□文/劉云

近年來,國內(nèi)自動化立體倉庫和柔性裝配線進(jìn)入了快速發(fā)展階段。在自動倉庫與生產(chǎn)車間之間、各工位之間、各段輸送線之間，自動導(dǎo)引車（Automated Guided Vehicle，簡稱AGV）起了無可替代的作用。

AGV，又名無人搬運(yùn)車、自動導(dǎo)航車、激光導(dǎo)航車，是指具有電磁或光學(xué)等設(shè)備的具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車。AGV屬于輪式移動機(jī)器人（Wheeled Mobile Robot，簡稱WMR）的范疇。

圖1　AGV技術(shù)主題分布（2014年后）

上世紀(jì)50年代，Barrett電子公司在美國成功開發(fā)第一臺AGV。它由一輛牽引式拖拉機(jī)改造而成，并帶有車兜，依靠布置在一間雜貨倉庫空中的導(dǎo)引線運(yùn)輸貨物。

圖2　AGV申請地域分布（2014年后）

早期的AGV主要被用作自動拖車，應(yīng)用于郵局、圖書館、車站、碼頭和機(jī)場等場合。物品的運(yùn)送存在著作業(yè)量變化大、動態(tài)性強(qiáng)、作業(yè)流程經(jīng)常調(diào)整，以及搬運(yùn)作業(yè)過程單一等特點(diǎn)。AGV的并行作業(yè)、自動化、智能化和柔性化的特性能夠很好地滿足上述場合的搬運(yùn)要求。在軍事以及危險場所，以AGV的自動駕駛功能為基礎(chǔ)，集成其他探測和拆卸設(shè)備，它可用于戰(zhàn)場排雷、陣地偵查、危險環(huán)境作業(yè)等場合，如軍用機(jī)器人、危險品處理機(jī)器人、鋼鐵爐料運(yùn)送車、放射性物料搬運(yùn)車、海底電纜鋪設(shè)機(jī)器人等。

隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展，AGV的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展。AGV系統(tǒng),即一種基于電磁導(dǎo)航的無人駕駛小車系統(tǒng)方案，通過實際硬件實驗，能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)計要求，廣泛運(yùn)用于工業(yè)、軍事、交通運(yùn)輸、電子等領(lǐng)域，具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力，很強(qiáng)的抗干擾能力和目標(biāo)識別能力。

圖3　專利類型分布（2014年后）

為追蹤AGV最新相關(guān)技術(shù)，我們對該技術(shù)在近幾年申請的相關(guān)專利進(jìn)行檢索，經(jīng)對檢索結(jié)果進(jìn)行閱讀和篩選，我們獲得國外相關(guān)專利及專利申請69項，國內(nèi)相關(guān)專利及專利申請235件[1]。

現(xiàn)階段國內(nèi)專利態(tài)勢良好

整體機(jī)械結(jié)構(gòu)占技術(shù)主題分布比例最高

圖4　專利申請人排名（2014年后）

AGV由控制系統(tǒng)、引導(dǎo)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等多個系統(tǒng)等組成，同時擁有電動車輛的結(jié)構(gòu)特征，包括整體機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動裝置、輸送裝置等。如圖1所示，2014年以來，在AGV的各技術(shù)分支中，專利申請占比較高的分別為整體結(jié)構(gòu)、導(dǎo)引系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、控制系統(tǒng)，以及輔助裝置，各占總申請量的25%、18%、18%、14%和11%。

申請地域分布集中

從專利申請的國內(nèi)地域分布分析，如圖2所示，廣東、江蘇、浙江是國內(nèi)AGV專利申請的最主要區(qū)域，三地區(qū)專利量占國內(nèi)專利申請的一半以上。此外，四川、山東、上海、北京等地也有不少AGV技術(shù)相關(guān)專利申請。同時，有5件專利申請來自海外，其中德國3件、美國和日本各1件。

類型分布不均

從專利類型分析，如 圖3所 示，2014年后關(guān)于AGV小車技術(shù)發(fā)明108件、實用新型121件、外觀設(shè)計6件。發(fā)明和實用新型是主要的專利類型，使用新型占比略高于發(fā)明，但是外觀設(shè)計方面的創(chuàng)新卻很少。

