LA FILIERA DELLA ROBOTICA IN TOSCANA

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1 LA FILIERA DELLA ROBOTICA IN TOSCANA Toscana Promozione Istituto di Management Marzo 2011 Progetto «Le filiere scientifco-tecnologiche di eccellenza in Toscana»

2 Toscana Promozione Istituto di Management Gruppo di lavoro Prof. Andrea Piccaluga, Dott.ssa Michela Lazzeroni, Università di Pisa Dott.ssa Alessandra Patrono, Dott.ssa Oriana Perrone,

3 Toscana Promozione Istituto di Management Introduzione: il Progetto Lo studio si propone di fornire un approfondimento sul sistema tecnologico toscano in termini di filiere scientifico-tecnologiche (S&T) osservando, cioè, il processo di sviluppo delle competenze tecnologiche dal momento della loro formazione nei laboratori universitari e centri di ricerca fino al raggiungimento del mercato di sbocco. I principali output dell indagine sono: Definizione delle tipologie di filiere S&T esistenti in Toscana. Individuazione delle filiere S&T potenzialmente strategiche localizzate in Toscana. Valutazione del posizionamento strategico dei soggetti rilevanti della filiera. Analisi delle filiere S&T individuate secondo due livelli di dettaglio: i) foto a «grana grossa», finalizzata ad avere un quadro generale delle caratteristiche della filiera, soggetti coinvolti, potenzialità e alcune indicazioni di policy per lo sviluppo; ii) foto a «grana fine», supportata da approfondimenti diretti con interviste ed analisi di dati su variabili rilevanti.

4 Toscana Promozione Istituto di Management Introduzione: Elenco delle filiere Sono state analizzate con un approfondimento a grana fine le seguenti filiere: Sono state oggetto di indagine approfondita ( grana grossa ), le seguenti filiere:

5 Toscana Promozione Istituto di Management Schema dell analisi 1. La Robotica: ambito tecnologico di riferimento 2. Il panorama internazionale presente e futuro. Mercati & Tecnologie 3. La Robotica nel panorama nazionale & regionale 4. I soggetti della filiera in Toscana. Ricerca & Imprese 5. I progetti/azioni attivate a livello regionale per lo sviluppo della filiera 6. Indicazioni di policy

6 Il primo progetto documentato di un robot umanoide viene fatto risalire a Leonardo da Vinci. Gli appunti del genio toscano contengono disegni dettagliati per la realizzazione di un cavaliere meccanico, apparentemente in grado di alzarsi in piedi, agitare le braccia e muovere testa e mascella. Il progetto era probabilmente basato sulle sue ricerche anatomiche registrate nell Uomo di Vitruvio. Il robot leonardesco non pare venne mai realizzato. Introduzione: le origini della Robotica in Toscana Toscana Promozione Istituto di Management

7 LA ROBOTICA: AMBITO TECNOLOGICO DI RIFERIMENTO Toscana Promozione Istituto di Management

8 Toscana Promozione La Robotica: definizione Istituto di Management La Robotica è un ambito multidisciplinare e con campi applicativi potenzialmente illimitati La robotica è una combinazione sinergica di molte discipline ingegneristiche e non tra cui l ingegneria meccanica, elettronica e del software, l intelligenza artificiale, la bioingegneria, le neuroscienze, le scienze cognitive, la tecnologia dei materiali, le nanotecnologie, la computazione quantistica. La realizzazione ed il funzionamento di un robot vengono ottenuti tramite l integrazione di una serie di componenti: parti meccaniche, sistema di trasmissione, sistema di attuazione, elettronica di controllo e rilevazione, sistema di calcolo e controllo, software comportamentale. Negli ultimi 50 anni la robotica ha avuto uno sviluppo vertiginoso. Dapprima (intorno agli anni 60) con il sostegno degli studi condotti in ambito universitario, si è sviluppata la robotica industriale, finalizzata alla realizzazione di robot in grado di svolgere compiti nelle produzioni manifatturiere. La tecnologia industriale ha raggiunto la sua massima espansione intorno agli anni 90 e può quindi oggi ritenersi la parte più matura dell intera tecnologia robotica. Ancora intorno agli anni 90 la ricerca robotica inizia a rivolgersi ad ambiti diversi da quelli strettamente legati alla produzione industriale: si sviluppa quella che viene definita robotica di servizio rivolta cioè al servizio dell uomo. Questa a sua volta, si distingue in professionale, che sostituisce o collabora con l uomo per lo svolgimento di particolari funzioni diverse dalla produzione; è personale o domestica in relazione alle macchine che svolgono servizi per l uomo in ambiente non lavorativo (educativi, di assistenza, di intrattenimento).

9 Toscana Promozione La Robotica: evoluzione Istituto di Management La traiettoria secondo cui si è sviluppata la robotica moderna si è articolata secondo due dimensioni principali: l autonomia delle macchine; la capacità di interazione/immedesimazione con l uomo e i suoi comportamenti I robot si sono progressivamente spostati dall ambiente industriale a quello umano, con caratteristiche di progressiva indipendenza dal controllo dell uomo e peculiarità sempre più «biologicamente» ispirate. Integrazione con l uomo Autonomia

10 Toscana Promozione La Robotica: campi di applicazione Istituto di Management Robotica Industriale Di servizio Automotive Elettronica Assemblaggio Altro Professionale Spazio Sicurezza Chirurgia Altro Personale/domestica Intrattenimento Assistenza (disabilità) Educazione Altro

11 Toscana Promozione La Robotica: le soluzioni Istituto di Management Industriale Manipolatori industriali Sistemi liberamente programmabili per svolgere manipolazioni ripetitive su materiali e oggetti Robot collettivi Robotica Con funzione prevalente di squadra Di servizio Robot avanzati Robot umanoidi Con caratteristiche di autonomia, concepiti per risolvere problemi di operatività in ambienti ostili o per fornire servizi Combinano abilità avanzate di manipolazione e processi cognitivi simil-umani in una forma antropomorfica in grado di operare in ambienti adatti ad esseri umani e utilizzare strumenti e applicazioni che normalmente usa l uomo

12 Istituto di Management Toscana Promozione La catena del valore della filiera (1) Proprio a causa della estrema complessità e interdisciplinareità della filiera, la catena del valore risulta estremamente frammentata e la produzione del robot è spesso solo una parte minore del valore della soluzione complessiva.

