近日，合享新創(chuàng)對外發(fā)布了《全球工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)專利分析報告》，報告數(shù)據(jù)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(guān)的專利申請量最大，減速器所占成本比例最大，但是其相關(guān)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(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入成熟期，但是，伴隨“智能制造”時代制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)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(shù)會進一步細化、深化，工業(yè)機器人技術(shù)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(shù)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(jù)分析將得出更有市場價值的參考。
上游：核心零部件領域?qū)＠麨橥鈬髽I(yè)壟斷
在1954-1976年的工業(yè)機器人產(chǎn)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(qū)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(chǎn)業(yè)發(fā)展期、感知機器人時期，隨著工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)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(guān)核心技術(shù)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(guān)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(qū)動系統(tǒng)仍舊是限制我國工業(yè)機器人產(chǎn)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(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移，結(jié)合中國國情及制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級調(diào)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(shù)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(guān)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(guān)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(chǎn)業(yè)在20世紀90年代后期進入成熟期，末端執(zhí)行器、關(guān)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(chǎn)業(yè)第二次轉(zhuǎn)移又帶動了這些領域?qū)＠暾埩康奶嵘蛟谟?，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)向中國的轉(zhuǎn)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(guān)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(chǎn)目的是應用于下游各生產(chǎn)領域，所以，其集成與制造在每一時期都很重要。產(chǎn)業(yè)萌芽期，工業(yè)機器人發(fā)展緩慢，相關(guān)的專利申請都非常少。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展期，工業(yè)機器人集成與制造的相關(guān)專利急劇增長。20世紀90年代后期至今，工業(yè)機器人產(chǎn)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(guān)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(shù)應用領域不斷擴張
隨著技術(shù)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(jié)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?qū)⑦M一步擴張、應用量將大幅增加。業(yè)內(nèi)外專家認為，工業(yè)機器人的未來趨勢必將是以大數(shù)據(jù)為前提，其更多功能將融入“互聯(lián)網(wǎng)+”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?qū)＠暾垹顩r
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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)用于精加工的創(chuàng)新型精細耐用的成品或半成品，生產(chǎn)工藝更高效、經(jīng)濟更可靠。
據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，在電子電氣行業(yè)，產(chǎn)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(chǎn)的經(jīng)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(chǎn)要求精密化、微型化、高純度、高質(zhì)量和高可靠性，產(chǎn)品生產(chǎn)中要求有一個潔凈的環(huán)境，潔凈度的高低直接影響產(chǎn)品的合格率，隨著未來更多的化工生產(chǎn)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(chǎn)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?qū)＠\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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化對工業(yè)機器人技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化需求的增長，發(fā)生轉(zhuǎn)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(zhuǎn)讓狀況
在發(fā)生轉(zhuǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)讓專利的技術(shù)主題分布
轉(zhuǎn)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(zhuǎn)讓總量超過一半，但是，他們都是將專利轉(zhuǎn)讓給了兄弟子公司或所屬國家的其他公司，并未轉(zhuǎn)讓給其他國別企業(yè)，對外進行技術(shù)封鎖。
中國工業(yè)機器人專利許可狀況與轉(zhuǎn)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(nèi)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(shù)主題分布
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