通過對機器人涉及的服務(wù)機器人技術(shù)領(lǐng)域在全球的專利申請進行分析和研究，以期更主動地把握此技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)動態(tài)，為進一步自身研發(fā)提供更詳盡的技術(shù)背景支撐。

技術(shù)發(fā)展趨勢分析

截至2017年12月，全球范圍內(nèi)服務(wù)機器人領(lǐng)域?qū)＠暾埧偭抗灿?7024件。從專利申請趨勢來看，大致可分為三個階段：

技術(shù)萌芽期（1920-1956年），專利絕對申請量少;服務(wù)機器人多以展覽和簡單的娛樂為目的，并完成了由機械動力向電動動力的升級。同時，無人機的技術(shù)創(chuàng)新也開始出現(xiàn)。

平穩(wěn)發(fā)展期（1957-1981年），伴隨著計算機控制技術(shù)的引入，以及用于服務(wù)機器人執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動電機技術(shù)的發(fā)展，服務(wù)機器人整體的技術(shù)創(chuàng)新活躍度開始有所提高，連續(xù)性較上一階段明顯改善。例如，專利US4398720A描述了利用計算機技術(shù)控制的娛樂機器人，機器人手臂可以執(zhí)行包括整理棋盤、前進、隱藏等幾乎所有人類能夠執(zhí)行的功能。然而，專利申請的絕對量依然不高，在25年內(nèi)，年均專利申請量只有14件左右。

快速發(fā)展期（1982年-至今），20世紀80年代以后，傳感器技術(shù)、控制裝置、伺服裝置以及動力裝置等技術(shù)的不斷進步，使得服務(wù)機器人技術(shù)的發(fā)展逐漸趨向于多樣化和快速化，技術(shù)創(chuàng)新的活躍度空前高漲。在此階段中，專利絕對申請量明顯提高，在迄今為止的36年中，專利申請數(shù)量達到86486件，占了機器人全部專利申請量的99.4%，年均申請量高達2402件，幾乎是上一階段年均申請量的171倍。值得一提的是， 21世紀以來，由于人工智能技術(shù)成為發(fā)展常態(tài)， 催生了新型智能服務(wù)機器人終端的出現(xiàn)，在應(yīng)用場景和模式等方面更為多樣和快捷，例如專利 EP1616607A1，就描述了利用人工智能技術(shù)控制的玩具機器人，不但能增強機器人的可靠性和擴展性，還實現(xiàn)了機器人玩具對外交流智能化程度的明顯提升;另外，2000年之后，服務(wù)機器人全球的技術(shù)創(chuàng)新活躍程度更為明顯，年均申請量增長率提高到19.6%。

專利保護地域分析

從全球服務(wù)機器人專利技術(shù)區(qū)域分布情況來看，中國所占的專利申請數(shù)量比例最高，專利申請量高達29848件，幾乎達到全部申請量的34.3%。由此可見，此領(lǐng)域的創(chuàng)新主體對中國區(qū)域的重視程度非常明顯。專利申請量位居其后的是美國和日本，分別為17714件和10385件。鑒于歐洲專利局在歐洲區(qū)域布局專利申請的便利性和低成本，有多達8266件的專利是通過歐洲專利局的途徑進行的布局。另外，在韓國和德國兩個區(qū)域進行服務(wù)機器人專利布局的數(shù)量分別為8105件和 2856件。

而進一步從服務(wù)機器人在全球主要專利布局區(qū)域近二十年的申請趨勢看，中國在此技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展大體分為三個階段：首先在2000年之前，我國服務(wù)機器人技術(shù)處于初始研究狀態(tài)，國家“863 計劃”和國家自然科學(xué)基金等項目的推動，涌現(xiàn)了一批專注于此領(lǐng)域的研發(fā)企業(yè)及機構(gòu)，諸如能力風(fēng)暴、?，斕?、科沃斯等創(chuàng)新實體相繼成立，整體上此階段專利申請的活躍度水平一般，年均專利申請量僅保持在20件左右;其次是2001-2010年，此階段技術(shù)創(chuàng)新活躍度開始加強，尤其在2005年以后，總體市場開始初具規(guī)模，創(chuàng)新形勢喜人，年均專利申請量提高到274.3件，是上一階段的13.7倍，專利平均年增長率達到42.9%;最后是 2011年以后，隨著我國近幾年來人口紅利的過分透支，使得人員數(shù)量優(yōu)勢漸失，勞動力成本上升，促使此區(qū)域內(nèi)服務(wù)機器人的應(yīng)用場合逐漸向縱深發(fā)展，尤其是在家政、醫(yī)療、情感干預(yù)、金融等場景下，相關(guān)行業(yè)對服務(wù)機器人的使用越來越普遍。另外，從政策層面看，2016年，中國政府出臺了《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，此規(guī)劃為服務(wù)機器人的技術(shù)創(chuàng)新和市場開拓提供了有利的方向指引和政策支撐，所以此階段專利創(chuàng)新活躍度進一步加強，年均專利申請量增長到3849件，平均年增長率躍升到45.8%。

