從全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用經(jīng)歷了20世紀(jì)50~70年代的萌芽期、70~90年代的初步發(fā)展期，如今已處于蓬勃發(fā)展階段。工業(yè)機(jī)器人專利申請(qǐng)雖伴有階段性回落，但總體呈現(xiàn)逐步上揚(yáng)的態(tài)勢(shì)。

撐起專利“保護(hù)傘”工業(yè)機(jī)器人發(fā)展關(guān)鍵在創(chuàng)新

工業(yè)機(jī)器人作為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平和科技水平的重要標(biāo)志。近年來(lái)，全球主要經(jīng)濟(jì)體如美國(guó)、日本、歐盟紛紛加快推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展和應(yīng)用步伐，以期在新一輪工業(yè)革命中占據(jù)制高點(diǎn)，保持或重獲制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

專利是技術(shù)創(chuàng)新的載體，在當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，亦是一種戰(zhàn)略性資源，在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中起著重要的作用。專利計(jì)量分析是采用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)研究方法，對(duì)來(lái)自專利文獻(xiàn)中大量的、零散的專利信息進(jìn)行提取、整理、加工及組合，并且對(duì)其中有價(jià)值的情報(bào)信息進(jìn)行定性描述和定量分析，以揭示隱含在其中的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

2016年3月，由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心、工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所聯(lián)合承擔(dān)的工業(yè)和信息化部知識(shí)產(chǎn)權(quán)推進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目—“工業(yè)機(jī)器人專利態(tài)勢(shì)分析與風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)策略研究”順利通過驗(yàn)收。該項(xiàng)目對(duì)工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)、重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域、主要競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域的技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀、技術(shù)布局開展了全面、深入的剖析，項(xiàng)目成果旨在為政府主管部門把握工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀提供科學(xué)依據(jù)，為進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的前瞻性布局提供有效支撐，為制定我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃提供重要的決策依據(jù)。同時(shí)，也將為我國(guó)工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)和制造企業(yè)全面、客觀地了解工業(yè)機(jī)器人研發(fā)和競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)、瞄準(zhǔn)市場(chǎng)定位、提升自主創(chuàng)新能力提供重要的參考依據(jù)。

本文對(duì)項(xiàng)目報(bào)告中的核心內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)解讀。

全球概況

截至2015年11月，工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量已超過8萬(wàn)項(xiàng)。從全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用經(jīng)歷了20世紀(jì)50~70年代的萌芽期、70~90年代的初步發(fā)展期，如今已處于蓬勃發(fā)展階段。工業(yè)機(jī)器人專利申請(qǐng)雖伴有階段性回落，但總體呈現(xiàn)逐步上揚(yáng)的態(tài)勢(shì)。

從專利申請(qǐng)（技術(shù)來(lái)源）、受理（技術(shù)流向）區(qū)域分布情況看，中國(guó)、日本、美國(guó)、韓國(guó)、德國(guó)既是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)主體，同時(shí)也是全球競(jìng)爭(zhēng)最激烈的五大市場(chǎng)。以日本安川電機(jī)（YASKAWA）、日本發(fā)那科（FANUC）、瑞士ABB、德國(guó)庫(kù)卡（KUKA）為代表日企、歐企是工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主角，我國(guó)申請(qǐng)人在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品制造等方面的專利申請(qǐng)量較少，在全球化競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。

關(guān)鍵技術(shù)（傳感控制）

傳感、控制系統(tǒng)擔(dān)當(dāng)機(jī)器人的“感覺器官”和“大腦”，是機(jī)器人智能水平的關(guān)鍵所在。傳感控制技術(shù)作為工業(yè)機(jī)器人的核心關(guān)鍵技術(shù)，其發(fā)展歷程伴隨著工業(yè)機(jī)器人的更新?lián)Q代：

上世紀(jì)50~70年代的機(jī)器人屬于示教再現(xiàn)的工作方式。機(jī)器人具有記憶和存儲(chǔ)能力，只能按預(yù)編程序重復(fù)作業(yè)，運(yùn)動(dòng)控制指令由示教盒或操作者給定。此階段專利申請(qǐng)量較少：1954～1973年間專利申請(qǐng)量總計(jì)37項(xiàng)。

