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工业机器人知多少?

稳宏微时代2019-01-16 06:42:33


一、五大国家或地区引领专利创新

  工业机器人领域专利申请量处于领先地位的国家或地区为日本(38044项)中国(21571项)美国(11698项)以德国(9726项)为代表的欧洲及韩国(8028项)等如图1。

  图1 全球专利申请国家/地区分布图

  数据显示,国外来华申请相关专利的国家或地区中,日本(3371件)遥遥当先,这与日本工业机器人巨头纷纷瞄准中国市场在中国建厂以及日本在工业机器人领域先进的技术水平相匹配其他来华进行专利布局的国家还有美国(386件)德国(348件)韩国(251件)等。


  图2 工业机器人产业在中国进行专利布局的国家分布

    国内工业机器人发展迅速,专利申请量最大的前5个省份依次为江苏(3168件)北京(2013件)浙江(1827件)上海(1721件)和广东(1234件),这与上海常州昆山苏州徐州青岛等地大力建设工业机器人产业园区的情况相吻合如图3。由此可见,目前我国地方政府设立工业机器人产业园的发展模式对相关技术的发展起到了良好的促进作用,但是各地的产业园如何实现差异化发展,避免重复投入和恶性竞争,是需要各地方政府关注的问题。


  图3 国内工业机器人产业主要专利申请来源地

  二、四大跨国公司掌握关键专利技术

  在工业机器人产业全球重要专利申请人中,日本的安川电机公司和发那科公司分别以5823项4512项专利申请位居全球前两位ABB(2231项)三星(2016项)日立(1907项)三菱(1823项)丰田(1780项)精工爱普生(1714项)松下(1624项)富士通(1549项)本田(1343项)东芝(1193项)索尼(999项)库卡(889项)和西门子(784项)等公司紧随其后如图4。

  在这前十五位全球重要申请人中,日本企业占据了11席,可见目前日本在工业机器人领域具备雄厚的研发实力,在专利技术方面的竞争优势明显全球相关专利申请量Top15的排名中,中国国内专利申请人无一上榜,表明目前中国国内企业与国际巨头之间的技术实力差距明显。


  图4 工业机器人产业全球专利申请量15强

在国外来华专利申请方面,四大龙头企业中的三家,即发那科(1199件)安川(806件)ABB(445件)占据着中国排名的前三位,表明这些龙头企业十分重视在中国的专利布局并且发那科安川和ABB的全球专利申请活跃指数分布为0.930.760.97(表1),而对应的中国专利申请活跃指数提高到0.956.651.48,表明他们对于中国市场的重视程度超出了全球平均水平,在受2008年金融危机影响后全球技术研发和专利申请相对收紧的大环境下,他们依然在中国增加专利投入。

  表1工业机器人产业专利申请人活跃度

  三、三大关键零部件成为创新焦点

  虽然在工业机器人产业中国专利申请排名前十名中,中国国内申请人占据七个席位,但是这七位国内申请人的总量之和(1668件)比排名前三的国外公司的专利申请总量(2450件)还少46%并且这些国内申请人基本上为国内大学院校和科研院所,企业仅有新松(259件)和鸿富锦(173件)两家,而新松公司为中科院沈阳自动化所(214件)控股,有着浓厚的中科院背景,这一方面说明了国内的工业机器人企业的技术研发实力还有待提高,而且在专利保护方面暂时比较薄弱,另一方面也可以看出我国在产学研结合上还具有巨大的发展潜力,如果可以挖掘出大量高校专利当中蕴含的价值,将能够对中国工业机器人产业发展产生重大推动作用。

  通过对国内外工业机器人进行成本分析发现,三大关键零部件减速器运动控制器和电机占工业机器人整体成本的65%-75%,而包括关节机械臂末端执行器等在内的其他本体成本仅占25%-35%(如图5),由于相关关键零部件技术受制于国外企业,导致我国工业机器人本体制造企业的相关零部件采购成本甚至远高于国外同行。


  图5 零部件中外企业采购价差(人民币/台)

因此,目前我国工业机器人产业急需突破制约关键零部件发展的关键技术,尤其是减速器相关的技术。在上述三大关键零部件中,减速器的成本占比最高,而其专利申请量却最小,全球仅涉及1560项,而日本企业具有垄断性优势。

  图6 三大核心零部件全球专利申请国家和地区

  以三家国外来华龙头企业和三家国内龙头企业的关键零部件专利申请量进行对比,安川和ABB的技术优势在于电机(227件,137件)和控制器(175件,78件)两方面,库卡的技术优势在控制器(114件)方面国内申请人中新松在控制器(53件)方面广州数控在电机(32件)方面有一定专利积累。

  图7 三大核心零部件中国专利重要申请人




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