美國作為現(xiàn)代機器人的發(fā)源地，在技術(shù)方面擁有很好的先天優(yōu)勢，也成為目前在服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)化方面做得最好的國家，并將創(chuàng)新優(yōu)勢一直保持到上世紀80 年代。最近二十年中，美國在此領(lǐng)域?qū)＠慕^對申請量不及中國“耀眼”，但在專業(yè)型服務(wù)機器人的供應(yīng)比例上仍占據(jù)世界主要份額。例如2017年，以美國為主的美洲，在專業(yè)型服務(wù)機器人的供應(yīng)比例高達54%[1]，這從一定程度上說明美國的技術(shù)創(chuàng)新能力還在保持著絕對的領(lǐng)先優(yōu)勢。另外，鑒于服務(wù)機器人開始向智能化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，美國利用其在語音/圖像識別和分析等技術(shù)方面的布局優(yōu)勢，逐漸占據(jù)服務(wù)機器人軟件方面的領(lǐng)先位置，專利絕對申請數(shù)量開始大幅度提高，從2004年至今，保持了1094件的年均申請量水平，專利年均增長率保持在 13.6%。

日本自上世紀60年代從美國引進服務(wù)機器人領(lǐng)域的技術(shù)后，創(chuàng)新力度不斷加強， 通過成立各種細分行業(yè)機器人協(xié)會的方式，強化服務(wù)機器人制造方和應(yīng)用方之間的需求交流和技術(shù)溝通，逐步建立起從基礎(chǔ)元器件到周邊輔助元器件的體系化發(fā)展路徑，優(yōu)勢從80年代開始顯現(xiàn)，并一直領(lǐng)先保持到本世紀初。2000年以后的 10年間，日本在此領(lǐng)域的專利申請量相對平穩(wěn)，專利年均增長率保持在4.2%，創(chuàng)新形勢相對來說比較單一。

韓國區(qū)域在最近20年的前10年中，服務(wù)機器人技術(shù)領(lǐng)域的專利絕對申請數(shù)量相對不高，年均專利申請量為217件，申請態(tài)勢相對平穩(wěn);而最近10年來，韓國政府相繼制定和發(fā)布了《智能機器人開發(fā)與普及促進法》（2008年）和《智能機器人基本計劃》（2009年），力求從政策方面創(chuàng)造支持服務(wù)機器人發(fā)展的環(huán)境，逐步實現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新的高潮。從2008年開始，專利年均申請量猛增到537件，使韓國在服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)的競爭力提升到一個全新的水平。德國在最近20年中，在服務(wù)機器人整體上的專利申請趨勢處于相對平穩(wěn)的水平，專利年均增長率保持在4.5%左右，年均專利申請量為108件。

技術(shù)分布分析

對全球服務(wù)機器人領(lǐng)域相關(guān)的二級分支構(gòu)成分析顯示，醫(yī)用機器人技術(shù)領(lǐng)域的申請量最大，達到了36267件，幾乎占據(jù)全球申請總數(shù)量的41.7%。醫(yī)用機器人作為目前服務(wù)機器人領(lǐng)域發(fā)展最為成熟的形式，在政策支持常態(tài)化、社會群體老齡化、 消費形式多樣化以及整體形勢產(chǎn)業(yè)化等各種因素驅(qū)動下，醫(yī)療機器人技術(shù)分支取得了巨大的發(fā)展。從上世紀90年代中期到本世紀伊始的2005年，醫(yī)用機器人處于技術(shù)發(fā)展的成長期，專利申請數(shù)量明顯提升，年平均專利申請量保持在581件，此階段包括美國、日本、中國等主要國家均在此領(lǐng)域展開了積極的研究。從 2006年至今，醫(yī)用機器人領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新活躍度更為高漲，年均專利申請數(shù)量達到2489件，幾乎為上一階段的4.3倍，此領(lǐng)域迎來技術(shù)的快速增長期。

