國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人崛起必修技能：核心零件與專利

　　 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)器人上游各零部件及中游集成與制造技術(shù)會進(jìn)一步細(xì)化、深化，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域會持續(xù)拓展。而對于我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展核心零部件與專利的布局是不可缺失的部分。

　　國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人崛起必修技能：核心零件與專利

　　近日，合享新創(chuàng)對外發(fā)布了《全球工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)專利分析報(bào)告》，報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，全球工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中，上游零部件和下游應(yīng)用領(lǐng)域的專利申請量相當(dāng)，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(bào)告分析認(rèn)為，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，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(jī)器人上游各零部件及中游集成與制造技術(shù)會進(jìn)一步細(xì)化、深化，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)向下游的應(yīng)用領(lǐng)域會持續(xù)拓展，同時隨著企業(yè)間以技術(shù)為目標(biāo)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(jià)值的參考。
 

　　上游：核心零部件領(lǐng)域?qū)＠麨橥鈬髽I(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(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展期、感知機(jī)器人時期，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、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(jī)器人龍頭企業(yè)，帶動著工業(yè)機(jī)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(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(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)器人總成本中占比最高的。 

　圖1工業(yè)機(jī)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(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(qiáng)烈需求，為了盡快突破這些瓶頸限制，提升中國工業(yè)機(jī)器人的競爭力，中國在工業(yè)機(jī)器人上中下游領(lǐng)域進(jìn)行了大量的專利布局。中國工業(yè)機(jī)器人專利申請量的增長，帶動著全球工業(yè)機(jī)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(jī)器人升級為感知機(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，帶動了機(jī)器人末端執(zhí)行器、關(guān)節(jié)、機(jī)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(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)械臂等零部件的專利申請放緩，呈現(xiàn)下降趨勢。但是，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)第二次轉(zhuǎn)移又帶動了這些領(lǐng)域?qū)＠暾埩康奶嵘?，原因在于，工業(yè)機(jī)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(lǐng)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(jī)械臂等非核心零部件領(lǐng)域。 

　　圖2工業(yè)機(jī)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(jī)器人中游集成與制造的專利申請狀況與全球的工業(yè)機(jī)器人專利申請狀況完全一致(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。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(jī)器人市場，中國的創(chuàng)新激情高漲，中國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)的專利申請也是最多的，這直接帶動了全球工業(yè)機(jī)器人集成與制造專利申請量的持續(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(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)＠暾垹顩r

　　汽車行業(yè)是應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人最為廣泛的行業(yè)，在整車及零部件生產(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)國家，汽車工業(yè)機(jī)器人占機(jī)器人總保有量的53%以上。在中國，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。我國處于汽車擁有率上升時期，未來幾年工業(yè)機(jī)器人的需求將會呈現(xiàn)出高速增長趨勢，工業(yè)機(jī)器人在我國汽車行業(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。