13 Istituto di Management Toscana Promozione La catena del valore della filiera (2) Ciò è particolarmente evidente in alcuni settori produttivi, come nella robotica industriale e nelle soluzioni per il nucleare, la preparazione del cibo ed in generale i servizi professionali.

14 IL PANORAMA INTERNAZIONALE PRESENTE E FUTURO Mercati & Tecnologie Toscana Promozione Istituto di Management

15 Toscana Promozione Il mercato mondiale della robotica Istituto di Management Fonte: World Robotics 2010 (riferito all anno 2009) Robotica industriale Il settore di utilizzo prevalente è quello dell automotive > 60 mila robot industriali installati nel mondo Valore delle vendite di robot industriali: US$3,8B Robotica di servizio Prevalgono le applicazioni nel campo della difesa e ambientale 76,6 mila robot di servizio per uso professionale, per un valore delle vendite di US$13,2B 5,6 milioni di robot venduti per uso domestico e 3,6 milioni per uso personale

16 Toscana Promozione Un mercato in crescita Istituto di Management Le statistiche dell International Federation of Robotics relative ai primi nove mesi dell anno 2010 evidenziano un volume di vendite di robot industriali di entità doppia rispetto allo stesso periodo dell anno precedente. L andamento dei titoli delle aziende di robotica suggeriscono la ripresa delle aziende della robotica industriale (con una variazione del -3% rispetto al 2007) e di quelle della robotica di servizio che hanno tuttavia subito, nel triennio , una variazione di entità più contenuta

17 Toscana Promozione Istituto di Management..con un peso crescente della robotica di servizio Secondo i dati elaborati da TEH- Ambrosetti (fonte: IFR Statistical Department) il valore di mercato previsto per il 2015, senza considerare quello realizzato dall indotto del settore (software, sistemi di ingegneria, ecc.) è pari a 40 Mld di euro con una crescita esponenziale della quota generata dalla robotica di servizio. Valore destinato a raggiungere i 60 Mld di euro nel È previsto inoltre, un forte incremento della robotica umanoide per le applicazioni nella robotica di servizio professionale. Valore di mercato

18 Istituto di Management Toscana Promozione I leader del mercato globale Il settore mondiale della produzione di robot è dominata in gran parte da fornitori giapponesi, come DENSO, FANUC and Motoman, ma l Europa e gli USA hanno a loro volta alcune imprese di rilievo. L Europa, per esempio, è sede della maggior parte delle aziende specializzate nella produzione di robot industriali, come Kuka (Germania), Comau (Italia), così come gruppi industriali che, pur non essendo specializzati nella produzione di robot, hanno comunque un mercato significativo nel settore, come ABB (Svizzera), BAE Systems (UK) and Husqvarna (Svezia). Inoltre, si registra un numero crescente di imprese specializzate in settori di nicchia (come Lely per la produzione di robot agricoli in Olanda) Fonte: A Helping Hand for Europe: The Competitive Outlook for the EU Robotics Industry, Simon Forge and Colin Blackman, European Commission, 2010

19 Istituto di Management Toscana Promozione I leader tra i subfornitori dell indotto Come accennato in precedenza, la catena del valore della filiera della robotica è estremamente articolata: se si osserva la distribuzione mondiale dei vari soggetti coinvolti nel processo si evidenzia la rilevante presenza dei fornitori della Cina e del Taiwan. Verso questi paesi, in assenza di concorrenti competitivi più prossimi, potrebbe migrare la produzione mondiale di robot in un prossimo futuro. Ciò sottolinea l importanza del presidio di quante più possibili parti della filiera o lo sviluppo di competenze di nicchia. Fonte: A Helping Hand for Europe: The Competitive Outlook for the EU Robotics Industry, Simon Forge and Colin Blackman, European Commission, 2010

20 La rilevanza delle imprese europee a livello globale, lungo la catena del valore Risulta estremamente importante cercare di cogliere le possibilità che hanno le imprese europee di collocarsi in posizioni di rilievo lunga la catena del valore. Una opportunità è data dalla capacità che esse saranno in grado di manifestare, nel trasferire le competenze di eccellenza maturate fino a questo momento nella robotica industriale verso nuove aree, come i robot domestici e per l assistenza personale. Infatti, sebbene in Giappone esista una cultura molto più favorevole a questi cambiamenti tecnologici, il paese non è secondo gli esperti necessariamente più all avanguardia dell Europa e degli Stati Uniti in relazione alle soluzioni tecnologiche. Fonte: A Helping Hand for Europe: The Competitive Outlook for the EU Robotics Industry, Simon Forge and Colin Blackman, European Commission, 2010

21 Toscana Promozione Istituto di Management Alcuni «cluster» della robotica nel mondo USA IRobot Boston Pittsburgh Svezia Robodalen Francia Cup Robotique Ile de France Giappone Robocity Core Osaka Nagoya

