基于專利分析的我國工業機器人發展趨勢研究

摘要：近年來，中國工業機器人市場經歷了迅猛的發展，成為全球主要的工業機器人市場。為了更好地了解中國工業機器人產業在全球市場中的地位以及與世界先進水平的差距，對工業機器人專利信息進行了深入分析。基于此，明確了產業發展中的問題和方向，提出了相應的對策建議，以期為中國工業機器人產業的持續發展提供有益參考。

關鍵詞：工業機器人；專利分析；技術

DOI：10.12433/zgkjtz.20241904

工業機器人是一種自動化生產設備，它可以代替人工進行高強度、高危險的工作。隨著經濟社會的發展，工業機器人的應用越來越廣泛。工業機器人是制造業的重要組成部分，從一定程度上來說，工業機器人可以提高制造業的生產效率和產品質量，從而促進經濟社會的發展。在現代工業中，工業機器人是一種不可或缺的自動化設備，因此，應該積極推動工業機器人的應用，從而促進我國制造業的發展。

一、工業機器人的類型

工業機器人是一種智能化的機器設備，它具有很強的靈活性和適應性，可以根據實際情況進行合理調整。目前，工業機器人已經廣泛應用于各個領域。在現代制造業中，工業機器人可以代替人工進行一些危險、繁重和重復性的工作，從而提高制造業的生產效率和產品質量。

目前，我國的工業機器人主要包括三種類型：第一類是協作工業機器人，它由多個工業機器人組成，工業機器人協同工作，從而提高工作效率。第二類是固定工業機器人，它由多個固定部件組成，固定部件可以重復使用。在使用過程中，固定部件會根據實際情況調整和更換。第三類是移動工業機器人，它是由一個移動部件組成的，可以在生產現場完成一些復雜的任務。

工業機器人分為兩大類：一類是通用型工業機器人，它是根據不同的工藝要求來設計和制造的。另一類是專用型工業機器人，主要用來完成特定的工藝要求。當前，制造業在生產過程中普遍使用通用型工業機器人，但在一些特殊行業和領域中還需要專用型工業機器人。

二、我國發展工業機器人的意義

首先，發展工業機器人可以促進制造業的轉型升級。隨著全球經濟的不斷發展，制造業逐漸向智能化、信息化方向發展，在此背景下，工業機器人也得到了快速發展，在制造業中具有非常重要的作用。其次，工業機器人的應用可以提高制造業的整體水平。工業機器人是現代科學技術發展到一定階段后必然出現的一種產物，使我國制造業與國際接軌，實現信息化和現代化。最后，工業機器人在制造業中的應用還可以減輕人們的工作負擔，使人們有更多的時間和精力從事其他領域的工作。

三、數據來源及處理

本文利用HimmPat檢索平臺，通過結合“工業機器人”的關鍵詞和IPC分類號，進行專利數據檢索。經過降噪處理，最終得到專利檢索數據242061條。這些數據被進一步導入表格進行分析，并通過圖表形式直觀展示，輔助進行分析。

四、我國工業機器人專利申請趨勢分析

在2000年之前，我國相關專利申請量較少，這表明工業機器人技術仍處于萌芽期。然而，工業機器人專利的申請元年是1985年，這一年開始，專利申請數量逐漸增加，這也反映了在這一領域開始進入實質性研發階段。德國和日本是工業機器人專利布局較早的國家，申請量相對較多。我國法律規定，發明專利權的保護期限是二十年，實用新型專利權的保護期限是十年，外觀設計專利權的保護期限是十五年。通過分析1985～2000年我國工業機器人專利情況可知，專利主要集中于機械手和末端執行器這兩類，且申請人占比超過一半。另外，在這一時期，也出現了一些國外申請人，比如日本和美國在我國工業機器人領域進行專利布局。通過對這一趨勢進行分析不難得知，專利申請趨勢和技術研發態勢受到了國外企業和機構的密切關注，也反映出我國工業機器人技術研發的競爭激烈程度。因此，加強相關政策和措施的制定和實施，促進工業機器人技術的創新和進步，是我國未來發展的重要任務之一。

五、我國工業機器人專利申請技術構成分析

通常情況下，對專利申請技術構成進行分析，使用國際專利分類IPC較多。因此，本文所使用的也是國際專利分類IPC。表1是工業機器人專利檢索結果中IPC相關技術領域申請量排名前10的技術分布情況。通過表1可知，在專利檢索結果中，B25J（機械手、裝有操縱裝置的容器）、B65G（運輸或貯存裝置，例如裝載或傾斜用輸送機；車間輸送機系統；氣動管道輸送機）、B23K（釬焊或脫焊；焊接；用釬焊或焊接方法包覆或鍍敷；局部加熱切割，如火焰切割；用激光束加工）這三者的申請量分別為71767件、27902件、18372件，申請總量達到49%。