企業(yè)對專利高度重視

通過對AGV小車技術(shù)2014年后的國內(nèi)申請人排名分析，如圖4所示，前三位申請人均為企業(yè)，其中排名第一位的為蘇州工業(yè)園區(qū)艾吉威自動化設(shè)備有限公司，相關(guān)專利申請量為27件；排名第二位的為成都四威高科技產(chǎn)業(yè)園有限公司，相關(guān)專利申請量為18件；深圳市佳順偉業(yè)科技有限公司排名第三位，相關(guān)專利申請量為15件。

進(jìn)一步分析我國本土專利申請人的來源，如圖5所示，我國有60%的專利申請來自于企業(yè)，但在企業(yè)中缺乏占有絕對優(yōu)勢的大型企業(yè)，大多是專攻某方面技術(shù)的小型企業(yè)，并且大多數(shù)企業(yè)只持有少量的專利。

深圳市佳順偉業(yè)科技有限公司、無錫普智聯(lián)科高新技術(shù)有限公司及蘇州工業(yè)園艾吉威自動化設(shè)備有限公司是截至2015年5月已公開AGV技術(shù)相關(guān)專利相對較多的三家公司。

通過對這三家公司的專利分析，我們發(fā)現(xiàn)其關(guān)于AGV技術(shù)的專利申請起步較晚，涉及的AGV技術(shù)領(lǐng)域較廣。

圖5　本土專利申請人類型占比（2014年后）

深圳市佳順偉業(yè)科技有限公司，成立于2006年，專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)AGV小車、磁導(dǎo)航傳感器、地標(biāo)傳感器、AGV磁條等相關(guān)產(chǎn)品。其專利分布如圖6所示，佳順偉業(yè)的第一篇AGV技術(shù)相關(guān)專利申請在2012年，且第一年便申請了20件專利，技術(shù)領(lǐng)域涉及避振裝置、導(dǎo)引系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、整體結(jié)構(gòu)等技術(shù)分支。2013年僅有2件AGV技術(shù)專利申請。2014年，佳順偉業(yè)AGV技術(shù)專利申請11件。截至目前，已公開的專利及專利申請共有33件。此外，佳順偉業(yè)還擁有19件AGV外觀專利。

無錫普智聯(lián)科高新技術(shù)有限公司的主要研發(fā)成員皆來自南開大學(xué)等高等學(xué)府及研究院，目前，普智聯(lián)科公司主攻物聯(lián)網(wǎng)前沿科技的開發(fā)和應(yīng)用，業(yè)務(wù)涵蓋“靜態(tài)交通管理系統(tǒng)”、“物聯(lián)網(wǎng)前沿科技應(yīng)用開發(fā)”等高新科技產(chǎn)業(yè)。該公司以無錫為中心，在天津和東莞分別設(shè)立了研發(fā)和生產(chǎn)基地。其專利分布如圖7所示。普智聯(lián)科在2011年才開始第一件AGV技術(shù)專利的申請，呈穩(wěn)步增長趨勢。到2013年，AGV技術(shù)專利年申請量達(dá)18件。截至目前，在已公開專利中，普智聯(lián)科共擁有32件AGV技術(shù)專利申請。專利主要集中在AGV的控制系統(tǒng)，相關(guān)專利17件，占其所有專利的一半以上。此外，專利還涉及AGV的機(jī)械結(jié)構(gòu)、導(dǎo)引系統(tǒng)、輔助裝置等技術(shù)分支。

