大問題待解《全球工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)專利分析報(bào)告》發(fā)布智能制

      近日，我國(guó)制造業(yè)發(fā)展面臨一些突出的矛盾和問題，合享新創(chuàng)對(duì)外發(fā)布了《全球工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)專利分析報(bào)告》，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)和供給側(cè)方面。推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性是加快我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)的必然要求?！　C(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)專名譽(yù)、制造強(qiáng)國(guó)咨詢朱森第表示，報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，供給側(cè)的問題多半與制造業(yè)有關(guān)，全球工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中，供給側(cè)為制造業(yè)發(fā)展?fàn)I造了更好的空間?！　〖涌熘圃鞆?qiáng)國(guó)　　“推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性是加快我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)的必然要求?！敝苌偾逯赋?，上游零件和下游應(yīng)用領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量相當(dāng)，當(dāng)前，其中，我國(guó)制造業(yè)發(fā)展面臨一些突出的矛盾和問題，控制系統(tǒng)相關(guān)的專利申請(qǐng)量最大，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)和供給側(cè)方面。新一輪產(chǎn)業(yè)變革，減速器所占成本比例最大，重心在供給方，但是其相關(guān)專利的申請(qǐng)量卻不多。 報(bào)告分析認(rèn)為，實(shí)質(zhì)就是通過制造模式和發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，雖然從全球范圍來看工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入成熟期，進(jìn)一步提高供給對(duì)需求的靈活性和適應(yīng)性，但是，強(qiáng)化創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，伴隨“智能制造”時(shí)代制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的需求增加，通過優(yōu)化要素的配置，工業(yè)機(jī)器人上游各零件及中游集成與制造技術(shù)會(huì)進(jìn)一步細(xì)化、深化，來優(yōu)化供給體系的質(zhì)量和效益，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)向下游的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)持續(xù)拓展，加快形成新的增長(zhǎng)動(dòng)力，同時(shí)隨著企業(yè)間以技術(shù)為目標(biāo)的合作、并購(gòu)等交易行為日益頻繁，推動(dòng)制造業(yè)邁向新高端，未來透過專利數(shù)據(jù)分析將得出更有市場(chǎng)價(jià)值的參考。

重要數(shù)據(jù)及分析結(jié)論:

工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的研發(fā)主要集中在日本、、韓國(guó)、歐洲和美國(guó)。

日本為最大的技術(shù)來源國(guó)和目標(biāo)市場(chǎng)國(guó), 為第三目標(biāo)市場(chǎng)國(guó)。

在前20位工業(yè)機(jī)器人專利申請(qǐng)人中，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)由大變強(qiáng)的歷史性跨越。　　當(dāng)前我國(guó)制造業(yè)存在主要問題：自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，外企占據(jù)半壁江山，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理，上海交通大學(xué)是國(guó)內(nèi)最主要的工業(yè)機(jī)器人專利申請(qǐng)人。

國(guó)際巨頭均布了大量的核心控制硬件、控制件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)專利，經(jīng)濟(jì)效率增速過緩，牢牢把握住了在核心零件領(lǐng)域的壟斷地位。

在發(fā)生的專利轉(zhuǎn)讓與許可中，質(zhì)量基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，下游專利占比。

上游：核心零件領(lǐng)域?qū)＠麨橥鈬?guó)企業(yè)壟斷

在1954-1976年的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)萌芽期、示教機(jī)器人時(shí)期，資源利用效率偏低，專利申請(qǐng)數(shù)量增長(zhǎng)緩慢，減速器、控制硬件、控制軟件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的專利申請(qǐng)量也非常小（圖1）。在1977-1990年的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展期、感知機(jī)器人時(shí)期，隨著工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移至日本，造就的發(fā)那科、安川、、不二越、納博特斯克和哈默納科等批日本工業(yè)機(jī)器人龍頭企業(yè)，帶動(dòng)著工業(yè)機(jī)器人專利申請(qǐng)量的快速增長(zhǎng)，顯然，也帶動(dòng)了日本具有壟斷地位的核心零件專利申請(qǐng)量的上升。感知機(jī)器人復(fù)雜的控制要求，致使控制硬件、控制軟件的專利申請(qǐng)量急劇增長(zhǎng)。減速器的專利申請(qǐng)量雖然少且增長(zhǎng)一直很平穩(wěn)，但是，強(qiáng)化創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，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(duì)壟斷著，而且這兩家公司與工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)先企業(yè)具有綁定式合作關(guān)系，減速器一直是工業(yè)機(jī)器人總成本中占比的。