22 La traiettoria tecnologica dello sviluppo della robotica: (1) Una sintesi dello sviluppo futuro dei segmenti di mercato nella robotica, per possibile applicazione è raffigurato nel grafico a destra. Per ogni segmento chiave, viene rappresentata la traiettoria di evoluzione secondo i differenti livelli di accettazione della nuova tecnologia dal momento dell ingresso nel mercato fino al massimo sviluppo, corrispondente alla fase di maturità. Fonte: A Helping Hand for Europe: The Competitive Outlook for the EU Robotics Industry, Simon Forge and Colin Blackman, European Commission, 2010

23 La traiettoria tecnologica dello sviluppo della robotica (2) Dall analisi di queste previsioni risulta evidente che: -Nella robotica industriale, in particolare per ciò che riguarda le grandi imprese, l uso dei robot è già nella sua fase massima di sviluppo. Tuttavia, esistono ancora degli ampi margini di penetrazione in mercati caratterizzati dalla presenza di PMI, sebbene ciò dipenda dal livello dei costi, dalla semplicità delle soluzioni e dalla affidabilità delle stesse. Secondo le previsioni questa fase dovrebbe realizzarsi in un periodo di cinque anni. -Riguardo al segmento della robotica professionale, ad esempio le ispezioni subacque e altre soluzioni per ambienti ostili, le applicazioni si trovano in una fase di sviluppo e la massima espansione dovrebbe realizzarsi entro il L agricoltura e la preparazione del cibo, rappresentano il nuovo segmento industriale della robotica, che richiede lo sviluppo di competenze nel campo della sensoristica organica e tattile. Anche in questo caso lo sviluppo massimo è atteso entro il I robot per l assistenza e ad uso domestico, necessitano di un progressivo avanzamento in termini di costi/funzionalità e accettazione da parte dell opinione pubblica. Per questi motivi l ingresso nel mercato di massa è atteso dopo il Lo sviluppo del mercato dei robot chirurgici dipende dal superamento di barriere legate alla sicurezza, ai costi e al tempo necessario per la formazione professionale (lo stesso robot Da Vinci, che è attualmente il robot chirurgico più diffuso ha avuto un periodo di ingresso nel mercato di circa dieci anni, a causa di motivi legati alla sicurezza). L uso estensivo dovrebbe pertanto avvenire intorno al Infine, riguardo ai robot da strada, sempre per motivi legatio alla sicurezza, all accettazione pubblica e all affidabilità, la previsione di un mercato affermato e completamente sviluppato si riferisce a dopo il 2020.

24 Un confronto tra le strategie di prodotto a livello internazionale, oggi e nel futuro Fonte: A Helping Hand for Europe: The Competitive Outlook for the EU Robotics Industry, Simon Forge and Colin Blackman, European Commission, 2010

25 Toscana Promozione Gli investimenti internazionali nella robotica Istituto di Management In Giappone la ricerca robotica è molto attiva specialmente nel campo dei robot umanoidi e nell integrazione uomo robot. Il governo ha previsto un piano quinquennale di investimenti in questo settore di centinaia di milioni di euro. Lo scopo è quello di sviluppare sempre di più non solo la robotica, ma anche l attività industriale connessa ed indotta. In Corea del Sud le ricerche robotiche sono stimolate da massicci investimenti governativi del Ministero dell informazione e comunicazione, Ministero del commercio, industria ed energia, Ministero della scienza e tecnologia. I progetti finanziati hanno l obiettivo di ottenere trasporti intelligenti basati su robot di servizio, robot manifatturieri industriali avanzati e di robot di servizio casalingo, robot intelligenti di supporto alla vita quotidiana dell uomo. Anche il settore privato ha realizzato un investimento di 600 milioni di euro per la costituzione entro il 2013 di un complesso dedicato alla robotica (scuola di specializzazione, laboratori di R&S e parco scientifico a tema) per lo sviluppo di robot destinati a compiti noiosi, pericolosi e ripetitivi. La ricerca robotica negli Usa si sviluppa su diversi fronti ed è sostenuta sia da interventi pubblici che privati. Tuttavia i finanziamenti governativi in questa area scientifica sono andati progressivamente riducendosi, a favore delle nanotecnologie, dell ambiente e delle tecnologie dell informazione. Gli ambiti di sviluppo più promettenti nel Paese sembrano essere quelli dei robot medici e medicali, del soccorso e della sicurezza. In quest ultimo campo è stato stanziato il più grande investimento di tutta la storia della ricerca militare (110 Mld di Euro) per modernizzare la Us Army, con l obiettivo di raggiungere il traguardo di 1/3 di tutte le operazioni militari compiute da robot. Nel periodo l Unione Europea ha raddoppiato gli investimenti (circa 400 milioni di Euro) per la ricerca europea nel campo della robotica.

26 LA ROBOTICA NEL PANORAMA NAZIONALE E REGIONALE Toscana Promozione Istituto di Management

27 Toscana Promozione La Robotica in Italia Istituto di Management L Italia si trova in una situazione di vantaggio competitivo nel contesto europeo almeno per i seguenti motivi: - È al secondo posto dopo la Germania, per la robotizzazione del settore manifatturiero con 1,16 macchine installate ogni 100 addetti. - Ha una tradizione affermata nella meccanica avanzata e nella meccatronica, con la presenza di alcuni poli e distretti in varie regioni, come l Emilia, la Lombardia, il Veneto, la Liguria e la Puglia. - È sede di alcune imprese industriali di rilievo internazionale nel campo della robotica industriale. In particolare, la Lombardia è la regione a più alta densità di produttori di robot con il 50% delle imprese. È il Piemonte ad avere la maggiore percentuale di fatturato (63,5%) e di addetti (44,7%). Tale risultato è determinato dal fatto che nella regione si registra un alta concentrazione di imprese di grandi dimensioni. La Toscana si colloca, invece, al terzo posto per numero di imprese e addetti. Fonte: Rapporto UCIMU, 2009 rapporto UCIMU

