人人都在說機(jī)器人,各行都在發(fā)展機(jī)器人,似乎大家對(duì)機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)是了如指掌。可是,你知道工業(yè)機(jī)器人技術(shù)全球?qū)@季值母窬质窃趺礃拥膯??中國在機(jī)器人專利技術(shù)上掌握如何?哪些國家是中國在該領(lǐng)域的有力競(jìng)爭(zhēng)者?
1920年捷克作家描寫了名叫“Robot”的幫人干苦力的機(jī)器,它是最早的工業(yè)機(jī)器人設(shè)想;
隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展,1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念;
1958年申請(qǐng)了專利,1959年在美國誕生第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。
五十多年來工業(yè)機(jī)器人經(jīng)歷了可編程示教再現(xiàn)型機(jī)器人、知覺判斷機(jī)器人、智能機(jī)器人三個(gè)階段,應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸從工業(yè)生產(chǎn)的民用領(lǐng)域轉(zhuǎn)移到軍事領(lǐng)域。本文旨在通過研究機(jī)器人領(lǐng)域的全球?qū)@季脂F(xiàn)狀、在華專利申請(qǐng)現(xiàn)狀以及主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手現(xiàn)狀,從知識(shí)產(chǎn)權(quán)的角度揭示我國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
一、工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域全球?qū)@暾?qǐng)概況
截至到2014年底,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的全球?qū)@暾?qǐng)量已超過6萬件,去掉重復(fù)的同族專利[1]后為3.5萬余項(xiàng)。最早的專利申請(qǐng)出現(xiàn)在1958年,直到1985年后,專利申請(qǐng)數(shù)量才開始出現(xiàn)大幅度增長(zhǎng),主要原因是中國在1985年制定《專利法》后,工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手十分注重中國市場(chǎng),紛紛在中國進(jìn)行專利布局。目前,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正處于高速發(fā)展期。

圖1工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域全球?qū)@暾?qǐng)趨勢(shì)圖(注:藍(lán)色為全球?qū)@暾?qǐng)量 綠色為在華專利申請(qǐng)量)
從技術(shù)發(fā)展歷程來看,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)共經(jīng)歷三大階段:
第一階段(1958年-1969年)可編程示教再現(xiàn)型機(jī)器人:工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的第一件專利是美國人喬治德沃爾在1958年申請(qǐng),名為可編程的操作裝置。約瑟夫英格伯格對(duì)此專利很感興趣,聯(lián)合德沃爾在1959年共同制造了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人稱為Robot(中文譯名機(jī)器人),即人手把著機(jī)械手,把應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)做一遍,機(jī)器人再按照事先教給它們的程序進(jìn)行重復(fù)工作,主要用于工業(yè)生產(chǎn)的鑄造、鍛造、沖壓、焊接等生產(chǎn)領(lǐng)域,特稱為工業(yè)機(jī)器人。
第二階段(1970年-1984年)知覺判斷機(jī)器人:這階段的工業(yè)機(jī)器人是具有一定的感覺功能和自適應(yīng)能力的離線編程機(jī)器人,其特征是可以根據(jù)作業(yè)對(duì)象的狀況改變作業(yè)內(nèi)容,即所謂的“知覺判斷機(jī)器人”。期間工業(yè)機(jī)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?qū)@季帧?/div>
第三階段(1985年-至今)智能機(jī)器人:此階段機(jī)器人帶有多種傳感器,能夠?qū)⒍喾N傳感器得到的信息進(jìn)行融合,能夠有效的適應(yīng)變化的環(huán)境,具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)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(jī)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(qǐng)了第一件“機(jī)械狗”(BostonDynamicsBigDog)智能軍用機(jī)器人專利,2004年在美國DRAPA/SPAWAR支持下申請(qǐng)了智能軍用機(jī)器人專利。
1、工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域?qū)@芾砹繃?地區(qū)分布
從工業(yè)機(jī)器人相關(guān)專利受理數(shù)量排名前六位國家/地區(qū)(專利受理機(jī)構(gòu),基于同族專利國)的排名情況可以看出,相關(guān)專利受理數(shù)量最多的國家/地區(qū)依次是:中國、日本、韓國、美國、歐洲專利局、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織。這也體現(xiàn)了中、日、韓、美是工業(yè)機(jī)器人的主要市場(chǎng)。

圖2工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域?qū)@芾砹繃?地區(qū)分布
2、工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域技術(shù)布局概況
下圖給出了工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的全球技術(shù)布局情況,專利大都分布在機(jī)械手的結(jié)構(gòu)、控制、觸摸、安全和程序控制技術(shù),以及工業(yè)機(jī)器人的航道控制、自動(dòng)控制、傳輸、多鉸接爪臂技術(shù)。

圖3工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域技術(shù)布局
3、中國專利申請(qǐng)情況分析
我國工業(yè)機(jī)器人起步于1972年,其發(fā)展過程大致可分為三個(gè)階段:1972年~1985年的萌芽期;1985年~2000年的技術(shù)研發(fā)期;2000年至今的產(chǎn)業(yè)化期。
目前我國已生產(chǎn)出部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件,開發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。一批國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國內(nèi)部分企業(yè)的生產(chǎn)線上;一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來。部分軍工企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)等技術(shù),某些關(guān)鍵技術(shù)甚至已達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。但是,在華專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)顯示,瑞士的ABB、日本的FANUC(發(fā)那科)、日本的YASKAWA(安川電機(jī))、德國的kuka(庫卡)已經(jīng)在我國申請(qǐng)了大量專利,中國申請(qǐng)人集中在蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、昆山市工業(yè)技術(shù)研究院、湖南大學(xué)、清華大學(xué)等高校,我國擁有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的科研院所和企業(yè)反而不太關(guān)注工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的專利布局。
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