圖6　深圳市佳順偉業(yè)科技有限公司專利分布

圖7　無錫普智聯(lián)科高新技術(shù)有限公司專利分布

圖8　艾吉威自動化設(shè)備有限公司專利分布

蘇州工業(yè)園區(qū)艾吉威自動化設(shè)備有限公司成立于2004年，是江蘇蘇州一家專業(yè)的自主導(dǎo)航無人搬運(yùn)小車、AGV配件以及非標(biāo)設(shè)備生產(chǎn)公司。艾吉威主要為電子行業(yè)、電力行業(yè)、自動化物流行業(yè)等相關(guān)企業(yè)用戶提供集AGV設(shè)備、運(yùn)行路徑規(guī)劃、站點(diǎn)設(shè)計、調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)等于一體自動化物流方案。艾吉威公司專利分布如圖8所示，其在2014年才開始進(jìn)行AGV技術(shù)專利申請。2014年，該公司共有AGV技術(shù)專利申請27件，技術(shù)分支主要集中在AGV機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，相關(guān)專利申請17件，占比63%，其次為AGV小車的導(dǎo)引系統(tǒng)，有相關(guān)專利申請4件。此外，專利技術(shù)還涉及驅(qū)動裝置、輔助裝置及調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)分支。

國外專利分析

美國是“領(lǐng)頭羊”

關(guān)于專利申請地區(qū)的選擇，申請人通常會先將自己的技術(shù)在本國提交專利申請，而后再根據(jù)市場需要陸續(xù)在世界各國提交申請。因此進(jìn)行專利申請的首次申請地域分析，可揭示出該技術(shù)真正的發(fā)源地。

2014年 后， 國外AGV技術(shù)專利首次申請國排名如圖9所示，首次申請國家排名第一的是美國，有40件相關(guān)專利申請，占國外已公開的AGV技術(shù)專利申請的60%，遠(yuǎn)高于其他國家，是排名第二的韓國（8件）的5倍。排名第三的分別是德國和日本，有相關(guān)專利申請7件。此外澳大利亞、德國、意大利等國家都有AGV專利申請。

導(dǎo)引系統(tǒng)占技術(shù)主題比例最高

圖9　首次申請地域分布（2014年后）

2014年后，國外AGV技術(shù)相關(guān)專利申請的技術(shù)分支如圖10所示，專利主要集中在AGV的導(dǎo)引系統(tǒng)和AGV的控制系統(tǒng)，占比超過一半，動力系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)專利申請占14%。此外，國外專利還涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、信號傳輸、驅(qū)動裝置等技術(shù)分支。

日本在AGV行業(yè)積累深厚

我們選取AGV技術(shù)相關(guān)專利較多的兩家公司——日本村田制作所和日本豐田公司進(jìn)行深入分析。

村田制作所成立于1944年，是全球領(lǐng)先的電子元器件制造商，其客戶分布在PC、手機(jī)、汽車電子等領(lǐng)域。村田制作所AGV技術(shù)相關(guān)專利申請共有137項，申請趨勢如圖11所示，最早的專利申請出現(xiàn)在1991年，隨后連續(xù)三年專利申請數(shù)增加，至1994年年底共有AGV小車專利申請21項。1995-1996年，專利申請下降，兩年間只有一項專利申請。到1997年，該公司關(guān)于AGV的年專利申請量首次突破兩位數(shù)，隨后幾年波動增加，至2002年達(dá)到峰值，申請專利21項。2003-2012年， 申請量下降，年均申請量約為2件。

村田制作所的AGV技術(shù)相關(guān)專利地域分布如圖12所示，該公司的AGV相關(guān)專利主要集中在日本本土，占比64.6%，其次是韓國，占比9.0%，其在美國、中國、歐洲、新加坡也進(jìn)行了AGV相關(guān)技術(shù)專利布局。此外，村田制作所擁有4項PCT[2]國際申請專利。由此可見，該公司在AGV小車相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了國際專利布局策劃，搭建了全球?qū)＠Ｗo(hù)網(wǎng)。

村田制作所的AGV技術(shù)相關(guān)專利申請技術(shù)分支如圖13所示，從圖可以看出，其在AGV技術(shù)方面的專利申請，涉及多個技術(shù)分支，主要集中在AGV系統(tǒng)方面。排名第一的技術(shù)分支是AGV的整體系統(tǒng)，專利申請量為44項，占其所有AGV相關(guān)專利申請量的32%；排名第二的技術(shù)分支是整體結(jié)構(gòu)，專利申請量為32項， 占比23%；控制系統(tǒng)技術(shù)排名第三，專利申請量為17項，占比13%。

