工業機器人產業的專利競爭態勢

隨著工業機器人應用領域的不斷拓展和現代工業的快速發展,人們對工業機器人的性能要求越來越高,以進一步提高生產效率和產品質量。因此,高速、高精度、智能化、模塊化已成為工業機器人發展的主要趨勢。近年來,世界范圍內與工業機器人相關的專利申請數量持續快速增長。本文以湯森路透derwentinnovationindex數據庫為基礎,運用TDA、Excel等分析工具對全球工業機器人相關專利進行分析,揭示全球工業機器人相關專利的研發和競爭趨勢。

從20世紀70年代到80年代末,專利數量迅速增加,出現了具有一定感官功能和自適應離線編程能力的“感知判斷機器人”[4]。工業機器人“四大家族”分別于1974年、1976年、1978年和1979年開始全球專利布局。自20世紀90年代以來,工業機器人的專利申請數量迅速增長。在這一階段,機器人擁有多種傳感器,能夠融合多種傳感器的信息,有效地適應環境變化,具有較強的自適應能力、學習能力和自主功能。在工業機器人專利申請排名前五位的國家中(圖2),美國最早開始了工業機器人的研發,其研發活動可以追溯到20世紀50年代初,日本和德國的工業機器人專利申請接近晚了10年,工業機器人技術的專利申請直到20世紀60年代末才出現,中韓兩國都是在80年代初進入這一領域的。

作為第一個進入工業機器人領域的國家,美國工業機器人領域的專利申請并沒有顯著增加,主要原因是美國政府擔心工業機器人會增加失業率,并沒有鼓勵工業機器人的生產和利用[5]。在二戰后勞動力日益短缺的情況下,政府大力支持工業機器人產業提高日本制造業的效率和質量[5]。因此,日本在20世紀70年代末超過美國,成為世界上最大的工業機器人專利申請國。經過近40年的發展,日本企業基本占據了工業機器人的大部分市場,只有少數非日本企業在市場上占有一席之地,比如美國的熟練技術公司St?瑞士的ubi union公司、瑞典的ABB公司、德國的KUKA公司和意大利的Comau公司[2]。作為后起之秀,近10年來,韓國和中國的專利申請量增長迅速,中國的專利申請量也超過了日本。中國最早的工業機器人專利申請始于1983年(圖3)。此后,中國工業機器人研發正式拉開序幕。從20世紀80年代到90年代,工業機器人的專利數量相對較少。一方面,由于我國工業機器人研發實力有限,另一方面,我國科研機構和相關企業的專利保護意識薄弱。2000年以后,中國制造業的人口紅利逐漸消失。在國家相關政策和重大項目的支持下,我國工業機器人專利申請數量迅速增長。