工業機器人的主要構成部分分別為機器人本體、控制系統、驅動系統和感知系統。通過對HimmPat檢索平臺使用關鍵詞檢索得到的結果進行分析，可知工業機器人的技術構成分布情況。通過統計發現，工業機器人本體和控制系統的專利申請量最多，合計約占70%，該數據表明工業機器人技術在機械手、末端執行器和傳動部件等專利技術領域分布比例較大。對比之下，在驅動系統和感知系統的技術領域分布較為欠缺。排名前10的技術領域中，屬于驅動系統的專利申請量占比較小，而屬于感知系統的專利申請量占比僅為2%。這表明在驅動系統和感知系統方面還需要加強研發和技術創新。此外，發明專利數據中控制系統的發明專利占比相對較高，這說明在控制系統方面的專利質量相對較高。綜合上述分析，我國在工業機器人本體和控制系統技術領域具有較高的技術實力，但在驅動系統和感知系統方面仍有待提高。因此，應加強在這兩個領域的研發和技術創新，以提高工業機器人的整體性能和競爭力。

六、專利申請人分析

工業機器人專利的申請人主要有企業、高等院校、個人、科研機構等。通過對工業機器人專利申請的企業分析可知，大型企業比例較大。但是從申請質量的角度來分析，高等院校和科研機構的質量普遍較高。通過表2可知，大型跨國公司較少，高等院校、國有企業、中央企業等比例更大。從專利申請數量上來看，我國專利申請數量與國外相比有較大的優勢，但是專利的市場轉化率較低。所以，最近幾年政府大力推動產學研結合的政策措施。通過這些政策措施的實施，可以在一定程度上彌補專利市場轉化率較低的問題。事實上，產學研結合的戰略是非常有必要的，中國要實現專利強國，必須加強基礎研究與市場需求的結合。

七、專利地域分布及特點分析

通過對HimmPat檢索平臺使用關鍵詞檢索得到的結果分析，可得到工業機器人專利申請地市的排名。研究發現，技術專利主要申請人主要集中在長三角、珠三角和京津地區。其中，位于長江三角洲中部的各項指標在全國排名靠前。通過對技術構成排名前20的主要申請人進行分析可知，蘇州市有8個IPC排名第一。為了布局未來，機器人這種先進的制造技術應優先選擇先天條件優越、基礎設施完善的制造業中心城市優先落地，以培育出堅實的產業基礎。這樣的產業集群效應將為機器人企業提供更多的發展機遇，進一步推動它們發展壯大。蘇州市具有這樣的先天條件，在工業機器人領域展現了全方位的實力。另外，北京市作為首都，高校和科研機構數量和質量在全國靠前，在機械手和控制系統的技術布局方面也具有較大的優勢。

在工業機器人技術構成城市排名中，蘇州市排名第一、深圳市排名第二、上海市排名第三。蘇州市主要有蘇州艾利特機器人有限公司、江蘇捷帝機器人股份有限公司、江蘇匯博機器人技術股份有限公司等工業機器人企業。目前，工業機器人產業鏈已經日趨成熟，產業集群效應突出。深圳市主要有深圳市越疆科技有限公司、深圳市楊森工業機器人股份有限公司、深圳正華工業機器人有限公司等企業。這與深圳市實施工業機器人技術研發與產業化結合戰略有較為緊密的聯系。上海市主要包括一些985、211高校，比如上海交通大學和同濟大學等高校，高校的工業機器人主要申請人數量較多。

八、發展建議

基于上述研究，針對工業機器人產業發展提出以下具體建議：

首先，重點開展核心零部件的技術攻關。為了更好地促進工業機器人產業發展，政府引導作用較大。技術的進步和產業的提升，需要政府與關鍵零部件研發企業、科研院所、高等院校等組織進行密切合作。對于工業機器人相關的核心技術，比如諧波減速器、RV減速器、控制器與伺服電機等，需要投入更多人力、物力、財力。事實上，工業機器人要實現更低成本，更加智能化和網絡化，加強這些技術的研發是非常有必要的。

其次，大力培養工業機器人領域專業人才。對于工業機器人產業而言，需要建立一支工業機器人專業人才隊伍，同時還需要建立完善的人才引進和激勵機制。對于科研院所、高校、企業而言，必須在工業機器人領域共同制定人才培養策略。唯有如此，才可以更好地滿足工業機器人技術研發及應用的需要。

最后，積極培育本土龍頭企業，進一步加強企業的技術創新引導。通過HimmPat檢索平臺全球工業機器人技術專利進行分析可知，在全球領先的工業機器人公司中，我國在工業機器人領域的跨國公司數量極少。因此，必須培育一批本土龍頭企業，具體策略有重組、合資合作及跨界融合等，以更好地促進企業對工業機器人技術的創新引導，最終實現產業的技術創新和整體升級。

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作者簡介：張鑫鑫（1992），女，吉林省四平市人，碩士研究生，知識產權師、工程師，主要研究方向為知識產權保護、電子與通信技術。