机器人喷涂设备

如果抛给你这样一个任务，你将会怎样完成对4—6个工位上的手机内部显示屏的元件进行薄膜贴附处理，从撕取胶带到柔性精准地贴附在指定元件上，速度要求在4.5秒内完成13米胶带的贴膜处理、精度要求控制在0.01毫米以内，良品率要求100%……怎么看这都不是一个轻而易举就可以完成的工作。但在机器人的协助下，这些“不可能”变得轻而易举。

机器人，这个以文学形象诞生于世的“黑科技”，从电影银幕走到现实世界并未令人失望。在工业机器人领域有装箱并联机器人、喷涂机器人、水下作业机器人等诸多品类。而这些机器人正在不同的作业场景替代人的工作。

事实上，天津汇集了像天津新松、深之蓝、辰星自动化、清研同创、朗誉科技、扬天科技等一批机器人的龙头企业，在无人机、工业机器人、水下机器人等细分领域形成了一定聚集优势。产业集群有利于完善机器人产业链。目前天津机器人产业链拥有减速器、控制器、伺服电机、传感器等核心零部件所有门类，拥有串联、并联、混联工业机器人本体，以及打磨、焊接、加工和装配等系统集成。据天津市机器人产业协会统计，截至今年上半年，天津拥有机器人相关企业约190 家，核心零部件、本体及集成应用商等重点企业 50 余家，整体产业规模约 208 亿元。

“本体”快增

在蒙牛天津工厂妙可蓝多奶酪棒生产线上，一袋袋包装好的奶酪棒随着传送带不停地向前运转。阿童木并联机器人在传送带上方以每小时12000只的速率完成抓取装箱工作。像这种装箱的并联机器人可作业的场景还有很多，比如伊利经典有机奶、海底捞火锅底料、白玉豆腐、冻干虾仁、农产品等成品装箱工位上都有它的身影。据辰星（天津）自动化设备有限公司（下称“辰星”）董秘苏哲介绍，每个机器人可以替代2—4个人的人工作业。“今年机器人出现爆发式增长。以前基本上是每年40%—50%的增长区间，今年是翻倍式的增长。前年辰星的产量在300台左右，去年是500多台，今年预计1000—1500台，产值预计达到1.4亿元。”苏哲说。

机器人作为技术密集度高、人才密集度高、资本密集度高的“三高”产品，对技术和资金都提出了更高的要求。以喷涂机器人为例，由于喷漆作业处于易燃易爆的环境，这就要求喷涂机器人本身具有防爆性能；在具体作业过程中，对机器人的速度和稳定性要求极高。“喷涂机器人必须做到快速、稳定、高精度，手臂末端不能震颤，确保喷涂质量与效率。在高速运转的环境下要达到这样的标准，是对技术的一大考验。”清研同创机器人（天津）有限公司总经理助理李振华在接受新金融记者采访时表示，目前他们自研的系列喷涂机器人均取得了防爆认证，其中一款七自由度细长臂喷涂机器人已多次应用在大型高精度自动化喷涂系统中，可以完成飞行器内外表面的自动化喷涂。

记者在采访中了解到，机器人本体企业大多都感到了资金的压力。据李振华介绍，机器人企业的成本投入主要在研发人员的成本。以一个20人的研发团队为例，按照每人年薪30万计算，一年的人力成本大约在600万左右。如果只用自有资金运转的话，一款喷涂机器人从研发到落地大概需要2—3年的时间。如果有外部的融资或资本介入，产品的研发周期大概一年到一年半；按一年半计算，仅研发人员的成本就要将近1000万元。

“缺钱”是机器人企业的常态。而随着行业的高速发展，资金链紧张的情况可能会愈加明显。根据2020年11月天津市统计局发布的数据显示，天津工业机器人产量增速为91.7%，累计增速为7.5%；服务机器人增速500%，累计增速为240%。2020年，天津新松、深之蓝、新玛特、辰星自动化、朗誉科技等一批机器人重点企业营业收入逆势增长，增长率均超 10%。苏哲告诉新金融记者，尽管辰星刚刚完成8000万B+轮融资，但对于整个企业的资金规划来讲，依然存在缺口。“我们的厂房现在已经满产了，后期还可能会考虑购地建厂扩大产能。”