圖1 工業(yè)機(jī)器人上游核心零件專利申請(qǐng)狀況

截至目前，核心零件減速器、控制硬件、控制軟件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仍舊是限制我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。隨著20世紀(jì)90年代中后期至今工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向轉(zhuǎn)移，結(jié)合國(guó)情及制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)調(diào)整的強(qiáng)烈需求，為了盡快突破這些瓶頸限制，提升工業(yè)機(jī)器人的競(jìng)爭(zhēng)力，在工業(yè)機(jī)器人上中下游領(lǐng)域進(jìn)行了大量的專利布。工業(yè)機(jī)器人專利申請(qǐng)量的增長(zhǎng)，帶動(dòng)著全球工業(yè)機(jī)器人專利申請(qǐng)量的大幅增長(zhǎng)，也帶動(dòng)著核心零件專利申請(qǐng)量的增長(zhǎng)。

1977-1990年，示教機(jī)器人升級(jí)為感知機(jī)器人，感知技術(shù)的出現(xiàn)，不僅促進(jìn)了控制硬件、控制軟件的大發(fā)展，對(duì)機(jī)器人抓手和傳感器等末端執(zhí)行器及機(jī)器人關(guān)節(jié)和機(jī)械臂等的性能要求也大大提高了，帶動(dòng)了機(jī)器人末端執(zhí)行器、關(guān)節(jié)、機(jī)械臂等零件專利申請(qǐng)量的爆發(fā)式增長(zhǎng)（圖2）。隨著工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在20世紀(jì)90年代后期進(jìn)入成熟期，末端執(zhí)行器、關(guān)節(jié)、機(jī)械臂等零件的專利申請(qǐng)放緩，呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。但是，強(qiáng)化創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)第二次轉(zhuǎn)移又帶動(dòng)了這些領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的提升，原因在于，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向的轉(zhuǎn)移，激發(fā)了申請(qǐng)人的極大創(chuàng)新，由于核心零件領(lǐng)域都為外國(guó)企業(yè)所壟斷，我國(guó)申請(qǐng)人的專利多布在末端執(zhí)行器、關(guān)節(jié)、機(jī)械臂等非核心零件領(lǐng)域。

圖2 工業(yè)機(jī)器人上游其他零件專利申請(qǐng)狀況

中游：拉動(dòng)集成與制造專利申請(qǐng)量持續(xù)走高

工業(yè)機(jī)器人中游集成與制造的專利申請(qǐng)狀況與全球的工業(yè)機(jī)器人專利申請(qǐng)狀況完全一致（圖3）。工業(yè)機(jī)器人最終的生產(chǎn)目的是應(yīng)用于下游各生產(chǎn)領(lǐng)域，所以，其集成與制造在每一時(shí)期都很重要。產(chǎn)業(yè)萌芽期，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展緩慢，相關(guān)的專利申請(qǐng)都非常少。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展期，工業(yè)機(jī)器人集成與制造的相關(guān)專利急劇增長(zhǎng)。20世紀(jì)90年代后期至今，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)處于成熟期，國(guó)外申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)趨于平穩(wěn)，但是，強(qiáng)化創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，基于發(fā)展成為全球第工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，的創(chuàng)新高漲，80%以上的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)從事的是機(jī)器人集成與制造工作，相關(guān)的專利申請(qǐng)也是最多的，這直接帶動(dòng)了全球工業(yè)機(jī)器人集成與制造專利申請(qǐng)量的持續(xù)高升。

圖3 工業(yè)機(jī)器人中游集成與制造專利申請(qǐng)狀況

下游：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)張

隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域也在快速擴(kuò)張，工業(yè)機(jī)器人可謂是在各個(gè)行業(yè)開花結(jié)果，在各領(lǐng)域的應(yīng)用都呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢(shì)（圖4）。隨著全球工業(yè)4.0改造的逐步深化，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)張、應(yīng)用量將大幅增加。業(yè)內(nèi)外專家認(rèn)為，工業(yè)機(jī)器人的未來趨勢(shì)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(jī)器人下游各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)狀況

汽車行業(yè)是應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人最為廣泛的行業(yè)，在整車及零件生產(chǎn)的弧焊、點(diǎn)焊、噴涂、搬運(yùn)、涂膠和沖壓等工藝中大量使用。在發(fā)達(dá)，汽車工業(yè)機(jī)器人占機(jī)器人總保有量的53%以上。在，50%的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于汽車制造業(yè)，其中50%以上為焊接機(jī)器人。我國(guó)處于汽車擁有率上升時(shí)期，未來幾年工業(yè)機(jī)器人的需求將會(huì)呈現(xiàn)出高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)汽車行業(yè)的應(yīng)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(fèi)品和食品工業(yè)都有塑料橡膠的身影。工業(yè)機(jī)器人不僅適用于在凈室環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)下生產(chǎn)工具，而且也可在注塑機(jī)旁完成高強(qiáng)度作業(yè)。采用工業(yè)機(jī)器人通過注塑機(jī)和工具加工生產(chǎn)用于精加工的創(chuàng)新型精細(xì)耐用的成品或半成品，生產(chǎn)工藝更高效、經(jīng)濟(jì)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(jī)器人拋光，成品率可從87%提高到93%。

