开发先进适用、易于推广的系统解决方案。支持搭建机器人应用推广平台,组织产需精准对接。推进机器人应用场景开发和产品示范推广。加快医疗、养老、电力、矿山、建筑等领域机器人准入标准制订、产品认证或注册。鼓励企业建立产品体验中心,加快家庭服务、教育娱乐、讲解导引、配送餐饮等机器人推广。探索建立新型租赁服务平台,鼓
8、励发展智能云服务等新型商业模式。(五)优化产业组织结构培育壮大优质企业。鼓励骨干企业通过兼并重组、合资合作等方式,培育具有生态主导力和核心竞争力的机器人领航企业。推动企业深耕细分行业,加强专业化、差异化发展,在机器人整机、零部件和系统集成等领域,打造一批专精特新“小巨人”企业和单项冠军企业。推进强链固链稳链。打造优势特色集群。必须抢抓机遇,直面挑战,加快解决技术积累不足、产业基础薄弱、高端供给缺乏等问题,推动机器人产业迈向中高端。明确提出了机器人+应用行动CONTENTS02 行动方案:指导思想与主要目标以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的二十大精神,完整、准确、全面贯彻新发
9、展理念,加快构建新发展格局,着力推动高质量发展,统筹发展和安全,面向人民对美好生活向往以及经济社会数字化发展需要,坚持应用牵引、典型引领、基础支撑,发挥部门、地方、行业等多方作用,以产品创新和场景推广为着力点,分类施策拓展机器人应用深度和广度,培育机器人发展和应用生态,增强自主品牌机器人市场竞争力,推进我国机器人产业自立自强,为加快建设制造强国、数字中国,推进中国式现代化提供有力支撑指导思想关键词:应用牵引、基础支撑、产品创新和场景推广、应用深度和广度、应用生态、市场竞争力行动方案:指导思想与主要目标到2025年,制造业机器人密度(246-322-500)较2020年实现翻番,服务机器人、特种
10、机器人行业应用深度和广度显著提升,机器人促进经济社会高质量发展的能力明显增强。聚焦10大应用重点领域,突破100种以上机器人创新应用技术及解决方案,推广200个以上具有较高技术水平、创新应用模式和显著应用成效的机器人典型应用场景,打造一批“机器人+”应用标杆企业。主要目标关键词:机器人密度、深度和广度、高质量发展、重点领域、应用技术及解决方案、应用场景、标杆企业CONTENTS03 行动方案:经济发展领域的五个方向机器人机器人工艺工艺/规范规范应用模式应用模式工具工具物联网技术物联网技术数字化数字化技术技术人工智能人工智能技术技术机器人+基本技术架构定义定义产品产品系统解决系统解决方案方案划分
11、产品与划分产品与应用系统的应用系统的边界边界制造业农业建筑业物流医疗养老社区应急能源教育需求与场需求与场景景n 研制焊接、装配、喷涂、搬运、磨抛等机器人新产品,加快机器人化生产装备向相关领域应用拓展。推动在汽车、电子、机械、轻工、纺织、建材、医药等已形成较大规模应用的行业。卫浴、陶瓷、光伏、冶炼、铸造、钣金、五金、家具等细分领域,喷釉、修胚、抛光、打磨、焊接、喷涂、搬运、码垛等关键环节应用。汽车领域:是未来几年我国工业机器人要着力突破的重点,是机器人实现高端应用的标志。是机器 人高速高效高精度、长寿命、高可靠性、高安全性、功能充分细分的集中体现。国外巨头已经将产 品充分细分和优化,国产机器人要
12、进入汽车应用领域需要整体提高。需求与场景是明确的,需要+功能与性能,需要比拼硬实力。需要扶持。电子、轻工:是解放劳动力的重点领域。需要+精巧作业能力+整体解决方案。1.机器人+制造业测量背景 航空航天领域火箭、飞机总装环节,需要完成多舱位或部件的安装对接工作,结合部件大体积、重量,对接精度要求高的特点,可采用自动调姿平台与摄影测量引导方式进行自动对接工作。系统组成 多台摄影测量相机;测笔;便携三脚架;多维调姿机构;标记点;控制器等测量背景 大型工件的铣削加工具有精度高,行程大的特点。基于激光跟踪仪与工业机器人的实时在线铣削轨迹校准系统以全新的方式实现高精度,大尺寸的铣削加工。系统组成 激光跟踪
