近日，合享新創(chuàng)對外發(fā)布了《全球工業(yè)機器人產業(yè)專利分析報告》，報告數(shù)據顯示，全球工業(yè)機器人領域中，上游零部件和下游應用領域的專利申請量相當，其中，控制系統(tǒng)相關的專利申請量最大，減速器所占成本比例最大，但是其相關專利的申請量卻不多。 報告分析認為，雖然從全球范圍來看工業(yè)機器人產業(yè)已經進入成熟期，但是，伴隨“智能制造”時代制造業(yè)產業(yè)結構優(yōu)化升級的需求增加，工業(yè)機器人上游各零部件及中游集成與制造技術會進一步細化、深化，工業(yè)機器人技術向下游的應用領域會持續(xù)拓展，同時隨著企業(yè)間以技術為目標的合作、并購等交易行為日益頻繁，未來透過專利數(shù)據分析將得出更有市場價值的參考。
上游：核心零部件領域專利為外國企業(yè)壟斷
在1954-1976年的工業(yè)機器人產業(yè)萌芽期、示教機器人時期，專利申請數(shù)量增長緩慢，減速器、控制硬件、控制軟件和驅動系統(tǒng)的專利申請量也非常小(圖1)。在1977-1990年的工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展期、感知機器人時期，隨著工業(yè)機器人產業(yè)轉移至日本，造就的發(fā)那科、安川、松下、不二越、納博特斯克和哈默納科等一大批日本工業(yè)機器人龍頭企業(yè)，帶動著工業(yè)機器人專利申請量的快速增長，顯然，也帶動了日本具有壟斷地位的核心零部件專利申請量的上升。感知機器人復雜的控制要求，致使控制硬件、控制軟件的專利申請量急劇增長。減速器的專利申請量雖然少且增長一直很平穩(wěn)，但是，由于相關核心技術由日本的納博特斯克和哈默納科絕對壟斷著，而且這兩家公司與工業(yè)機器人領先企業(yè)具有綁定式合作關系，減速器一直是工業(yè)機器人總成本中占比最高的。
圖1工業(yè)機器人上游核心零部件專利申請狀況
截至目前，核心零部件減速器、控制硬件、控制軟件和驅動系統(tǒng)仍舊是限制我國工業(yè)機器人產業(yè)發(fā)展的瓶頸。隨著20世紀90年代中后期至今工業(yè)機器人產業(yè)向中國轉移，結合中國國情及制造業(yè)產業(yè)結構升級調整的強烈需求，為了盡快突破這些瓶頸限制，提升中國工業(yè)機器人的競爭力，中國在工業(yè)機器人上中下游領域進行了大量的專利布局。中國工業(yè)機器人專利申請量的增長，帶動著全球工業(yè)機器人專利申請量的大幅增長，也帶動著核心零部件專利申請量的增長。
1977-1990年，示教機器人升級為感知機器人，感知技術的出現(xiàn)，不僅促進了控制硬件、控制軟件的大發(fā)展，對機器人抓手和傳感器等末端執(zhí)行器及機器人關節(jié)和機械臂等的性能要求也大大提高了，帶動了機器人末端執(zhí)行器、關節(jié)、機械臂等零部件專利申請量的爆發(fā)式增長(圖2)。隨著工業(yè)機器人產業(yè)在20世紀90年代后期進入成熟期，末端執(zhí)行器、關節(jié)、機械臂等零部件的專利申請放緩，呈現(xiàn)下降趨勢。但是，工業(yè)機器人產業(yè)第二次轉移又帶動了這些領域專利申請量的提升，原因在于，工業(yè)機器人產業(yè)向中國的轉移，激發(fā)了中國申請人的極大創(chuàng)新激情，由于核心零部件領域都為外國企業(yè)所壟斷，我國申請人的專利多布局在末端執(zhí)行器、關節(jié)、機械臂等非核心零部件領域。
圖2工業(yè)機器人上游其他零部件專利申請狀況
中游：中國拉動集成與制造專利申請量持續(xù)走高
工業(yè)機器人中游集成與制造的專利申請狀況與全球的工業(yè)機器人專利申請狀況完全一致(圖3)。工業(yè)機器人最終的生產目的是應用于下游各生產領域，所以，其集成與制造在每一時期都很重要。產業(yè)萌芽期，工業(yè)機器人發(fā)展緩慢，相關的專利申請都非常少。在產業(yè)發(fā)展期，工業(yè)機器人集成與制造的相關專利急劇增長。20世紀90年代后期至今，工業(yè)機器人產業(yè)處于成熟期，國外申請人的專利申請趨于平穩(wěn)，但是，基于中國發(fā)展成為全球第一大工業(yè)機器人市場，中國的創(chuàng)新激情高漲，中國80%以上的工業(yè)機器人企業(yè)從事的是機器人集成與制造工作，相關的專利申請也是最多的，這直接帶動了全球工業(yè)機器人集成與制造專利申請量的持續(xù)高升。