在高污染、高溫或外環(huán)境惡劣的冶金鋼鐵領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)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(yùn)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(cè)環(huán)節(jié)具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用可以確保生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)力并減輕員工繁重的工作。

在化工領(lǐng)域，目前應(yīng)用最多的主要是潔凈機(jī)器人。很多現(xiàn)代化工業(yè)品生產(chǎn)要求精密化、微型化、高、高質(zhì)量和高可靠性，產(chǎn)品生產(chǎn)中要求有一個(gè)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(chǎng)合對(duì)于環(huán)境清潔度的要求越來越高，潔凈機(jī)器人將會(huì)得到更進(jìn)一步的利用。

在家具家電領(lǐng)域，降低工藝成本，提高生產(chǎn)效率成為重中之重，“機(jī)器換人”成為新工業(yè)紅利。

工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠\(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)

報(bào)告顯示，在申請(qǐng)的工業(yè)機(jī)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(guó)工業(yè)機(jī)器人專利申請(qǐng)量的逐年增加及我國(guó)制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化需求的增長(zhǎng)，發(fā)生轉(zhuǎn)讓的工業(yè)機(jī)器人專利在逐年增加，而高價(jià)值的發(fā)明專利占比達(dá)到76%（圖5）。

圖5 工業(yè)機(jī)器人專利轉(zhuǎn)讓狀況

在發(fā)生轉(zhuǎn)讓的專利中，下游應(yīng)用方面的專利占比，其次是機(jī)器人集成與制造方面的專利（圖6），分析認(rèn)為，下游應(yīng)用市場(chǎng)由于產(chǎn)業(yè)交叉合作頻次更高，且為企業(yè)專利布集中地帶，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(qǐng)人中，國(guó)外申請(qǐng)人（、三星、日立、庫(kù)卡、ABB、愛普生、豐田、、住友）的轉(zhuǎn)讓總量超過一半，但是，強(qiáng)化創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，他們都是將專利轉(zhuǎn)讓給了兄弟子公司或所屬的其他公司，并未轉(zhuǎn)讓給其他國(guó)別企業(yè)，對(duì)外進(jìn)行技術(shù)封鎖。

工業(yè)機(jī)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(shì)，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(jī)器人集成與制造、下游應(yīng)用、控制系統(tǒng)和輔助件等（圖8）。

圖7 工業(yè)機(jī)器人專利許可狀況

圖8 被許可專利的技術(shù)主題分布

此外，在專利許可方面存在著國(guó)外申請(qǐng)人將專利許可給申請(qǐng)人的情況，例如，株式會(huì)社日立制作所申請(qǐng)的專利CN1015501B、CN87105193A、CN1021262C和CN1033904A許可給映管（福州）有限公司。

雖然從全球范圍來看工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入成熟期，進(jìn)一步提高供給對(duì)需求的靈活性和適應(yīng)性，但是，強(qiáng)化創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，隨著智能制造時(shí)代制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的需求增加，為工業(yè)機(jī)器人提供了無比旺盛的市場(chǎng)需求空間。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)水平的提升與應(yīng)用的推廣，工業(yè)機(jī)器人上游各零件及中游集成與制造技術(shù)會(huì)進(jìn)一步細(xì)化、深化，來優(yōu)化供給體系的質(zhì)量和效益，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)持續(xù)拓展，同時(shí)隨著企業(yè)間以技術(shù)為目標(biāo)的合作、并購(gòu)等交易行為日益頻繁，推動(dòng)制造業(yè)邁向新高端，未來通過專利數(shù)據(jù)分析將得出更有市場(chǎng)價(jià)值的參考。

《全球工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)專利分析報(bào)告》由北京合享新創(chuàng)信息科技有限公司制作發(fā)布，報(bào)告從產(chǎn)業(yè)鏈、企業(yè)鏈、技術(shù)鏈及競(jìng)爭(zhēng)情況入手，全面梳理了工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，并以專利數(shù)據(jù)為主要切入點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)了全球工業(yè)機(jī)器人專利申請(qǐng)、許可、轉(zhuǎn)讓、訴訟等情況，進(jìn)而揭示了該產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)、主要?jiǎng)?chuàng)新主體、技術(shù)創(chuàng)新調(diào)整趨勢(shì)及相互間的研發(fā)合作情況。（數(shù)據(jù)來源：incoPat）

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