28 Toscana Promozione Istituto di Management Caratteristiche della filiera della Robotica in Toscana In Toscana esiste una tradizione consolidata nell ambito dell automazione industriale applicata ai settori automotive, cartario e tessile, che ha favorito lo sviluppo di un settore attivo nella robotica industriale. Alcune presenze di rilievo nel territorio sono Nuovo Pignone/GE, Fabio Perini, Rotork Fluid System, A. Celli, Toscotec, ecc. La ricerca scientifica regionale sostiene parzialmente lo sviluppo tecnologico in questo campo, attraverso collaborazioni con imprese locali ed Europee, ma soprattutto segue la traiettoria dell evoluzione verso soluzioni avanzate. In questa area, tuttavia, le collaborazioni sono intense con l estero e invece sporadiche con le industrie locali. In quest ultimo caso infatti, la presenza imprenditoriale si identifica per lo più in imprese spin-off della ricerca, di medio-piccole dimensioni. Interventi di «avvicinamento» potrebbero consentire un potenziamento di tutta la filiera.

29 I soggetti della ricerca scientifica in Toscana (1) In Toscana ha sede una ricerca scientifica d eccellenza nel settore della robotica umanoide e biomedicale che vede il suo centro propulsore in alcuni laboratori della di Pisa. Questi laboratori, che negli ultimi anni hanno partecipato ad una consistente quantità di progetti europei ed internazionali, ottenendo finanziamenti per milioni di euro e generando un portafoglio brevettuale e di pubblicazioni scientifiche consistente, sono riconosciuti come uno dei centri di eccellenza nazionali del settore. Se infatti, il CNR ITIA di Milano può essere considerato come il polo scientifico italiano specializzato in automazione e robot a sostegno delle imprese specialmente manifatturiere, il Polo Sant Anna Valdera che ospita i laboratori di Robotica della Scuola Sant Anna, ha un ruolo indiscusso di rilievo nazionale ed internazionale per la robotica avanzata. A conferma di ciò, l Istituto Italiano di tecnologia ha scelto questi laboratori come polo di microrobotica italiano. Inoltre, i laboratori di robotica della, hanno importanti collaborazioni con i principali centri di ricerca Giapponesi nell ambito della robotica umanoide e della microrobotica soprattutto per applicazioni diagnostiche e chirurgiche con studiosi coreani e cinesi, formalizzate in laboratori congiunti e partnership brevettuali.

30 I soggetti della ricerca scientifica in Toscana (2) Il Centro Interdipartimentale di Ricerca E. PIAGGIO è un Istituto dell Università di Pisa, svolge ricerca interdisciplinare nei campi della Bioingegneria, Robotica e dell Automazione. Il Centro è attualmente impegnato in numerosi progetti di ricerca europei e partnership in alcuni network di eccellenza a livello europeo HYCON (Hybrid Control and Embedded Systems), EURON (Robotics), CONET (Cooperating Objects and Sensor Networks). Ha intense collaborazioni con realtà industriali di rilievo nazionali quali BMW, FERRARI GeS, Magneti Marelli Powetrain, Piaggio, ENEL, Kayser Italia, ESA, ASI, DARPA, Telethon, ENEA. Un ambito tradizionale di indagine è lo studio delle mani e della percezione aptica negli esseri umani e nei robot, e l interazione/sicurezza tra uomo-robot Il Centro è particolarmente attivo anche nella ricerca relativa alla Bioingegneria ed in particolare per ciò che riguarda la Neuroingegneria e la Microingegneria. Sono stati realizzati robot androidi come ausilio ai bambini autistici.

31 I soggetti della ricerca scientifica in Toscana (3) Il Dipartimento di Energetica Sezione meccanica applicata dell Università di Firenze conduce ricerche nell ambito della robotica visiva e mobile, nella biomeccanica ortopedica (ad esempio protesi d anca con materiali innovativi). Il Dipartimento svolge attività anche nei settori della Progettazione Meccanica, della Costruzione di Macchine e del Disegno e dei Metodi dell Ingegneria Industriale. Un filone di ricerca di rilievo è quello relativo al settore dei veicoli stradali realizzato in collaborazione con aziende e centri di ricerca europei ed italiani.

32 I soggetti della ricerca scientifica in Toscana (4) Il Robotics and Systems Lab SIRSLab del Dipartimento di Ingegneria Informatica dell Università di Siena. I suoi principali ambiti di ricerca sono nel campo delle interfacce aptiche, applicazioni mediche, robotica mobile, realtà virtuale. Uno dei progetti più recenti è quello relativo alla trasmissione di sensazioni tattili a distanza.