产量的提升带动了本体企业上下游企业的发展。天津在汽车、电子电器、机械行业拥有深厚产业基础，这些优势产业是机器人自动化生产线的最大客户。随着政府“万企转型升级”行动计划实施、科技重大专项面向全国征集、世界智能大会连续召开，强大的市场优势吸引机器人产业创新资源陆续集聚津门。比如，国内龙头新松机器人在津建设工业机器人研发中心和生产基地；卡雷尔、塔米智能、天远三维、云圣智能等一批北京机器人公司在津布局；新玛特、旗领科技、清研同创等高新技术企业应运而生；大族机器人、新时达机器人、碧挂园建筑机器人等一批项目持续推进中。“天津是北方的制造业重地，机床、汽车、电子信息等制造产业发展较为突出，科技资源丰富，市场潜力巨大，整个的工业基础和工业门类很齐全。”天津市机器人产业协会秘书孙向征在接受新金融记者采访时表示，这为机器人本体企业的发展提供了丰富的要素支撑。

上游加码

随着天津本体企业的不断壮大，众多企业投入到机器人零部件的研发生产，并已初具规模。国人机器人自主研发的“g”齿形谐波减速机，在精度及传动效率上比传统产品大幅提高；旗领科技研发生产的高精度RV减速机已通过国家机器人检测与评定中心测试，性能达到国际先进水平；天津东篱自动化的特种应用伺服系统已经在军方应用并获得多方好评，并计划投入大功率伺服电机及机器人关节的研发。

“从2010年开始，我们着手研发减速器，每年大概有上千套高精密减速器发到全国各地，天津本地企业深之蓝、朗誉机器人、新松机器人等都是我们的客户。”中船七○七所机电工程事业部、天津旗领机电科技有限公司（下称“旗领”）市场总监韩研研在接受新金融记者采访时表示，在机器人成本构成中，减速器占比约35%，是机器人的重要组成部分，被称为“机器人产业皇冠上的明珠”。

据了解，高精密减速器、伺服电机、控制器等核心零部件从研发到量产周期较长，高精密减速器长期受到国外垄断，制约我国机器人行业的发展。减速器要经过设计研发、动力学仿真分析、试验验证、生产装配、产品测试等多个阶段，存在较高的技术设计和精密加工壁垒，需要各工艺配合。所以，减速器的研发制造对技术和设备要求较高。一套减速器生产设备动辄上亿元，这一“门槛”也会筛选掉不少资金体量小的公司。

强大的技术需求考验着企业的研发能力。“我们核心的优势是人才，我们有强大的研发团队支撑，团队成员均是国内顶尖大学的专业人才，大多为双985的硕士、博士。”韩研研说。事实上，天津拥有天津大学、南开大学、河北工大、清华高端院等一批高校院所，科教资源丰富，创新能力较强。根据国家专利局数据显示，天津市机器人相关专利拥有量全国各省市排名第 7，竞争力尚可。

机器人本体企业的产量翻倍式增长的，上游企业也在加码生产。“我们现在按订单生产，供不应求，所以9月底我们申请了一批设备，准备加大产能。”韩研研说。

集成发力

在机器人产业链上，无论是上游减速器等零部件企业，还是中游机器人本体企业，他们生产的产品最终都反映在下游客户及应用层面。对于机器人本体企业来说，客户主要分为两类，一类是集成商客户，一类是诸如蒙牛、伊利等终端客户。就辰星而言，目前集成商下游占整个业务比例的六成，终端客户占比大约四成。

新金融记者在采访中了解到，集成项目占本体企业下游的比重较大。具体分工是这样的终端客户提出作业需求，交由集成商设计方案并采购机器人本机及标准品等物件，本体企业负责根据客户需求设计“对症”的机器人本体供给集成商，集成商则“像搭积木似的”组装机器人本体、马达等其他所需部件，最终形成能够契合客户需求的项目自动化解决方案。

