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【深度】工业机器人产业专利竞争态势

2016-09-23 10:33
水墨黯月
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  随着工业机器人应用领域的不断扩大以及现代工业的快速发展,人们对工业机器人性能的要求越来越高,以期进一步提高生产效率和产品质量,因此高速、高精度、智能和模块化成为目前工业机器人发展的主要趋势。近年来全球工业机器人相关专利申请数量持续快速增长。该文基于汤森路透公司的Derwent Innovation Index数据库,利用TDA、Excel等分析工具,对全球工业机器人相关专利进行了分析,揭示了全球工业机器人相关专利技术的研发和竞争态势。

  1、引言

  工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人[1]。工业机器人综合了计算机、控制论、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科,由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。工业机器人的产品分类方式多种多样[2]。按臂部运动形式的不同,工业机器人可以分为4种:直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型和关节型。按照应用领域的不同工业机器人可以分为:弧焊机器人、电焊机器人喷涂机器人码垛机器人搬运机器人装配机器人及检测机器人等。

  工业机器人产业的发展越来越受到世界各国的高度关注,主要经济体纷纷将发展机器人产业上升为国家战略,并以此作为保持和重获制造业竞争优势的重要段。根据国际机器人联合会(IFR)公布的全球工业机器人的销量数据[3]来看,工业机器人产业在经历了2009年的全球经济衰退后,从2010年开始逐渐复苏。2014年全球工业机器人销量为22.50万台,同比增速为26.31%,无论是销量还是增速均创历史新高。其中汽车行业和电子行业是工业机器人销售量最高的两个行业,焊接、搬运和装配是工业机器人应用最多的三大应用功能。

  全球机器人总销量的70%集中在中国、韩国、日本、美国和德国这5个国家,并且中国已成为全球第一大工业机器人市场[3]。2005年至2014年期间,中国工业机器人的销售量以年均25%左右的速度高速增长。2013年国际机器人联合会的统计数据显示,韩国的工业机器人密度全球最高,达到437台/万人,日本为323台/万人,德国为282台/万人,美国为152台/万人。然而,中国的工业机器人密度仅为30台/万人,远低于国际平均水平。

  本文通过对工业机器人领域的专利进行分析,揭示工业机器人技术研发布局及全球市场竞争态势。专利数据检索自汤森路透Derwent Innovations Index(DII)数据库和Thomson Innovation(TI)数据库,利用专利检索策略1,共检索到46482项专利文献(检索时间2015年10月)。专利数据分析工具包括汤森路透数据分析工具(Thomson Data Analyzer,TDA)、汤森路透创新专利分析平台(Thomson Innovation,TI)以及Excel等。

  2全球工业机器人专利技术分析

  2.1全球专利数量年度变化趋势

  全球最早的工业机器人专利申请始于1954年(图1),该专利由美国人乔治德沃尔申请,专利名称为可编程的操作装置。基于这项专利,乔治德沃尔联合约瑟夫英格伯格在1959年生产出世界上第一台工业机器人“Unimation robots”[2]。1950至1960年代的机器人基本都属于“可编程的示教再现型机器人”[4],即通过示教编程存储作业程序的机器人。

  1970年代至1980年代末期,专利数量飞快增长,并且出现了具有一定感觉功能和自适应离线编程能力的“知觉判断机器人”[4]。工业机器人“四大家族”:库卡、ABB、安川、FANUC公司分别在1974年、1976年、1978年和1979年开始了全球专利布局。

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