13、仪;实时通讯卡;工业机器人;末端铣削机构,主动跟踪靶标测量背景 航空航天领域,需要对工件进行整体形位公差分析,检验装配质量。可采用基于三维扫描的整体建模技术,以产品点云模型对比产品设计数模,进行尺寸误差分析。系统组成 三维扫描仪;光学跟踪器;协作机器人;自动龙门;控制系统与测量系统软件机器人+数字化测量技术3D视觉重建方式选择1.结构光法2.激光扫描法拍照扫描路径规划1.角度、高度规划2.方向选择显影、标识处理1.显影剂2.标识点三维测量、点云拼接1.点云采集2.点云预处理3.计算法向、曲率4.特征提取5.点云拼接模型转换1.压缩、简化处理2.转换为.STL、.IGES、.STEP等CADCA
14、M软件直接读取的格式3.软件(Imageware、Geomagic)离线轨迹规划1.设置工艺参数2.生成轨迹,碰撞、奇异点检测3.轨迹优化、添加过渡点4.软件(SprutCAM、RobotStudio)工作轨迹仿真、导出1.生成机器人语言2.导出机器人语言3.文件格式.JBI、.TXT程序加载、运行打造丘陵山区、大田、设施园艺、畜牧水产、贮运加工等农业机器人应用场景。2.机器人+农业研制耕整地、育种育苗、播种、灌溉、植保、采摘收获、分选、巡检、挤奶等作业机器人,以及畜禽水产养殖的喂料、清污、消毒、疫病防治、环境控制、畜产品采集等机器人产品。农业机器人是热点,但难度远大于工业。场景需要重造(农艺
15、改进),低成本,高效率,仿人不像人,从设施农业入手采摘机器人是刚需,也是技术难点。目前还没有能够对接相应需求的机器人形式。研制测量、材料配送、钢筋加工、混凝土浇筑、楼面墙面装饰装修、构部件安装和焊接等机器人产品推动机器人在混凝土预制构件制作、钢构件下料焊接、隔墙板和集成厨卫加工等建筑部品部件生产环节,以及建筑安全监测、安防巡检、高层建筑清洁等运维环节的创新应用。提升机器人对高原高寒、恶劣天气、特殊地质等特殊自然条件下基础设施建养适应性。3.机器人+建筑 国内企业专注于建筑机器人,开发了多种有特色的建筑机器人。起步较高 产品需进一步定义与优化,+数字化技术。室内作业要解决自主移动,转场的问题。4
16、.机器人+能源研制能源基础设施建设、巡检、操作、维护、应急处研制能源基础设施建设、巡检、操作、维护、应急处置等机器人产品。推动企业突破高空、狭窄空间、强置等机器人产品。推动企业突破高空、狭窄空间、强电磁场等复杂环境下的运动、感知、作业关键技术电磁场等复杂环境下的运动、感知、作业关键技术。推进机器人与能源领域深度融合,助力构建现代能源体系。推进机器人与能源领域深度融合,助力构建现代能源体系。推广机器人在风电场、光伏电站、水电站、核电站、油气管推广机器人在风电场、光伏电站、水电站、核电站、油气管网、枢纽变电站、重要换流站、主干电网、重要输电通道等网、枢纽变电站、重要换流站、主干电网、重要输电通道等
17、能源基础设施场景应用。能源基础设施场景应用。目前不在能源生产环节,主要在设备维护环节。有一定的特种机器人的属性也有服务机器人的特点。有一些新的领域需要探索:氢能,新能源电池,储能系统。5.机器人+商贸物流打造以机器人为重点的智慧物流系统,提升商贸物流数字化水平。研制自动导引车、自主移动机器人、配送机器人、自动码垛机、智能分拣机、物流无人机等产品。推动5G、机器视觉、导航、传感、运动控制、机器学习、大数据等技术融合应用。支持传统物流设施智能化改造,提升仓储、装卸、搬运、分拣、包装、配送等环节的工作效率和管理水平。鼓励机器人企业开发末端配送整体解决方案,促进机器人配送、智能信包箱(智能快件箱)等多