70年代后期~90年代，隨著視覺、力覺等傳感技術(shù)的融入，機(jī)器人對(duì)作業(yè)環(huán)境、作業(yè)對(duì)象具有一定程度的感知能力，工業(yè)機(jī)器人的控制方式通常稱為伺服控制。該階段出現(xiàn)了專利申請(qǐng)量的第一個(gè)“馬鞍形”曲線。1983年，工業(yè)機(jī)器人傳感控制技術(shù)全球?qū)＠暾?qǐng)量達(dá)353項(xiàng)，為該階段歷史峰值。

90年代至今的機(jī)器人，被稱為智能機(jī)器人，不僅具有比第二代機(jī)器人更加完善的環(huán)境感知能力，而且還具有類似人的思維、判斷、決策的能力，高度的適應(yīng)性、自主性是第三代智能機(jī)器人的重要標(biāo)志。2000年以后，工業(yè)機(jī)器人傳感控制技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)一直呈持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，2015年達(dá)歷史峰值2030項(xiàng)。可以預(yù)測(cè)，在未來(lái)幾十年，傳感控制技術(shù)專利申請(qǐng)量將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

截至檢索日，工業(yè)機(jī)器人傳感控制技術(shù)全球?qū)＠偭繛?4485項(xiàng)。其中，日本是專利產(chǎn)出最多的國(guó)家，占比約38%，中國(guó)?美國(guó)次之。世界專利申請(qǐng)（WIPO）和歐洲專利申請(qǐng)（EPO）也占一定比例，這在一定程度上反映出發(fā)達(dá)國(guó)家在工業(yè)機(jī)器人核心關(guān)鍵技術(shù)上的全球化布局程度較高。

工業(yè)機(jī)器人傳感控制技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)包括：

1)綜合類：傳感、測(cè)量、控制方法（sensor、detect、controlmethod）、及計(jì)算機(jī)編程（computerprogram）、人機(jī)交互（userinterface）

2)控制硬件：伺服電機(jī)（servomotor）；視覺傳感器裝置（camera、imageinformationsensor）

3)控制軟件：數(shù)據(jù)生成、接收、存儲(chǔ)（signalgenerate、receive、store）；數(shù)據(jù)通信（communicationnetwork）；移動(dòng)機(jī)器人控制如導(dǎo)航（guide）、路徑規(guī)劃（motionguide、pathplan）、地圖建立（mapplan）。

工業(yè)機(jī)器人的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，具體包括：

1)綜合類：自動(dòng)化生產(chǎn)線（automaticproductionline）

2)焊接領(lǐng)域：焊炬（weldtorch）；焊條、電極等（electrode）。

3)搬運(yùn)領(lǐng)域：半導(dǎo)體器件如晶圓、液晶面板的運(yùn)輸、搬運(yùn)（semiconductortransfer、substratetransfer）

4)裝配領(lǐng)域：印刷電路板（circuitboard）中電子元器件的安裝

5)加工領(lǐng)域：金屬加工（metalcast）、合金線材制造（alloywiremanufacture）

近5年，以自動(dòng)化生產(chǎn)線為主題的專利聚類愈加密集，反映出工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動(dòng)化裝備的主流。

梳理傳感控制技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)如下：

控制技術(shù)的演進(jìn)歷程：在機(jī)械結(jié)構(gòu)層面，上世紀(jì)90年代前經(jīng)歷了單機(jī)械臂、腕關(guān)節(jié)、多臂控制等階段。隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，研發(fā)熱點(diǎn)逐步向移動(dòng)機(jī)器人、多機(jī)器人系統(tǒng)控制過渡。傳感技術(shù)的演進(jìn)歷程：早期專利主要圍繞視覺、力覺等基本感知能力；隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提升，涌現(xiàn)出各種類型、各種用途的高端傳感器。近年來(lái)，傳感控制技術(shù)研發(fā)較多地集中在通信、協(xié)同作業(yè)等方向。

總體來(lái)看，日本、美國(guó)、德國(guó)在傳感控制技術(shù)領(lǐng)域部署了相當(dāng)數(shù)量的核心專利，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的掌握占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手留下的發(fā)展空間有限。