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工业机器人专利申请如何布局?

行业上下游中国仪表网2015年08月12日 17:02人气:17863

  【中国仪表网 行业上下游】机器人的应用面越来越广,从开始的工业应用扩展到非工业应用的领域,而机器人的种类也越来越丰富。现在越来越多的人发明机器人的相关的功能,但是在申请机器人专利又是怎样的呢?
  


  工业机器人技术领域全球专利申请趋势图
  
  有机构预测,2015年中国的消费量将超过8万台,而到2025年,这一数字将达到25万台以上,远远超过目前全球市场总量。未来30年中国都将是全球机器人最大市场。
  
  机器人的十八般武艺,正深度刷新工业生产格局。
  
  根据国际机器人联合会IFR数据,2005至2015年,全球工业机器人的年均销售增长率为9%,其间中国工业机器人年均销售增长率达到25%。有机构预测,2015年中国的消费量将超过8万台,而到2025年,这一数字将达到25万台以上,远远超过目前全球市场总量。未来30年中国都将是全球机器人最大市场。
  
  尽管需求越来越大,但反观国内机器人产业,竞争能力却远远落后于日本、美国、德国等发达国家。他们在掌握机器人领域核心技术的同时,自20世纪60年代以来就致力于机器人技术领域的全球专利布局,以此巩固了在全球市场范围内的国际核心竞争力。
  
  中国500家机器人企业仅占国内市场的不到30%,其中超过50%份额被“机器人四大家族”(瑞士ABB、日本发那科、日本安川电机、德国库卡)占有。即使在30%的份额里面,中国企业在中高端的伺服电机、控制器、减速器等关键零部件上基本都得依赖进口。
  
  8月5日,工信部发布消息说,《中国机器人产业十三五规划》初稿已完成,有望年底发布。那么在工业机器人领域,全球专利布局情况如何?发达国家在华都申请了哪些专利?我国工业机器人技术转化应用该从哪些方面着手?
  
  全球工业机器人专利已超过6万件
  
  截至2014年底,工业机器人技术领域的全球专利申请量已超过6万件,去掉重复的同族专利后为3.5万余项。最早的专利申请出现在1958年,直到1985年后,专利申请数量才开始出现大幅度增长,主要原因是中国在1985年制定《专利法》后,工业机器人领域主要竞争对手十分注重中国市场,纷纷在中国进行专利布局。目前,工业机器人技术正处于高速发展期。
  
  从技术发展历程来看,工业机器人技术共经历三大阶段。
  
  工业机器人领域的第一件专利是美国人乔治德沃尔在1958年申请,名为可编程的操作装置。约瑟夫英格伯格对此专利很感兴趣,联合德沃尔在1959年共同制造了世界上第一台工业机器人称为Robot(中文译名机器人),即人手把着机械手,把应当完成的任务做一遍,机器人再按照事先教给它们的程序进行重复工作,主要用于工业生产的铸造、锻造、冲压、焊接等生产领域,特称为工业机器人。
  
  1970年—1984年是第二阶段。这时期的工业机器人是具有一定的感觉功能和自适应能力的离线编程机器人,其特征是可以根据作业对象的状况改变作业内容,即所谓的“知觉判断机器人”。其间工业机器人“四大家族”:库卡、ABB、安川、FANUC公司分别在1974年、1976年、1978年和1979年开始了全球专利布局。
  
  从1985年至今是智能机器人阶段。智能机器人带有多种传感器,能够将多种传感器得到的信息进行融合,能够有效地适应变化的环境,具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。2000年以后,美国、日本等国开始了智能军用机器人研究,并在2002年由美国波士顿公司和日本公司共同申请了第一件“机械狗”(BostonDynamicsBigDog)智能军用机器人专利,2004年在美国DRAPA/SPAWAR支持下申请了智能军用机器人专利。
  
  “机器人四大家族”在华申请了大量专利
  
  我国工业机器人起步于1972年,其发展过程大致可分为三个阶段:1972年—1985年的萌芽期;1985年—2000年的技术研发期;2000年至今的产业化期。
  
  目前我国已生产出部分机器人关键元器件,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内部分企业的生产线上;一批机器人技术的研究人才也涌现出来。部分军工企业、科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术、工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术、机器人软件的设计和编程技术、运动学和轨迹规划技术等技术,某些关键技术甚至已达到或接近世界先进水平。但是,在华专利申请数据显示,瑞士的ABB、日本的FANUC(发那科)、日本的YASKAWA(安川电机)、德国的KUKA(库卡)已经在我国申请了大量专利,中国申请人集中在苏州工业园区职业技术学院、昆山市工业技术研究院、湖南大学、清华大学等高校,我国拥有技术优势的科研院所和企业反而不太关注工业机器人技术领域的专利布局。
  