無人機產(chǎn)業(yè)的專利申請量位于此技術(shù)領(lǐng)域的第二位，專利布局數(shù)量達到了27177 件，占全球?qū)＠偵暾埩康?1.2%。無人機作為服務(wù)機器人領(lǐng)域特殊的技術(shù)形態(tài)，前身來源于軍方的無人駕駛設(shè)備。目前，隨著影響無人機飛行質(zhì)量技術(shù)的快速更迭，尤其在對控制、 載荷以及續(xù)航等重點技術(shù)和難點技術(shù)的成功攻關(guān)下，無人機的體積、應(yīng)用場景、飛行范圍等指標逐漸滿足人們的需求，在軍用、民用等場景中，執(zhí)行愈來愈多的諸如搜索、營救、監(jiān)控以及檢測等多方面的任務(wù)。2000年以前，無人機領(lǐng)域創(chuàng)新活躍度一般，年均專利申請量不足100件;而從2001年之后的11年間，此領(lǐng)域的研發(fā)主體（尤其是中國）的創(chuàng)新力逐漸增強，專利的絕對申請量顯著提高，年均專利申請量保持在480件;而從2012年開始，以中國企業(yè)大疆Phantom為代表的消費級無人機產(chǎn)品逐漸進入大眾的視野，帶來無人機產(chǎn)品研發(fā)及投資的熱潮，很多技術(shù)巨頭紛紛加入此領(lǐng)域的創(chuàng)新行列，使得專利申請量顯著提高，年均申請量提升至3487件，幾乎為上一階段的7.3倍，成為服務(wù)機器人領(lǐng)域整體技術(shù)改革強有力的推動因素。

從全球服務(wù)機器人主要技術(shù)分支（涵蓋醫(yī)用機器人和無人機）總體及近10年主要專利申請人對比分析看，從數(shù)量上，在全球醫(yī)用機器人的發(fā)展中，美國伊西康公司和直覺外科手術(shù)公司在此技術(shù)分支中占據(jù)了絕對優(yōu)勢，兩者合計占了將近 26.1%，排名第二位的直覺外科手術(shù)公司與第三位的飛利浦公司專利申請量相差 6.4倍以上。由此可見，在醫(yī)用機器人領(lǐng)域，技術(shù)的壟斷性明顯，技術(shù)集中度高，關(guān)鍵技術(shù)主要掌握在少數(shù)創(chuàng)新主體手中。

從無人機領(lǐng)域的主要申請人對比看，中國企業(yè)在此領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新實力明顯，排名前十位的申請人中有4位來自中國，是非常重要的技術(shù)產(chǎn)出國。從近10年的排名可以看出，大疆公司的專利申請數(shù)量最多，達到817件，幾乎是排名第二位三星公司的1.5倍;目前，大疆在全球范圍內(nèi)的無人機領(lǐng)域，特別是消費級無人機領(lǐng)域的市場份額已經(jīng)達到70%[2]。