33 I soggetti della ricerca scientifica in Toscana (5). La Chirurgia Robotica in Toscana, tra ricerca e applicazione Un possibile campo di sfruttamento delle competenze scientifiche e industriali presenti sul territorio è quello della Robotica Chirurgica ed in generale della Robotica Medica. Pur non esistendo ancora realtà industriali in questo ambito (i robot utilizzati provengono nella quasi totalità dagli Stati Uniti), in Toscana esiste una forte specializzazione di competenze, sia da parte della realtà ospedaliera che di alcune competenze scientifiche all interno dei laboratori di ricerca. A Grosseto è presente dal 2004, una Scuola speciale di chirurgia robotica. È stato il primo centro ufficiale di didattica e training di chirurgia robotica in Europa, ed è tuttora principale punto di riferimento per questa disciplina. La scuola ha una convenzione con l Università dell Illinois, ma anche con le Università di Firenze e di Siena. Il suo fondatore è il Prof. Pier Cristoforo Giulianotti, docente di Chirurgia generale e robotica all'università dell'illinois a Chicago; pisano di 55 anni, ha all'attivo una decina di primi interventi mondiali con il robot. A Pisa, invece, è presente Il Centro Multidisciplinare di Chirurgia Robotica, dove il sistema da Vinci HDSi (il più importante ed utilizzato robot chirurgico attualmente disponibile, prodotto negli USA) è utilizzato ogni giorno per interventi complessi di chirurgia. L'Aoup è stata la seconda in Italia a dotarsene, un mese dopo l'ospedale San Raffaele di Milano. Dal 2001 al 2007 il robot è stato utilizzato principalmente per interventi di chirurgia toracica, e per alcuni di cardiochirurgia, per un totale di circa 500 interventi. Nel 2008, dopo l acquisto della seconda versione del sistema robotico Da Vinci (Da Vinci S), è stato avviato il progetto di utilizzo multidisciplinare. Nel primo anno di attività furono eseguiti circa 200 interventi. Quest anno è stata acquisita l ultima versione del sistema robotico Da Vinci (Da Vinci SHDi) e, nei primi sei mesi del 2010, sono già stati eseguiti 190 interventi robotici nelle diverse specialità.

34 I SOGGETTI DELLA FILIERA IN TOSCANA: RICERCA E IMPRESE Toscana Promozione Istituto di Management

35 La Filiera della Robotica: sintesi dei soggetti della ricerca (1) Arts Lab Scuola Superiore Sant Anna Centro internazionale di ricerca di tecnologie del mare e robotica marina CRIM Lab Scuola Superiore Sant Anna PerCRO Scuola Superiore Sant Anna Aree di ricerca: Biorobotica, Biomeccatronica, Bioingnegneria, Robotica Umanoide Aree di ricerca: Biomimetica Aree di ricerca: Microrobotica Aree di ricerca: Interfacce aptiche, estensori, movimentazione meccanica, robotica mobile Eccellenze: Mani artificiali; piattaforme robotiche biomorfe per la neuroriabilitazione, protesi cibernetiche e esoscheletri robotici; sensori tattili; progettazione e sviluppo di ausili per disabili; Interfacce Neurali; Robotica Umanoide; Robotica di Servizio. Eccellenze: Sistemi robotici sensorizzati per il monitoraggio delle acque, nonché robot ispirati a piante e animali per l'osservazione e l'esplorazione dell'ambiente acquatico Eccellenze: Chirurgia assistita da calcolatore, strumentazione biomedica per monitoraggio, terapia e chirurgia endoluminale e minimamente invasiva, microenergetica, nanomedicina e drug delivery, monitoraggio ambientale ed agroalimentare, i processi sostenibili di micro fabbricazione Eccellenze: Sistema di esoscheletro per braccia e mani, che procura sensazioni tattili e termiche al contatto con le mani di un robot meccanico Amplificatore e moltiplicatore della forza umana. Endoscopio portatile Relazioni Internazionali: Giappone, Corea, Cina Relazioni internazionali: Slovenia, Russia, Israele, Svizzera, Norvegia Relazioni internazionali: Germania, Singapore, Cina, USA, Corea Relazioni internazionali: Francia, Germania, Danimarca, Svizzera, USA

36 La Filiera della Robotica: sintesi dei soggetti della ricerca (2) Centro di Automatica, Robotica e Bioingegneria E.Piaggio dell Università di Pisa Dipartimento di Energetica Sezione meccanica applicata dell Università di Firenze SIRSLab Università di Siena Aree di ricerca: Interazione fisica uomo-robot; robotica mobile; Robotica aptica; controllo integrato. Aree di ricerca: Robotica visiva, Robotica mobile, Biomeccanica Aree di ricerca: Realtà Virtuale, Robotica industriale, Robotica mobile Eccellenze: Robot in grado di garantire sicurezza nell interazione uomo-macchina; realizzazioni di mani artificiali; realizzazione di robot androidi per l'ausilio a bambini autistici Eccellenze: Tutori, bracci passivi, protesi, asservimento visivo, robot mobili Eccellenze: Interfacce aptiche, sensori tattili, manipolatori, localizzazione di veicoli in movimento Relazioni Internazionali: Germania, Grecia, Francia, Svezia, USA Relazioni Internazionali: Italia, USA Relazioni internazionali: Italia, Europa

37 Anagrafica soggetti della ricerca Viale Rinaldo Piaggio c/o Polo Sant Anna Valdera, Pontedera (PI) Tel /401 Rif: Prof. Paolo Dario Web: www-arts.sssup.it Scoglio Staff: della 76 Regina, Livorno Tel Rif. Prof.ssa Cecilia Laschi Web: Viale Staff: Rinaldo Piaggio c/o Polo Sant Anna Valdera, Pontedera (PI) Tel Rif. Prof.ssa Arianna Menciassi Web:www-crim.sssup.it Via Staff: Rinaldo 69 Piaggio 34, Tel Rif.: Prof. Massimo Bergamasco Staff: 50 Via Diotisalvi 2, Pisa Tel Rif. Prof. Antonio Bicchi Web: Via Staff: S. Marta, 68 3 Firenze Tel Rif. Prof. Paolo Toni Web: Via Roma, 56 Siena Tel Rif. Prof. Andrea Gorelli Web: sirslab.dii.unisi.it

38 La Filiera della Robotica le imprese della filiera censite dall Osservatorio: Numero imprese censite: 83 di cui: Robotica industriale 72 Robotica di servizio 11 Campione imprese intervistate: 50 (con 55 unità locali) che mostrano i seguenti dati: Fatturato medio (n rispondenti = 39): Numero medio addetti (n rispondenti=51): 25 addetti

