【中國智能制造網(wǎng) 學(xué)術(shù)論文】隨著工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大以及現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,，人們對工業(yè)機(jī)器人性能的要求越來越高，以期進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,，因此高速,、高精度,、智能和模塊化成為目前工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的主要趨勢。近年來全球工業(yè)機(jī)器人相關(guān)專利申請數(shù)量持續(xù)快速增長,。該文基于湯森路透公司的DerwentInnovationIndex數(shù)據(jù)庫,，利用TDA、Excel等分析工具,，對全球工業(yè)機(jī)器人相關(guān)專利進(jìn)行了分析,，揭示了全球工業(yè)機(jī)器人相關(guān)專利技術(shù)的研發(fā)和競爭態(tài)勢。

機(jī)器人革命來襲 工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)專利競爭激烈 1,、引言

工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人,。工業(yè)機(jī)器人綜合了計(jì)算機(jī)、控制論,、信息和傳感技術(shù),、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科,，由操作機(jī),、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成,，是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備,。工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)品分類方式多種多樣[2]。按臂部運(yùn)動形式的不同,，工業(yè)機(jī)器人可以分為4種：直角坐標(biāo)型,、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)型,。按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同工業(yè)機(jī)器人可以分為：弧焊機(jī)器人,、電焊機(jī)器人、噴涂機(jī)器人,、碼垛機(jī)器人,、搬運(yùn)機(jī)器人、裝配機(jī)器人及檢測機(jī)器人等,。

工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越受到世界各國的高度關(guān)注,，主要經(jīng)濟(jì)體紛紛將發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略，并以此作為保持和重獲制造業(yè)競爭優(yōu)勢的重要段,。根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(IFR)公布的全球工業(yè)機(jī)器人的銷量數(shù)據(jù)[3]來看,，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了2009年的全球經(jīng)濟(jì)衰退后，從2010年開始逐漸復(fù)蘇,。2014年全球工業(yè)機(jī)器人銷量為22.50萬臺,，同比增速為26.31%，無論是銷量還是增速均創(chuàng)歷史新高。其中汽車行業(yè)和電子行業(yè)是工業(yè)機(jī)器人銷售量最高的兩個(gè)行業(yè),，焊接,、搬運(yùn)和裝配是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最多的三大應(yīng)用功能。

全球機(jī)器人總銷量的70%集中在中國,、韓國,、日本、美國和德國這5個(gè)國家,，并且中國已成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場[3],。2005年至2014年期間，中國工業(yè)機(jī)器人的銷售量以年均25%左右的速度高速增長,。2013年國際機(jī)器人聯(lián)合會的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,，韓國的工業(yè)機(jī)器人密度全球最高，達(dá)到437臺/萬人,，日本為323臺/萬人,，德國為282臺/萬人，美國為152臺/萬人,。然而,，中國的工業(yè)機(jī)器人密度僅為30臺/萬人，遠(yuǎn)低于國際平均水平,。

本文通過對工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的專利進(jìn)行分析,，揭示工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)布局及全球市場競爭態(tài)勢。專利數(shù)據(jù)檢索自湯森路透DerwentInnovationsIndex(DII)數(shù)據(jù)庫和ThomsonInnovation(TI)數(shù)據(jù)庫,，利用專利檢索策略1，共檢索到46482項(xiàng)專利文獻(xiàn)(檢索時(shí)間2015年10月),。專利數(shù)據(jù)分析工具包括湯森路透數(shù)據(jù)分析工具(Thomson Data Analyzer,TDA),、湯森路透創(chuàng)新專利分析平臺(ThomsonInnovation,TI)以及Excel等。

2全球工業(yè)機(jī)器人專利技術(shù)分析

2.1全球?qū)＠麛?shù)量年度變化趨勢

全球最早的工業(yè)機(jī)器人專利申請始于1954年(圖1),，該專利由美國人喬治德沃爾申請,，專利名稱為可編程的操作裝置?；谶@項(xiàng)專利,，喬治德沃爾聯(lián)合約瑟夫英格伯格在1959年生產(chǎn)出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人“Unimationrobots”[2]。1950至1960年代的機(jī)器人基本都屬于“可編程的示教再現(xiàn)型機(jī)器人”[4],，即通過示教編程存儲作業(yè)程序的機(jī)器人,。

圖1 1970年代至1980年代末期，專利數(shù)量飛快增長,，并且出現(xiàn)了具有一定感覺功能和自適應(yīng)離線編程能力的“知覺判斷機(jī)器人”[4],。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?/p>

從1990年代至今,，工業(yè)機(jī)器人的專利申請量迅猛增長,。此階段機(jī)器人帶有多種傳感器，能夠?qū)⒍喾N傳感器所得到的信息進(jìn)行融合,，能夠有效地適應(yīng)環(huán)境變化,，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力、學(xué)習(xí)能力和自治功能,。

工業(yè)機(jī)器人專利申請量前5位國家中(圖2),，美國最早開始工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)，其研發(fā)活動可追溯到1950年代早期,。日本和德國對工業(yè)機(jī)器人的專利申請晚了將近10年,，直到1960年代末期才出現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的專利申請。中國和韓國都是于1980年代早期進(jìn)入該研究領(lǐng)域,。

圖2