圖11　村田制作所專利申請量

圖12　村田制作所專利地域分布

圖13　村田制作所技術(shù)分支

豐田（Toyota Motor）作為世界第一大汽車公司，在世界汽車生產(chǎn)業(yè)中有著舉足輕重的地位。截至2015年5月，豐田公司AGV技術(shù)相關(guān)專利申請共有110項，其申請趨勢如圖14所示，豐田公司早在1986年就開始在AGV技術(shù)方面進(jìn)行專利申請。1986-2013年間，除2000年以外，每年都有不同數(shù)量的專利申請，其中2008年和2011年的專利申請最多，達(dá)到10項。

豐田公司的AGV技術(shù)相關(guān)專利地域布局如圖15所示，其主要專利布局區(qū)域仍為日本本土，在美國和中國的專利申請量分別位居第二、三位。此外，豐田還在加拿大、英國、德國、韓國及歐洲等多個國家就AGV技術(shù)進(jìn)行了專利布局。同時，豐田公司還擁有6項PCT國際專利申請。

圖14　豐田公司專利申請量

圖15　豐田公司專利地域分布

豐田公司的AGV技術(shù)相關(guān)專利申請技術(shù)分布如圖16所示，其相關(guān)專利主要集中在AGV系統(tǒng)方面。排名第一的技術(shù)分支是AGV控制系統(tǒng)，專利申請量37項，占比34%；導(dǎo)引系統(tǒng)技術(shù)分支排名第二，專利申請量31項，占比28%；動力系統(tǒng)技術(shù)排名第三，專利申請量13項，占比12%。

國內(nèi)行業(yè)之星

新松機(jī)器人自動化股份有限公司（以下簡稱“新松公司”）隸屬中國科學(xué)院，是一家以機(jī)器人獨(dú)有技術(shù)為核心，致力于數(shù)字化智能高端裝備制造的高科技上市企業(yè)。新松公司的機(jī)器人產(chǎn)品線涵蓋工業(yè)機(jī)器人、潔凈（真空）機(jī)器人、移動機(jī)器人、特種機(jī)器人及智能服務(wù)機(jī)器人五大系列，其中工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品填補(bǔ)多項國內(nèi)空白，創(chuàng)造了中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上88項第一的突破；潔凈（真空）機(jī)器人多次打破國外技術(shù)壟斷與封鎖，大量替代進(jìn)口；移動機(jī)器人產(chǎn)品綜合競爭優(yōu)勢在國際上處于領(lǐng)先水平，被美國通用等眾多國際知名企業(yè)列為重點(diǎn)采購目標(biāo)；特種機(jī)器人在國防重點(diǎn)領(lǐng)域得到批量應(yīng)用。在高端智能裝備方面，新松公司已形成智能物流、自動化成套裝備、潔凈裝備、激光技術(shù)裝備、軌道交通、節(jié)能環(huán)保裝備、能源裝備、特種裝備產(chǎn)業(yè)群組化發(fā)展。

新松公司是國內(nèi)最大的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，在北京、上海、杭州、重慶及沈陽設(shè)立五家控股子公司。在建的杭州高端裝備園與沈陽智慧園將會成為南北兩大數(shù)字化高端裝備基地，也是全球最先進(jìn)的集數(shù)字化、智能化為一體的高端智能加工中心，用機(jī)器人生產(chǎn)機(jī)器人，率先開展制造模式根本性變革。

由新松公司研制、開發(fā)的自動導(dǎo)引車是國家“863”計劃攻關(guān)項目之一，擁有多項國內(nèi)外專利。截至2013年，新松公司已經(jīng)生產(chǎn)約1400臺AGV產(chǎn)品，2014年榮登中國移動機(jī)器人（AGV）市場競爭力排名第一，并獲移動機(jī)器人（AGV）企業(yè)十強(qiáng)稱號。新松公司生產(chǎn)的AGV產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車制造、機(jī)械加工、電子、紡織、造紙、卷煙、食品、印刷、圖書出版等行業(yè)，部分產(chǎn)品先后出口到美國、韓國、墨西哥、印度、俄羅斯、加拿大等國家，開創(chuàng)了國產(chǎn)機(jī)器人出口的先河。