39 La Filiera della Robotica le imprese della filiera censite dall Osservatorio: Composizione del mercato di sbocco (n rispondenti=40): Resto Europa 14% Resto Mondo 14% Provincia 14% Resto Regione 22% Resto Italia 36% Soggetto di ricerca con collaborazioni più frequenti (n imprese=20): Università di Pisa (7 imprese), (2), Università di Firenze (1), CNR Firenze (1), Univ. Siena (1), Consorzio Pisa Ricerche (1), Polo Tecnologico di Magona Livorno (1), Next Tech Prato (1), Univ. Roma (1), Politecnico di Torino (1), Università di Reggio Calabria (1), INFN (1), ENEA (1)

40 La Filiera della Robotica le imprese della filiera censite dall Osservatorio: Robotica industriale (prime aziende per fatturato) Nuovo Pignone s.p.a Settore: Automazione industriale Attività: Macchine e strumenti per l industria petrolifera Mercati esteri: 100% Mondo Localizzazione: Firenze Toscotec s.p.a Settore: Automazione industriale Attività: Macchine per industria della carta Addetti: 93 Mercati esteri: 40% Europa; 50% Resto Mondo Localizzazione: Capannori (LU) Rotork Fluid Systems s.r.l Settore: Automazione industriale Attività: Attuatori Pneumatici e Idraulici Addetti: 180 Mercati esteri: 100% Mondo Localizzazione: Capannori (LU) Elettromar s.p.a Settore: Automazione industriale Attività: Soluzioni integrate automazione ind Addetti: 2 UL per un tot. di 180 addetti Mercati esteri: 15% Europa; 10% resto Mondo Localizzazione: Follonica Atop s.p.a Settore: Automazione industriale Attività: Macchine per costruz. motori elettrici Addetti: 140 Mercati esteri: 50% Europa; 20% Resto Mondo Localizzazione: Barberino Val d Elsa (FI) Officina Meccanica Recard s.p.a Settore: Automazione industriale Attività: Macchine per ind cartaria e in generale Addetti: 2 U.L. per un tot. di 85 addetti (75+10) Mercati esteri: 20% Europa; 60% Resto Mondo Localizzazione: Villa Basilica e Pescia

41 La Filiera Robotica/Meccatronica: le imprese della filiera censite dall Osservatorio: Robotica di servizio EB Neuro s.p.a Settore: Biomedicale Attività: Dispositivi medicali e diagnostici Addetti: 70 Mercati esteri: 100% Italia Localizzazione: Firenze Alfa elettronica s.r.l. Settore: Strumentazione scient. ed elettronica Attività: Macchine self-service Addetti: 25 Mercati esteri: - Localizzazione: Colle Val d Elsa (SI) ISE s.r.l Settore: Collaudi e misurazioni Attività: Servizi per manutenzione industriale Addetti: 15 Mercati esteri: 5% Europa Localizzazione: Lucca Tiber Automation s.r.l Settore: Automazione industriale Attività: Software, quadri elettrici e impianti bordomacchina Addetti: 2 UL per un tot. 11 addetti (6+5) Mercati esteri:- Localizzazione: Sansepolcro (AR) e Anghiari (AR) Easytech s.r.l Settore: Biomedicale Attiità: Strumenti per fisioterapia e riabilitazione Addetti: 15 Mercati esteri: 15% Europa, 10% Estero Localizzazione: Borgo San Lorenzo (FI) Era Endoscopy s.r.l Settore: Biomedicale Attiità: Dispositivi medicali in campo endoscopico Addetti: 4 Mercati esteri: 60% provincia; 40% Italia Localizzazione: Peccioli (PI)

42 Rappresentazione schematica della filiera della robotica avanzata (1) La descrizione delle competenze mostrata nelle pagine precedenti, suggerisce l esistenza di una considerevole massa critica di conoscenza scientifica in particolare nelle aree che sono state evidenziate come a maggior potenziale di sviluppo nel futuro del settore (robotica avanzata). Ad esempio, nel campo della robotica umanoide, nella robotica professionale ed in particolare nell area chirurgica, nella robotica per l assistenza, la riabilitazione e la cura della persona. Importanti risultati scientifici si registrano anche nelle fasi intermedie della catena del valore, ovvero la sensoristica, la percezione, il software. Tuttavia, il terreno industriale di riferimento toscano sembra ancora non recepire queste potenzialità, ad eccezione di un piccolo gruppo di aziende spin-off della ricerca, che però ha un peso ancora marginale nella filiera considerata nel suo complesso.

43 Rappresentazione schematica della filiera della robotica avanzata (2) Resto del mondo Leader del settore Europa Leader del settore Resto d Italia Toscana Umanoidi Chirugica Microrobotica Biomedicale Domestica Spin-off della ricerca Ricerca scientifica fondamentale Ricerca tecnologica applicata Sviluppo industriale e/o promozione Attività commerciale Mercati di sbocco * Lo spessore della freccia indica l intensità e la rilevanza delle relazioni

44 Rappresentazione schematica della filiera della robotica industriale (1) Viceversa, nel campo della robotica industriale, esistono presenze di rilievo in campo industriale e soprattutto in alcuni settori (cartario, navale, chimico), in grado di fornire soluzioni che vengono commercializzate anche fuori dal contesto nazionale, ma con pochi contatti con la ricerca scientifica locale.