18、式联动的即时配送场景普及推广。机器换人,多规格混合装箱/码垛,码窑车机器换人,解决快递最后一公里。异构机器人协同,涉及社区楼宇规划管理。无人驾驶,无人机,智能仓储,机器人装卸车,智慧港口CONTENTS04 6.机器人+医疗健康研制咨询服务、手术、辅助检查、辅助巡诊、重症护理、急救、生命支持、康复、检验采样、消毒清洁等医疗机器人产品。围绕神经系统损伤、损伤后脑认知功能障碍、瘫痪助行等康复治疗需求,突破脑机交互等技术,开发用于损伤康复的辅助机器人产品。推动机器人在医院康复、远程医疗、卫生防疫等场景应用。鼓励有条件有需求的医院使用机器人实施精准微创手术,建设机器人应用标准化手术室,研究手术机器人临
19、床应用标准规范。手术机器人是热点赛道,备受资本青睐,对未来收益有很大期望 强监管领域 投资周期长 政策影响大腹腔手术腹腔手术骨科手术骨科手术泛血管手术泛血管手术经自然腔道手术经自然腔道手术穿刺手术穿刺手术达芬奇机器人系统达芬奇机器人系统数字技术+AI+器械材料+机构创新 机器人+行动方案:社会民生领域的五个方向研制残障辅助、助浴、二便护理、康复训练、家务、情感陪护、娱乐休闲、安防监控等助老助残机器人产品。积极推动外骨骼机器人、养老护理机器人等在养老服务场景的应用验证。7.机器人+养老服务养老服务是刚需,我国进入老龄化社会,无论是社会化养老还是居家养老,人工缺口都很大。主要问题:人性化服务的问题
20、,伦理问题。纠纷与投诉是养老机构最担心的问题。目前技术难以满足社会需求。资金投入问题:公立养老院主要承担最低收入人群,兜底的。私立养老院需要盈利维持运营。行动方案:社会民生领域的五个方向强化机器人工程相关专业建设,提升实验机器人产品及平台水平,加强规范管理。8.机器人+教育研制交互、教学、竞赛等教育机器人产品及编程系统,分类建设机器人服务平台。加大机器人教育引导,完善各级院校机器人教学内容和实践环境,针对教学、实训、竞赛等场景开发更多功能和配套课程内容。推进 5G、人工智能、智能语音、机器视觉、大数据、数字孪生等技术与机器人技术融合应用,积极培育机器人校园服务新模式和新形态,深化机器人在教学科
21、研、技能培训、校园安全等场景应用。不同层次的对象,应开发不同的产品。面向少年儿童导向是什么?逻辑能力?动手能力?编程能力?工业机器人的课程核心基础是基础理论,结合实际的课程建设,实训不是核心内容。行动方案:社会民生领域的五个方向研制餐饮、配送、迎宾、导览、咨询、清洁、代步等商用机器人,以及烹饪、清洗、监护、陪伴等家用机器人,加强应用场景探索和产品形态创新,提高智能硬件与用户交互水平,增强机器人服务价值。推动机器人技术与5G、云计算、智能传感等新技术融合,实现自主导航、自动避障、人机交互、语音及视觉识别、数据分析等功能。积极推动机器人融入酒店、餐厅、商超、社区、家庭等服务场景,满足商业及社区消费
22、体验升级需求,提升商业服务与生活服务的智慧化水平。9.机器人+商业社区服务进一步深挖服务需求,定义新的产品形态,+智能化(交互能力)智能化(交互能力)行动方案:社会民生领域的五个方向研制矿山、民爆、社会安全、应急救援、极限环境等研制矿山、民爆、社会安全、应急救援、极限环境等领域领域机器人产品机器人产品。开发机器人对极寒、明火、高温高压、易燃易爆、高海拔低气压、有毒、高湿、积水、高粉尘、辐开发机器人对极寒、明火、高温高压、易燃易爆、高海拔低气压、有毒、高湿、积水、高粉尘、辐射、人流多变化大等复杂非结构化作业环境的适应性技术。射、人流多变化大等复杂非结构化作业环境的适应性技术。推进进智能采掘、灾害