通過對其專利進(jìn)行檢索分析，如圖17所示，新松公司共擁有AGV技術(shù)相關(guān)專利申請20項，其中一項為PCT國際申請專利。新松公司于2005年開始進(jìn)行AGV技術(shù)的專利申請，分別涉及動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。在后續(xù)的發(fā)展中，動力系統(tǒng)分別于2008年、2012和2013年提出新專利申請，表明在該領(lǐng)域新松公司一直堅持研發(fā)投入?？刂葡到y(tǒng)的專利申請經(jīng)過幾年停滯后分別于2012年和2013年提交新申請。從圖中可看出，近兩年的專利申請量較之前有所增加，一方面表明新松公司經(jīng)過幾年的技術(shù)積累形成了新的技術(shù)突破，另一方面也顯示出新松公司近年開始加強(qiáng)開展專利保護(hù)工作。

圖17　新松公司AGV技術(shù)專利申請分布

進(jìn)一步對新松的20項AGV技術(shù)相關(guān)專利的專利類型和法律狀態(tài)分析，如圖18，發(fā)現(xiàn)其專利類型發(fā)明和實用新型各占50%，專利權(quán)有效的為12項，實審狀態(tài)專利為7項，有1項專利逾期，視為失效。

圖18　新松公司相關(guān)專利類型和法律狀態(tài)

從發(fā)明人角度分析，曹智荀和徐方參與6項專利的發(fā)明設(shè)計，排名第一，柴微、程海英、金波、李建忠、劉長勇、宋雪、王左坤和楊奇峰分別參與4項專利的發(fā)明設(shè)計，以上人員應(yīng)為新松AGV技術(shù)的主要研發(fā)人員。相關(guān)專利情況見表1。

市場未來可期

AGV可廣泛應(yīng)用于煙草、汽車制造、電子、紡織、醫(yī)療、食品、造紙等行業(yè)。物流操作涉及各行各業(yè)，AGV是物流裝備中自動化水平最高的產(chǎn)品，擁有巨大的市場空間。

雖然AGV應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，但目前我國各行業(yè)AGV實際應(yīng)用總體規(guī)模并不大，仍處于發(fā)展初期。國內(nèi)主要企業(yè)的年出貨量大部分低于1000臺，高工產(chǎn)業(yè)研究有限公司（GGII）發(fā)布的《2015年中國移動機(jī)器人(AGV)行業(yè)調(diào)研報告》數(shù)據(jù)顯示，2014年國內(nèi)AGV新增量為3150臺，同比增長29.15%；2015年AGV新增規(guī)模將達(dá)4300臺，預(yù)計增幅超過36%。這表明該產(chǎn)品后續(xù)發(fā)展空間巨大。

通過對AGV廠商進(jìn)行調(diào)研，我們不難發(fā)現(xiàn)，目前全國共有約70家AGV生產(chǎn)企業(yè)，而其中有近30家是近兩三年新入行的企業(yè)。從廠商的發(fā)展歷程分析，2010年前后自主品牌AGV企業(yè)大量涌現(xiàn)，其中超過三成由原來的進(jìn)口AGV代理商演變而來，較具代表性的如廣州市遠(yuǎn)能物流自動化設(shè)備科技有限公司、廣州市井源機(jī)電設(shè)備有限公司、廣州動進(jìn)精密機(jī)械科技有限公司等，而這一特點(diǎn)從產(chǎn)品上也得到了體現(xiàn)。GGII統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，新增市場中，超過70%的產(chǎn)品來自國產(chǎn)品牌。

表1　新松公司專利發(fā)明人情況

未來三年，流通物流領(lǐng)域?qū)GV需求將取得突破式進(jìn)展，銷量同比增長速度將超過45%，行業(yè)將進(jìn)入快速發(fā)展時期。廣闊的市場空間、巨大的經(jīng)濟(jì)利益使得大量廠商涌入AGV行業(yè)，這其中不乏一批看好中國市場的國外企業(yè)。而激烈的市場競爭背后是更加激烈的技術(shù)創(chuàng)新競爭，如何運(yùn)用專利制度保護(hù)好自身的技術(shù)成果，將成為廣大AGV企業(yè)面臨的重要問題。