45 Rappresentazione schematica della filiera della robotica industriale (2) Resto del mondo Robotica industriale Europa Robotica industriale Resto d Italia Robotica industriale Toscana Grandi imprese industriali Ricerca scientifica fondamentale Ricerca tecnologica applicata Sviluppo industriale e/o promozione Attività commerciale Mercati di sbocco

46 I PROGETTI/AZIONI ATTIVATE A LIVELLO REGIONALE PER LO SVILUPPO DELLA FILIERA Toscana Promozione Istituto di Management

47 Il progetto Robot-Era Alcuni attori istituzionali e non del Sistema Valdera (Unione Valdera, Pont-Tech, Scuola Superiore Sant Anna, imprese, scuole ed associazioni di categoria) hanno dato vita ad un progetto per la realizzazione di un Centro di Competenza sulla robotica in Valdera. Il progetto, che ha presentato una richiesta di finanziamento alla Regione Toscana nell ambito del Finanziamento regionale ai centri di competenza di eccellenza del territorio, punta alla realizzazione di una «filiera della robotica» che coinvolga vari elementi di sviluppo e con diversi tipi di iniziative: dall educazione alla robotica dei bambini, attraverso la realizzazione di laboratori didattici, ai servizi alle tecnologie e alle imprese operanti nel settore. Il Centro avrà due nodi, che corrispondono alle due articolazioni territoriali della filiera evidenziati in precedenza: la Robotica Industriale a Pontedera, e la Robotica di Servizio a Peccioli. In queste due aree infatti, esistono già competenze maturate e consolidate: a Pontedera la forte vocazione industriale e la presenza della grande impresa di motoveicoli Piaggio, ha favorito la nascita di una competenza diffusa nello sviluppo e produzione di macchine utensili, robot ed applicazioni. La vicinanza con un centro di eccellenza nel campo, rappresentato dai laboratori di ricerca della, ha favorito l emergere di nuove competenze, prodotti e soluzioni. Analogamente il comune di Peccioli ha attivato da tempo una sperimentazione di robot con funzioni di servizio: i Dust-bot, sistemi robotici per la raccolta differenziata dei rifiuti sono entrati in servizio nel centro storico del comune, nel giugno di quest anno.

48 La vocazione alla «chirurgia robotica» nella regione Un altro aspetto di rilievo, su cui sta giocando un ruolo incisivo l intervento della Regione ed in particolare di alcune aziende sanitarie, è la diffusione della Chirurgia robotica e la promozione di forme di consolidamento e condivisione delle competenze nel territorio. Allo stato attuale tutti i robot utilizzati a scopi chirurgici provengono dagli Stati Uniti e sono molto costosi (circa 4 milioni di euro ad apparecchio). Per questi motivi la Regione è fortemente impegnata nella ricerca di soluzioni e progetti che consentano un crescente miglioramento del rapporto costi/benefici, per esempio attraverso la creazione di una rete coordinata regionale che si faccia da garante dell omogeneità di metodi, approcci e risultati.

49 INDICAZIONI DI POLICY Toscana Promozione Istituto di Management

50 Qualche riflessione generale La duplice caratterizzazione della filiera in termini di competenze scientifiche con la presenza di competenze nella robotica avanzata fortemente sviluppate nel territorio ma con un modesto tessuto industriale, e la robotica industriale che presenta invece importanti realtà industriali che hanno però riferimenti scientifici al di fuori del contesto regionale, suggerisce diverse strade di sviluppo della filiera. In particolare, nella robotica avanzata si può parlare dell esistenza di un nucleo scientifico di eccellenza ma la leadership industriale è collocata in altre aree territoriali: ciò implica che per lo sviluppo industriale locale di questa area della robotica occorre importare applicazioni della tecnologia (prodotti e processi). Tuttavia questo è un posizionamento non sostenibile nel lungo termine. Infatti, difficilmente è possibile mantenere un elevato livello di eccellenza scientifica senza che vi sia contiguità territoriale con un industria che funga da traino. In aggiunta è presumibile che nel tempo, con la reazione da parte di centri di ricerca internazionali, le risorse straniere si indirizzino preferibilmente verso nuclei di ricerca più vicini spazialmente, e, viceversa, i ricercatori locali vengano attratti dalle aree territoriali concorrenti, più sviluppate industrialmente. D altra parte però, si tratta di aree di eccellenza ancora abbastanza di nicchia: risulta pertanto fondamentale accelerare i tempi di avvicinamento delle possibili risorse industriali per valorizzare completamente le competenze esistenti. La filiera richiede tuttavia investimenti consistenti per la realizzazione dei prototipi e dei prodotti finali. La diffusione nei mercati delle nuove tecnologie realizzate può trovare una barriera all ingresso dovuta ad una mentalità ancora non abituata all idea di sostituire alcune operazioni tipicamente «umane» con macchine e robot. Infine l uso di questi strumenti richiede una formazione continua e specifica. Dal lato della robotica industriale, invece, la presenza di realtà industriali di dimensioni rilevanti deve essere attentamente valutato, perché alimentano indotti di rilievo e potrebbero avere le risorse e gli strumenti necessari per innescare lo sviluppo in aree di eccellenza affini (come la robotica avanzata appunto) o complementari.