圖3工業(yè)機器人中游集成與制造專利申請狀況
下游：工業(yè)機器人技術應用領域不斷擴張
隨著技術的進步，工業(yè)機器人的應用領域也在快速擴張，工業(yè)機器人可謂是在各個行業(yè)開花結果，在各領域的應用都呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢(圖4)。隨著全球工業(yè)4.0改造的逐步深化，工業(yè)機器人的應用領域將進一步擴張、應用量將大幅增加。業(yè)內外專家認為，工業(yè)機器人的未來趨勢必將是以大數(shù)據為前提，其更多功能將融入“互聯(lián)網+”元素，將更講究安全性和靈敏性。
圖4工業(yè)機器人下游各應用領域專利申請狀況
汽車行業(yè)是應用工業(yè)機器人最為廣泛的行業(yè)，在整車及零部件生產的弧焊、點焊、噴涂、搬運、涂膠和沖壓等工藝中大量使用。在發(fā)達國家，汽車工業(yè)機器人占機器人總保有量的53%以上。在中國，50%的工業(yè)機器人應用于汽車制造業(yè)，其中50%以上為焊接機器人。我國處于汽車擁有率上升時期，未來幾年工業(yè)機器人的需求將會呈現(xiàn)出高速增長趨勢，工業(yè)機器人在我國汽車行業(yè)的應用將得到快速發(fā)展，并極大提升汽車產業(yè)效率和科技含量。
塑料橡膠幾乎無處不在：從汽車和電子工業(yè)到消費品和食品工業(yè)都有塑料橡膠的身影。工業(yè)機器人不僅適用于在凈室環(huán)境標準下生產工具，而且也可在注塑機旁完成高強度作業(yè)。采用工業(yè)機器人通過注塑機和工具加工生產用于精加工的創(chuàng)新型精細耐用的成品或半成品，生產工藝更高效、經濟更可靠。
據有關數(shù)據表明，在電子電氣行業(yè)，產品通過機器人拋光，成品率可從87%提高到93%。
在高污染、高溫或外部環(huán)境惡劣的冶金鋼鐵領域，工業(yè)機器人表現(xiàn)非凡，它不僅防水、防灰塵，而且耐臟、耐高溫，在冶金注塑、運輸極為沉重的工件、去毛邊、磨削或鉆孔等精加工作業(yè)環(huán)節(jié)以及表面檢測環(huán)節(jié)具有不可比擬的優(yōu)勢。工業(yè)機器人的應用可以確保生產的經濟效益和競爭力并減輕員工繁重的工作。
在化工領域，目前應用最多的主要是潔凈機器人。很多現(xiàn)代化工業(yè)品生產要求精密化、微型化、高純度、高質量和高可靠性，產品生產中要求有一個潔凈的環(huán)境，潔凈度的高低直接影響產品的合格率，隨著未來更多的化工生產場合對于環(huán)境清潔度的要求越來越高，潔凈機器人將會得到更進一步的利用。
在家具家電領域，降低工藝成本，提高生產效率成為重中之重，“機器換人”成為新工業(yè)紅利。
工業(yè)機器人領域專利運營態(tài)勢
報告顯示，在中國申請的工業(yè)機器人專利中，有4.75%發(fā)生過轉讓、0.94%發(fā)生過許可。隨著我國工業(yè)機器人專利申請量的逐年增加及我國制造業(yè)結構調整優(yōu)化對工業(yè)機器人技術轉移轉化需求的增長，發(fā)生轉讓的工業(yè)機器人專利在逐年增加，而高價值的發(fā)明專利占比達到76%(圖 5)。
圖 5中國工業(yè)機器人專利轉讓狀況
在發(fā)生轉讓的專利中，下游應用方面的專利占比最高，其次是機器人集成與制造方面的專利(圖6) ，分析認為，下游應用市場由于產業(yè)交叉合作頻次更高，且為中國企業(yè)專利布局集中地帶，因此表現(xiàn)出更為旺盛的交易需求。
圖6 被轉讓專利的技術主題分布
轉讓數(shù)量前50名的申請人中，國外申請人(松下、三星、日立、庫卡、ABB、愛普生、豐田、索尼、住友)的轉讓總量超過一半，但是，他們都是將專利轉讓給了兄弟子公司或所屬國家的其他公司，并未轉讓給其他國別企業(yè)，對外進行技術封鎖。
中國工業(yè)機器人專利許可狀況與轉讓狀況類似，呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢，同樣是發(fā)明專利占比最大(圖7)。被許可專利的內容主要包括機器人集成與制造、下游應用、控制系統(tǒng)和輔助部件等(圖 8) 。
圖7 中國工業(yè)機器人專利許可狀況
圖8 被許可專利的技術主題分布
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