  在民用领域,国际上占据了工业机器人绝大部分市场的“四大家族”:安川、FANUC、KUKA、ABB公司,自上世纪70年代中期开始了全球专利布局,并且逐年上升。同时,“中国增长”让全球领先的工业机器人巨头都把目光投向这块土地,不约而同的是,总部在瑞士的ABB、日本的FANUC(发那科)、日本的YASKAWA(安川电机)、德国的KUKA(库卡)都将其中国总部设在上海。目前,这四家企业在中国市场占有率总共达到八成以上,前三家在全球的机器人销量都突破了20万台。
  
  在军用领域,由美国政府支持的军用机器人开发商占据了全球军用机器人市场的85%,欧洲占据15%,而中国仅为0.1%。军用机器人领军企业GeneralDynamics市场占有率为27%,诺格公司、洛克希德-马丁公司紧随其后。
  
  工业机器人技术产业化应以专利为突破口
  
  从四大民用公司的专利申请趋势来看,每一次技术产业化的时间点都是专利申请量的峰值,尤其是日本企业。专利是产品进入市场的保护伞,专利申请的时间和地域选择与产业化发展方向密切相关。例如,日本FANUC公司在2003年以前从未在华申请机器人相关专利,主要是防止泄漏相关技术,但是于2003年在中国广州、深圳等地设立近十家分公司,同年就开始了在华地区的专利申请,专利申请量急剧上升,这样不仅可以保护自身产品,还能遏制竞争对手的发展。
  
  收购具有技术研发实力的公司提升竞争力
  
  收并购国内外具有自主知识产权、较强的研发团队以及领先的市场地位的相关企业也逐渐成为国内企业快速提升规模、提升核心竞争力、快速完成国际化经营布局的重要途径,也是军工企业实现军民融合式发展、产业快速转型升级和结构调整的便捷之路。一方面可以直接获得大量专利,另一方面是可以获得具有研发实力的团队。例如,ABB公司从1987年开始的3年内收购了全球60多家公司,但是机器人技术方面并未快速发展,但是自从1998年6月收购AlfaLaval自动化公司,1998年10月收购ElsagBailey公司之后,机器人相关专利申请急速上升,自此开始保持了技术优势。
  
  其中,KUKA是德国公司,相较于美国、日本来说更易于技术合作,并且KUKA进入中国市场较早,可见其对中国市场的关注度高,一开始进入中国是1986年赠送中国一汽工业机器人的友好方式。2008年KUKA与上海交大联合成立实验室,是比较有机会进行技术合作或者引进相关人才的。此外,KUKA在中国的专利申请量较大,已经具备了一定的技术优势,与其联合可以避免更多的知识产权风险。
  
  工业机器人技术转化应用应关注“民转军”
  
  2000年后,美国逐渐开始将工业机器人技术转化应用到军事领域,并且在2011年发布了针对制造、健康护理/医药机器人、服务机器人三类机器人的国家机器人技术倡议(NRI),明确了美国机器人技术发展路线,但是在2013年发布的美国机器人技术发展路线图中新增加了航天和国防领域机器人技术发展规划。同时,美国在花巨资研究军用机器人时十分注重相关知识产权保护,例如美国波士顿动力公司的发明专利US2004864715A显示,该专利已获得美国政府DARPA/SPAWAR计划支持,同时也规定其专利权属于国家;另一方面,美国的军用机器人研发采取多方合作,例如波士顿BigDog最初的技术就是来源于日本SONY公司与波士顿动力公司联合研发,从其他媒体报道显示,该型号还与福斯特——米勒公司、喷气推进实验室、哈福大学康德菲尔德研究站进行了联合开发。
  
  国内企业可以在工业机器人产业论证中开展完整的专利分析评议,开展关键技术的专利分析能够提高技术研发起点、优化资源配置、加快研究进程,实现关键技术突破并进行再创新,从而快速提升技术创新能力;同时,掌握国外对标公司的专利布局、摸清型号发展与国外技术指标的差距,满足研发过程中对科技情报支撑信息的迫切需求。在此基础上,结合企业工业机器人产业领域技术优势和技术劣势,分析国外高新技术热点、空白点、发展动态和方向,为产业提出知识产权布局建议,为战略研究、项目论证、项目立项提供决策支撑。
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