51 Qualche riflessione generale Gli elementi chiave dei possibili interventi di policy che emergono sono quindi: Capacità di attrazione di grosse imprese in grado di sviluppare le tecnologie più evolute che emergono dalla ricerca, al fianco delle piccole imprese che già operano in questo senso (prevalentemente spin-off) e delle imprese di maggiori dimensioni locali che fino a questo momento hanno operato nell ambito più consolidato della robotica industriale. Necessità di investimenti e risorse economiche in grado di finanziare progetti sperimentali molto costosi e condurli allo stadio di sviluppo di prodotto commercializzabile. Opportunità di favorire la diffusione degli attuali sviluppi innovativi in segmenti di mercato sempre più ampi (in particolare in relazione alle possibili soluzioni per i servizi professionali) e nel lungo periodo nell area dell uso domestico e dell assistenza attraverso una attività di commercializzazione e di marketing «mirata» Interazione fra le competenze scientifiche del territorio che operano a livelli di eccellenza, spesso in aree molto prossime. Integrazione tra la vocazione territoriale alla salute e alla chirurgia robotica con le competenze maturate nei laboratori di ricerca Progettazione di eventi finalizzati al trasferimento della conoscenza sviluppata nei laboratori di ricerca a grandi multinazionali del settore

52 Tre spunti per TP - Ovviamente TP non può svolgere azioni di sostegno e promozione a 360, né può sostituirsi ad altri attori istituzionali, impegnati nel finanziamento dell attività di ricerca e nella promozione dello sviluppo economico. Si propongono quindi di seguito alcuni spunti specifici, frutto inevitabilmente di scelte. - Supporto all internazionalizzazione delle attività di ricerca. I centri di ricerca citati nel rapporto sono piuttosto dinamici: sanno cercare e trovare finanziamenti e sanno stabilire partnership internazionali. E fondamentale che TP sia perfettamente a conoscenza dei contatti di questi soggetti, sovente in paese ad alto potenziale (US, Cina, Corea, Brasile) e che accompagni, eventualmente con azioni di sostegno, queste loro azioni, eventualmente aggiungendo qualche altro partner/paese alla lista di quelli con cui già si sta collaborando. - Supporto all internazionalizzazione delle spin-off della ricerca. Le imprese di questo tipo sono piccole e hanno disperato bisogno di accedere a mercati internazionali. In alcuni casi hanno le tecnologie per farlo, in altri no. Ma molto raramente hanno le competenze manageriali e le risorse per farlo. TP può aiutarne un certo numero. - Fare leva sui collegamenti tra robotica e sanità. La Toscana occupa già ottime posizioni per quanto riguarda la sanità in generale. Inoltre, la regione è nota per la qualità della vita. A tutto ciò si aggiunga il fatto che in Toscana vengono prodotte tecnologie molto innovative di supporto alla chirurgia e per la riabilitazione (mano artificiale, ecc.). Tutto questo può essere ulteriormente oggetto di investimenti in comunicazione e attività da parte di TP al fine di: attrarre pazienti trapiantati che in Toscana farebbero vacanze sicure, attrarre centri di ricerca in questo settore, attrarre studenti e studiosi, arricchire l immagine della Toscana con questa felice peculiarità tecnologica.

53 Bibliografia e Sitografia RELAZIONE DI ATTIVITA DEL CENTRO DIDATTICO SPERIMENTALE DI CHIRURGIA ROBOTICA, Anno 2009 Sfide tecnologiche ed industriali della robotica umanoide: opportunità per la cooperazione Italia-Giappone, Paolo Dario, 2008 La Robotica Arranca, Impresa & Mercato, a cura di Centro Studi & Cultura d Impresa UCIMU, n. 134 Settembre 2009 la Robotica nel mondo, il mondo della Robotica. Stato della robotica mondiale, Attilio Sacripanti Enea-Università degli studi di Tor Vergata, LA ROBOTICA UMANOIDE, Ricchetti R., Avizzano C.A., Bergamasco M., in Pianeta Galileo A Helping Hand for Europe: The Competitive Outlook for the EU Robotics Industry, Simon Forge and Colin Blackman, European Commission, 2010 The strategic research agenda for robotics in Europe, EUROP, Robotica: rivoluzione culturale e grandi opportunità di business. Robotica: prospettive, impatti, opportunità, P.Borzatta, Ambrosetti. Perspectives and future of robotics, B. Siciliano, presentazione alla Scuola di Bertinoro, International Federation of Robotics : The Robot Report:

54 Traccia intervista 1. Ci può descrivere in maniera sintetica le tecnologie sviluppate all interno della filiera? Quali sono i sotto-insiemi di ambiti tecnologici all interno di questa filiera? Come possono essere sintetizzati? 2. Quali sono i principali soggetti della filiera in Toscana? Quali quelli che operano nel campo della ricerca? E quali imprese? Ci sono connessioni tra i due mondi? Come si colloca la Toscana (della ricerca e della produzione) all interno del panorama nazionale, europeo e internazionale (in una scala da 1=follower a 5= leader)? Quali sono i Paesi/aree forti in questo campo (in ordine decrescente per importanza)? Ha delle informazioni/dati su questo? 3. Qual è la dimensione geografica delle attività dei soggetti (qui ti riferisci a quelli privati?) che operano in questo campo? Più precisamente il livello scientifico e tecnologico dei soggetti della ricerca è internazionale, europeo, italiano o regionale? Svolgono attività di base o anche ricerca applicata? 4. E per quanto riguarda la dimensione geografica delle imprese? Sono multinazionali o sono imprese che operano in ambito nazionale o regionale? (ti riferisci alle imprese leader del settore?)

55 Traccia intervista 5. Considerando lo schema che abbiamo preparato, condivide la distribuzione geografica delle fasi della filiera della robotica? I risultati della ricerca di base vengono sviluppati da imprese locali/regionali o da quali imprese e dove sono localizzate? Quali sono i mercati di sbocco principali delle imprese? 6. Conosce politiche e azioni promosse a livello nazionale/regionale/locale a supporto della filiera? 7. Quali sono a suo avviso le azioni che dovrebbero essere programmate e implementate per favorire lo sviluppo della filiera nelle diverse fasi? Più precisamente che cosa può essere realizzato per potenziare le ricadute dell attività di ricerca prodotta all interno degli enti di ricerca? Che cosa può essere fatto per promuovere la filiera a livello internazionale? Che cosa può essere programmato per favorire le ricadute a livello regionale/locale e la creazione di nuove imprese?