工業機器人時代如何進行專利布局
http://www.moduwu.com 2015-08-12 15:41 來源：科技日報
工業機器人技術領域全球專利申請趨勢圖
有機構預測，2015年中國的消費量將超過8萬臺，而到2025年，這一數字將達到25萬臺以上，遠遠超過目前全球市場總量。未來30年中國都將是全球機器人最大市場。
機器人的十八般武藝，正深度刷新工業生產格局。
根據國際機器人聯合會IFR數據，2005至2015年，全球工業機器人的年均銷售增長率為9%，其間中國工業機器人年均銷售增長率達到25%。有機構預測，2015年中國的消費量將超過8萬臺，而到2025年，這一數字將達到25萬臺以上，遠遠超過目前全球市場總量。未來30年中國都將是全球機器人最大市場。
盡管需求越來越大，但反觀國內機器人產業，競爭能力卻遠遠落后于日本、美國、德國等發達國家。他們在掌握機器人領域核心技術的同時，自20世紀60年代以來就致力于機器人技術領域的全球專利布局，以此鞏固了在全球市場范圍內的國際核心競爭力。
中國500家機器人企業僅占國內市場的不到30%，其中超過50%份額被“機器人四大家族”（瑞士ABB、日本發那科、日本安川電機、德國庫卡）占有。即使在30%的份額里面，中國企業在中高端的伺服電機、控制器、減速器等關鍵零部件上基本都得依賴進口。
8月5日，工信部發布消息說，《中國機器人產業十三五規劃》初稿已完成，有望年底發布。那么在工業機器人領域，全球專利布局情況如何？發達國家在華都申請了哪些專利？我國工業機器人技術轉化應用該從哪些方面著手？
全球工業機器人專利已超過6萬件
截至2014年底，工業機器人技術領域的全球專利申請量已超過6萬件，去掉重復的同族專利后為3.5萬余項。最早的專利申請出現在1958年，直到1985年后，專利申請數量才開始出現大幅度增長，主要原因是中國在1985年制定《專利法》后，工業機器人領域主要競爭對手十分注重中國市場，紛紛在中國進行專利布局。目前，工業機器人技術正處于高速發展期。
從技術發展歷程來看，工業機器人技術共經歷三大階段。
工業機器人領域的第一件專利是美國人喬治德沃爾在1958年申請，名為可編程的操作裝置。約瑟夫英格伯格對此專利很感興趣，聯合德沃爾在1959年共同制造了世界上第一臺工業機器人稱為Robot（中文譯名機器人），即人手把著機械手，把應當完成的任務做一遍，機器人再按照事先教給它們的程序進行重復工作，主要用于工業生產的鑄造、鍛造、沖壓、焊接等生產領域，特稱為工業機器人。
1970年—1984年是第二階段。這時期的工業機器人是具有一定的感覺功能和自適應能力的離線編程機器人，其特征是可以根據作業對象的狀況改變作業內容，即所謂的“知覺判斷機器人”。其間工業機器人“四大家族”：庫卡、ABB、安川、FANUC公司分別在1974年、1976年、1978年和1979年開始了全球專利布局。
從1985年至今是智能機器人階段。智能機器人帶有多種傳感器，能夠將多種傳感器得到的信息進行融合，能夠有效地適應變化的環境，具有很強的自適應能力、學習能力和自治功能。2000年以后，美國、日本等國開始了智能軍用機器人研究，并在2002年由美國波士頓公司和日本公司共同申請了第一件“機械狗”（Boston Dynamics BigDog）智能軍用機器人專利，2004年在美國DRAPA/SPAWAR支持下申請了智能軍用機器人專利。
“機器人四大家族”在華申請了大量專利
我國工業機器人起步于1972年，其發展過程大致可分為三個階段：1972年—1985年的萌芽期；1985年—2000年的技術研發期；2000年至今的產業化期。
目前我國已生產出部分機器人關鍵元器件，開發出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業機器人。一批國產工業機器人已服務于國內部分企業的生產線上；一批機器人技術的研究人才也涌現出來。部分軍工企業、科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化設計制造技術、工業機器人控制、驅動系統的硬件設計技術、機器人軟件的設計和編程技術、運動學和軌跡規劃技術等技術，某些關鍵技術甚至已達到或接近世界先進水平。但是，在華專利申請數據顯示，瑞士的ABB、日本的FANUC（發那科）、日本的YASKAWA（安川電機）、德國的KUKA（庫卡）已經在我國申請了大量專利，中國申請人集中在蘇州工業園區職業技術學院、昆山市工業技術研究院、湖南大學、清華大學等高校，我國擁有技術優勢的科研院所和企業反而不太關注工業機器人技術領域的專利布局。