中國專利現(xiàn)況分析

從中國專利制度的配置特點可知，發(fā)明專利經(jīng)過了實質(zhì)審查，穩(wěn)定性相對較高。鑒于服務(wù)機器人相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品在應(yīng)用場合深度和廣度較大，從一定程度上對其技術(shù)的先進性和可靠性要求更高，所以技術(shù)的創(chuàng)新程度更高。目前該領(lǐng)域在中國的專利申請中有16085件是發(fā)明專利，幾乎占所有專利申請的54%;實用新型專利申請11682件，占中國區(qū)域總申請的39%;另外，鑒于服務(wù)機器人領(lǐng)域所涉及的專利多以技術(shù)方案的改進為主，故外觀設(shè)計相關(guān)的專利申請數(shù)量較少，占比僅保持在7%左右。從專利類型占比變化圖可以進一步看出，1985-1992年間，專利類型主要以發(fā)明和實用新型為主，7年間只有1件外觀設(shè)計方面的專利申請;而從1993年至今的25年間，除少數(shù)年份實用新型數(shù)量略高于發(fā)明專利數(shù)量外，絕大多數(shù)年份，尤其是2002年以后，發(fā)明專利申請的數(shù)量均高于實用新型申請數(shù)量?？梢姡诜?wù)機器人領(lǐng)域?qū)夹g(shù)創(chuàng)新穩(wěn)定性始終具備非常高的要求， 專利申請人盡可能地選擇利用發(fā)明的形式實現(xiàn)對其技術(shù)的保護。

圖7是對中國區(qū)域內(nèi)申請的服務(wù)機器人技術(shù)來源地信息進行了統(tǒng)計和分析，涵蓋來源地域構(gòu)成數(shù)量以及主要專利來源地組成兩項指標。從服務(wù)機器人中國專利來源地域構(gòu)成排名分析可知，來自中國本土的專利申請數(shù)量達到27621件，幾乎為國外來華布局專利數(shù)量的12.4倍，故目前在中國區(qū)域內(nèi)，專利申請人的來源還是以中國本土申請人為主。從來源地的具體組成角度進一步看，在中國本土區(qū)域內(nèi)，來自廣東省的專利申請優(yōu)勢明顯，數(shù)量達到了5868件，總量幾乎占據(jù)全部中國本土申請數(shù)量的21.2%，技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢明顯;而國外來華的申請人區(qū)域構(gòu)成排名中，主要涵蓋的是美國、日本、韓國、德國、荷蘭以及法國等6個國家，其中數(shù)量優(yōu)勢最為明顯的是美國和日本的創(chuàng)新主體，兩者合計占了國外來華總申請數(shù)量的近 66.3%?？梢?，美國和日本作為目前機器人行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)輸出國，其區(qū)域內(nèi)的創(chuàng)新主體也積極將中國區(qū)域作為專利布局的重點。

圖8主要是對中國區(qū)域內(nèi)服務(wù)機器人領(lǐng)域的法律狀態(tài)進行統(tǒng)計和分析，分析指標涵蓋專利法律狀態(tài)在整體范圍中的占比情況。從中國區(qū)域內(nèi)服務(wù)機器人專利法律狀態(tài)構(gòu)成圖中可知，此技術(shù)領(lǐng)域涉及的有效專利共計13694件，占總體申請量的 45.9%，而處于在審狀態(tài)的專利數(shù)量為9712件，所占比例達到32.5%。而有效專利較高的占比，從一定程度上也反映出目前在中國區(qū)域內(nèi)，申請主體對于此領(lǐng)域?qū)＠木S持意愿更強，技術(shù)水平以及此技術(shù)相應(yīng)的經(jīng)濟價值更高。

圖9主要是對中國區(qū)域內(nèi)服務(wù)機器人領(lǐng)域各二級分支的技術(shù)情況進行統(tǒng)計和分析，涵蓋每個分支專利申請的數(shù)量情況及其申請的類型分布。從中國區(qū)域內(nèi)服務(wù)機器人技術(shù)分支的專利申請及類型分析圖可以看出，目前無人機和醫(yī)用機器人行業(yè)專利申請的數(shù)量較高，兩者合計占據(jù)中國區(qū)域總數(shù)量的70.2%，技術(shù)創(chuàng)新的活躍度更高;而清潔機器人和娛樂機器人的專利申請數(shù)量分別為3654件和3228件，占比分別達到了12.2%和10.8%，反映出這兩個分支的技術(shù)創(chuàng)新能力比較接近。而進一步分析各二級分支中的專利類型占比情況，可以看出，目前只有娛樂機器人和陪伴機器人中外觀設(shè)計專利的比重較大，其他的技術(shù)分支大部分是發(fā)明數(shù)量的占比更大，尤其是無人機、醫(yī)用機器人以及仿生機器人等領(lǐng)域，發(fā)明專利申請的占比分別達到53.1%、72.7%以及61.8%，顯示出了更高的技術(shù)研發(fā)水平與可靠性。

