作者：國家智慧財產權局專利審查協作湖北中心 國家智慧財產權局專利局光電技術發明審查部
今年4月，工信部、發改委和財政部三部委聯合印發《機器人產業發展規劃（2016－2020年）》，將強化產業創新能力和和大力發展關鍵零部件等工作列入主要任務。
據中國機器人產業聯盟釋出的2015年中國工業機器人市場統計資料顯示，中國市場已連續三年位居世界首位，全年累計銷售68459臺，同比增長18％。其中國產機器人銷售22257臺，同比增長31.3％。
可見，我國在政策和市場兩個環節已經為機器人產業的發展創造了良好的環境。下一步要加強對核心技術攻關，縮小與世界先進國家的技術差距，培育一批國內優秀的龍頭企業，在工業機器人當前“五四三”的專利競爭格局中，打出中國的“世界波”。
一、五大國家或地區引領專利創新
工業機器人領域專利申請量處於領先地位的國家或地區為日本（38044項）、中國（21571項）、美國（11698項）、以德國（9726項）為代表的歐洲、及韓國（8028項）等。如圖1。
圖1 全球專利申請國家/地區分佈圖
資料顯示，國外來華申請相關專利的國家或地區中，日本（3371件）遙遙當先，這與日本工業機器人巨頭紛紛瞄準中國市場在中國建廠以及日本在工業機器人領域先進的技術水平相匹配。其他來華進行專利佈局的國家還有美國（386件）、德國（348件）、韓國（251件）等。
圖2 工業機器人產業在中國進行專利佈局的國家分佈
國內工業機器人發展迅速，專利申請量最大的前5個省份依次為江蘇（3168件）、北京（2013件）、浙江（1827件）、上海（1721件）和廣東（1234件），這與上海、常州、崑山、蘇州、徐州、青島等地大力建設工業機器人產業園區的情況相吻合。如圖3。
由此可見，目前我國地方政府設立工業機器人產業園的發展模式對相關技術的發展起到了良好的促進作用，但是各地的產業園如何實現差異化發展，避免重複投入和惡性競爭，是需要各地方政府關注的問題。
圖3 國內工業機器人產業主要專利申請來源地
二、四大跨國公司掌握關鍵專利技術
在工業機器人產業全球重要專利申請人中，日本的安川電機公司和發那科公司分別以5823項、4512項專利申請位居全球前兩位。ABB（2231項）、三星（2016項）、日立（1907項）、三菱（1823項）、豐田（1780項）、精工愛普生（1714項）、松下（1624項）、富士通（1549項）、本田（1343項）、東芝（1193項）、索尼（999項）、庫卡（889項）和西門子（784項）等公司緊隨其後。如圖4。
在這前十五位全球重要申請人中，日本企業佔據了11席，可見目前日本在工業機器人領域具備雄厚的研發實力，在專利技術方面的競爭優勢明顯。全球相關專利申請量Top15的排名中，中國國內專利申請人無一上榜，表明目前中國國內企業與國際巨頭之間的技術實力差距明顯。
圖4 工業機器人產業全球專利申請量15強
在國外來華專利申請方面，四大龍頭企業中的三家，即發那科（1199件）、安川（806件）、ABB（445件）佔據著中國排名的前三位，表明這些龍頭企業十分重視在中國的專利佈局。並且發那科、安川和ABB的全球專利申請活躍指數分佈為0.93、0.76、0.97（表1），而對應的中國專利申請活躍指數提高到0.95、6.65、1.48，表明他們對於中國市場的重視程度超出了全球平均水平，在受2008年金融危機影響後全球技術研發和專利申請相對收緊的大環境下，他們依然在中國增加專利投入。
表1 工業機器人產業專利申請人活躍度
三、三大關鍵零部件成為創新焦點
雖然在工業機器人產業中國專利申請排名前十名中，中國國內申請人佔據七個席位，但是這七位國內申請人的總量之和（1668件）比排名前三的國外公司的專利申請總量（2450件）還少46％。並且這些國內申請人基本上為國內大學院校和科研院所，企業僅有新鬆（259件）和鴻富錦（173件）兩家，而新鬆公司為中科院瀋陽自動化所（214件）控股，有著濃厚的中科院背景，這一方面說明了國內的工業機器人企業的技術研發實力還有待提高，而且在專利保護方面暫時比較薄弱，另一方面也可以看出我國在產學研結合上還具有巨大的發展潛力，如果可以挖掘出大量高校專利當中蘊含的價值，將能夠對中國工業機器人產業發展產生重大推動作用。
通過對國內外工業機器人進行成本分析發現，三大關鍵零部件減速器、運動控制器和電機佔工業機器人整體成本的65%-75%，而包括關節、機械臂、末端執行器等在內的其他本體成本僅佔25%-35%（如圖5），由於相關關鍵零部件技術受制於國外企業，導致我國工業機器人本體制造企業的相關零部件採購成本甚至遠高於國外同行。
圖5 零部件中外企業採購價差（人民幣/臺）
因此，目前我國工業機器人產業急需突破制約關鍵零部件發展的關鍵技術，尤其是減速器相關的技術。
在上述三大關鍵零部件中，減速器的成本佔比最高，而其專利申請量卻最小，全球僅涉及1560項，而日本企業具有壟斷性優勢。
圖6 三大核心零部件全球專利申請國家和地區
以三家國外來華龍頭企業和三家國內龍頭企業的關鍵零部件專利申請量進行對比，安川和ABB的技術優勢在於電機（227件，137件）和控制器（175件，78件）兩方面，庫卡的技術優勢在控制器（114件）方面。國內申請人中新鬆在控制器（53件）方面、廣州數控在電機（32件）方面有一定專利積累。
圖7 三大核心零部件中國專利重要申請人
作者：陳 蓬 周萬琳 彭齊治
來源：2014年國家智慧財產權局智慧財產權發展研究中心和國家智慧財產權局專利審查協作聯合開展的《工業機器人關鍵技術專利分析和預警》專案
專案成員：郭雯（負責人）、陳燕（負責人）、朱寧（組長）、孫全亮（組長）、崔尚科（副組長）、李巖（副組長）、彭齊治、馬克、陳蓬、鄭明、張青、豐茂、卜冬泉、何麟、周萬琳、張宇、李麟、紀海燕、萬莎
編輯：老 馬
製圖：陳 蓬 彭齊治
作者單位：國家智慧財產權局專利審查協作湖北中心 國家智慧財產權局專利局光電技術發明審查部