最近，工业机器人系统集成商天津福莱迪科技发展有限公司中标了一个智能化柔性屏自动贴附设备项目。“客户要求对生产线进行智能化提升，工业机器人贴附精度要求小于0.01毫米、误差0%。”该公司企划总监苏艳杰告诉新金融记者，这次中标的项目将提供数十套自动贴附设备，会在今年12月底前分批交付。

据了解，显示屏、半导体等行业对机器人的精准度、耐久性、稳定性要求很高。如同“螺蛳壳里做道场”，负责贴附作业的机器人要在一块块布满成千上万个元器件的显示屏内部进行贴附处理，在不伤及元器件的前提下严格把控好操作的精度、速度和压力，高效率、无误差地进行柔性化贴附安装这些人力难以实现的精度成为机器人大展拳脚的环节。

“比如我们提供给客户的一台贴附设备里一般需要13台六轴机械手和2台四轴机械手，相当于15个人的手臂和52双眼睛（工业相机）一起配合来完成这些精细化的工作，一键换型时间在4小时内完成，作业起来非常壮观。”苏艳杰说。

集成商上连机器人本机、标准品生产商，下接客户需求。这些需求最初更像是一种设想，但在集成商、本体企业等各方创意下，看似难以实现的难题一一破解。“了解客户需求后，我们会给客户提供设计好的3D详图。设计方案通过后，我们一般在国内外采购机器人本体、工业相机、加工件、车床件等部件，并进行组装调试。”苏艳杰说，目前单台贴附设备的每个机器人可以替代20多人的人工作业。

除了集成商，部分机器人本体企业也参与下游应用的赛道。据李振华介绍，清研同创参与了中国高铁智能建造相关的创新型项目，以高铁接触网吊弦智能预配平台为例，“我们使用机器人完成高铁吊弦的智能柔性装配，客户提供整盘铜线和多种类标准零部件，平台根据数据表格自动将铜线剪裁到一个固定的长度，然后把零部件穿上、压紧、分组。有时一天要操作1800根铜线，少的时候也要200—300根。”李振华说，现在实现机器人自动化操作后，一台设备相当于过去4—6个人的工作量，产品合格率达到100%。

从“有”到“优”

据天津市机器人产业协会数据显示，截至今年上半年，天津有机器人相关企业190家。从机器人类别来看，工业机器人约占 75%，智能终端（服务和特种机器人）约占25%，与全国67%的水平相比，工业机器人比重略高。按照产业链上下游分，以中能传动减速器、旗领科技、东篱科技伺服电机等为代表的核心零部件产值约占 2.5%，以新松六关节机器人、辰星自动化并联机器人、扬天科技协作机器人、朗誉科技重载 AGV 为代表的本体产值约占 8.8%，以中汽工程、福臻工业、七所高科、易思维为代表的集成应用及其他产值约占 88.4%。

近年来，天津大力发展机器人产业，抢占装备制造高地。此前天津发布《天津市产业链高质量发展三年行动方案（2021—2023年）》要求，夯实机器人生产、机床制造领域基础，着力引进智能化高端数控系统、高性能伺服驱动、数控装备智能系统等高端项目和先进技术，重点推动机器人系统集成、机床制造等重大科技成果产业化和自主品牌建立，打造更为广泛的机器人应用场景。可以看到，随着家用机器人、养老机器人及工业机器人的逐步应用，未来机器人产业市场前景广阔，规模将进一步扩大。

不过，目前国产机器人仍存在一些短板，尤其是工业机器人的控制器、伺服电机、减速器这三大核心零部件的国产化程度有限，机器人在工艺性、可靠性和批量生产能力上有待进一步提高。“天津市机器人产业链比较完整，具备核心零部件、机器人本体、下游集成应用的研发及生产能力。目前，天津市机器人企业多处在培育及爬坡阶段，多数企业产值还未破亿，还有很大的发展空间。”孙向征表示，目前天津市机器人核心精密传动技术、高性能控制系统和驱动系统等方面的研究已解决了“从无到有”的问题，核心基础技术正朝着“从有到优”的方向迈进。