23、防治等矿山场景应用推进进智能采掘、灾害防治等矿山场景应用。推进推进危险化学品生产装置和储存等安全生产场景应用。危险化学品生产装置和储存等安全生产场景应用。推广炸药装药等民爆行业场景应用推广炸药装药等民爆行业场景应用。推动推动安保巡逻、缉私安检、反恐防暴等社会安全场景应用安保巡逻、缉私安检、反恐防暴等社会安全场景应用。加强防爆排爆、消防巡检自然灾害救援、加强防爆排爆、消防巡检自然灾害救援、安全生产安全生产事故救援、事故救援、核应急安全救援等危险环境应用核应急安全救援等危险环境应用。推动推动空间、水下、深地等极限环境场景应用。空间、水下、深地等极限环境场景应用。10.机器人+安全应急和极限环境应用
24、共性:环境适应性,不同领域不同处理能源:供电,功耗,取电,工作时长多机协作,集群调度应用需求 系统需求 机器人需求移动平台+机械臂+作业工具感知+决策+操作机器人服务化作业对象:数字化 (建模,数字孪生)服务提供:软件化、云化(集群服务)作业细分:微服务化服务过程:在线+离线 机器人既服务(RaaS)是制造业的一种新兴趋势。未来大部分的移动机器人部署将通过RaaS进行。CONTENTS05 n 电力系统机器人+的场景需求n带电作业n变电站巡检n线路巡查n配电房巡检与操作n电力线除冰机器人作业工具/培训系统斗臂车应用系统与模式行动方案:电力行业机器人+行动配电房作业机器人线路除冰机器人线路巡检机
25、器人变电站巡检机器人场景的特殊性:场景的特殊性:场景非结构化特征场景非结构化特征室外高温高湿奇寒的天气室外高温高湿奇寒的天气模仿人类模仿人类操作操作智能化要求高智能化要求高自动化基础差自动化基础差机器人创新:机器人创新:云端决策云端决策系统系决方案系统系决方案移动的方式移动的方式操控操控的方式的方式机构机构形式形式专业化专业化智能化工具智能化工具学习技能学习技能感知能力感知能力CONTENTS06 实施路径:应用引领+基础支撑+协同发展“机器人+”应用基础支撑能力构建机器人产用协同创新体系建设“机器人+”应用体验和试验验证中心加快机器人应用标准研制与推广重点是“产用”协同,强调产品与应用需求的
26、对接,而不是技术研发与用户的对接。不让用户当小白鼠,解决研发迭代应用的瓶颈与死结。开展覆盖产品设计、技术开发、工艺优化、批量生产和示范推广全过程的“一条龙”应用创新。支持用户单位参与高转矩密度伺服电机、高动态运动规划与控制、人机交互等机器人产业链核心技术攻关。行业与应用类标准。特种机器人标准。应用安全与可靠性等标准化工作。研究制定机器人伦理相关标准规范。推动机器人应用标准国际化合作。建设家用、商业、教育、医疗、养老等场景化应用体验中心,提升用户体验,扩大产品消费和推广。建设具备机器人应用技术标准试验验证、质量检测、创新孵化等能力的试验验证中心(第三方)应用类标准的建立,是机器人+行动的标志性成
27、果实施路径:应用引领+基础支撑+协同发展开展各行业机器人产品创新和应用示范推广。指导和支持有条件、有需求的地区围绕特色优势产业,开展本地区“机器人+”应用行动。建设“机器人+”应用供需对接平台,开展资源共享、信息互通、优势互补的供需对接活动。开展行业和区域“机器人+”应用创新实践搭建“机器人+”应用创新实践地区发展不平衡,行业发展不平衡。行动方案是指南,实践是开放的。利用互联网等形式,政府,行业协会搭台,实现跨地区跨行业的供需对接平台。东莞专区在平台上线。场景目录,样板案例,标杆企业。“机器人+”供需对接与应用推广公共服务平台 http:/ 共享智能国机智能技术研究院SINOMACH-ITRIwww.sinomach-