在民用領域，國際上占據了工業機器人絕大部分市場的“四大家族”：安川、FANUC、KUKA、ABB公司，自上世紀70年代中期開始了全球專利布局，并且逐年上升。同時，“中國增長”讓全球領先的工業機器人巨頭都把目光投向這塊土地，不約而同的是，總部在瑞士的ABB、日本的FANUC（發那科）、日本的YASKAWA（安川電機）、德國的KUKA（庫卡）都將其中國總部設在上海。目前，這四家企業在中國市場占有率總共達到八成以上，前三家在全球的機器人銷量都突破了20萬臺。
在軍用領域，由美國政府支持的軍用機器人開發商占據了全球軍用機器人市場的85%，歐洲占據15%，而中國僅為0.1%。軍用機器人領軍企業General Dynamics市場占有率為27%，諾格公司、洛克希德－馬丁公司緊隨其后。
工業機器人技術產業化應以專利為突破口
從四大民用公司的專利申請趨勢來看，每一次技術產業化的時間點都是專利申請量的峰值，尤其是日本企業。專利是產品進入市場的保護傘，專利申請的時間和地域選擇與產業化發展方向密切相關。例如，日本FANUC公司在2003年以前從未在華申請機器人相關專利，主要是防止泄漏相關技術，但是于2003年在中國廣州、深圳等地設立近十家分公司，同年就開始了在華地區的專利申請，專利申請量急劇上升，這樣不僅可以保護自身產品，還能遏制競爭對手的發展。
收購具有技術研發實力的公司提升競爭力
收并購國內外具有自主知識產權、較強的研發團隊以及領先的市場地位的相關企業也逐漸成為國內企業快速提升規模、提升核心競爭力、快速完成國際化經營布局的重要途徑，也是軍工企業實現軍民融合式發展、產業快速轉型升級和結構調整的便捷之路。一方面可以直接獲得大量專利，另一方面是可以獲得具有研發實力的團隊。例如，ABB公司從1987年開始的3年內收購了全球60多家公司，但是機器人技術方面并未快速發展，但是自從1998年6月收購Alfa Laval自動化公司，1998年10月收購Elsag Bailey公司之后，機器人相關專利申請急速上升，自此開始保持了技術優勢。
其中，KUKA是德國公司，相較于美國、日本來說更易于技術合作，并且KUKA進入中國市場較早，可見其對中國市場的關注度高，一開始進入中國是1986年贈送中國一汽工業機器人的友好方式。2008年KUKA與上海交大聯合成立實驗室，是比較有機會進行技術合作或者引進相關人才的。此外，KUKA在中國的專利申請量較大，已經具備了一定的技術優勢，與其聯合可以避免更多的知識產權風險。
工業機器人技術轉化應用應關注“民轉軍”
2000年后，美國逐漸開始將工業機器人技術轉化應用到軍事領域，并且在2011年發布了針對制造、健康護理/醫藥機器人、服務機器人三類機器人的國家機器人技術倡議（NRI），明確了美國機器人技術發展路線，但是在2013年發布的美國機器人技術發展路線圖中新增加了航天和國防領域機器人技術發展規劃。同時，美國在花巨資研究軍用機器人時十分注重相關知識產權保護，例如美國波士頓動力公司的發明專利US2004864715A顯示，該專利已獲得美國政府DARPA/SPAWAR計劃支持，同時也規定其專利權屬于國家；另一方面，美國的軍用機器人研發采取多方合作，例如波士頓BigDog最初的技術就是來源于日本SONY公司與波士頓動力公司聯合研發，從其他媒體報道顯示，該型號還與福斯特(603806,股吧)——米勒公司、噴氣推進實驗室、哈福大學康德菲爾德研究站進行了聯合開發。
國內企業可以在工業機器人產業論證中開展完整的專利分析評議，開展關鍵技術的專利分析能夠提高技術研發起點、優化資源配置、加快研究進程，實現關鍵技術突破并進行再創新，從而快速提升技術創新能力；同時，掌握國外對標公司的專利布局、摸清型號發展與國外技術指標的差距，滿足研發過程中對科技情報支撐信息的迫切需求。在此基礎上，結合企業工業機器人產業領域技術優勢和技術劣勢，分析國外高新技術熱點、空白點、發展動態和方向，為產業提出知識產權布局建議，為戰略研究、項目論證、項目立項提供決策支撐。
（作者單位：國家知識產權戰略實施航天科工研究基地）
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