圖10主要是對中國區(qū)域內(nèi)服務(wù)機器人領(lǐng)域申請人的類型進行統(tǒng)計，讓企業(yè)更加清楚地掌握技術(shù)創(chuàng)新的主體構(gòu)成，以便更有效地制定自身的專利策略。目前，中國區(qū)域內(nèi)的申請主體集中于企業(yè)，企業(yè)專利申請人17773家，幾乎占全體申請人近 60%的份額，其次是來自大專院校以及個人性質(zhì)的申請人，分別占22%和16%。 所以，在服務(wù)機器人領(lǐng)域，中國主要“以產(chǎn)促學(xué)”的技術(shù)研究形式，加強對重點企業(yè)機構(gòu)和研究院校的關(guān)注是比較合適的策略。

表1是對中國區(qū)域內(nèi)服務(wù)機器人領(lǐng)域的主要申請人情況進行統(tǒng)計，涵蓋主要申請人TOP10、國內(nèi)企業(yè)TOP10以及研究機構(gòu)TOP10等，使客戶更清晰地把握此領(lǐng)域主要研發(fā)企業(yè)和機構(gòu)的總體特點，以便為企業(yè)參與技術(shù)競爭和交流、拓展市場空間提供參考。

從此領(lǐng)域的主要專利申請人TOP10 排名情況來看，申請主體的類型構(gòu)成涵蓋高校和企業(yè)兩大類。其中，由于高校是以科研為主的機構(gòu)，在研發(fā)重點上涵蓋的內(nèi)容更廣，在服務(wù)機器人領(lǐng)域主要的技術(shù)分支均有涉及，而且高校對相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)原理性和實驗性的研究也較為重視;企業(yè)性質(zhì)的機構(gòu)由于產(chǎn)品生產(chǎn)的限制，故在關(guān)注重點中主要以自身產(chǎn)品為出發(fā)點，進行針對性的研究。另外，企業(yè)在研究環(huán)節(jié)設(shè)置上更注重將研究成果轉(zhuǎn)化成新產(chǎn)品、新工藝和新生產(chǎn)方式，研發(fā)環(huán)節(jié)較為直接。

從具體申請人情況進一步來看，目前，在中國區(qū)域內(nèi)布局專利最多的是美國伊西康公司，專利申請數(shù)量達到394件，全部集中在醫(yī)用機器人領(lǐng)域，從研發(fā)實力上看，發(fā)明人數(shù)有461人，且未與其他機構(gòu)進行技術(shù)的合作研發(fā)，說明美國伊西康公司的研發(fā)實力較強、更注意擴大和保持自身技術(shù)的保護范圍;排名次位的是易瓦特科技股份公司，專利申請數(shù)量為371件，易瓦特是國內(nèi)專業(yè)的無人機生產(chǎn)廠商，其全部的研發(fā)集中在無人機行業(yè)。而且，鑒于易瓦特科技股份公司成立于2010年，其申請占比全部集中在近十年。

分析此領(lǐng)域的主要企業(yè)類申請人的TOP10排名情況可以看到：從申請人的研發(fā)側(cè)重點角度看，企業(yè)類申請人著重于從自身產(chǎn)品定位出發(fā)，進行技術(shù)創(chuàng)新活動的展開，所以這些申請人的研發(fā)內(nèi)容大部分呈現(xiàn)出一定的側(cè)重性，例如美國伊西康公司和直覺外科手術(shù)公司兩家醫(yī)學(xué)類申請人只在醫(yī)用機器人領(lǐng)域進行了專利的布局，易瓦特和大疆的主要產(chǎn)品是無人機，故其專利也集中在了此領(lǐng)域。其次從合作角度看，由于市場競爭性的考慮，大部分的企業(yè)類申請人在研發(fā)時并未采用外部合作的方式，而是利用“獨立研發(fā)、獨立申請”的策略。

表3是此領(lǐng)域的主要研究機構(gòu)類申請人的TOP10排名情況。首先從研究機構(gòu)的性質(zhì)看，這些主要申請人都出自大專院校，暫未涉及科研院所類申請人。其次從研發(fā)側(cè)重點角度看，由于研究機構(gòu)是構(gòu)成“產(chǎn)學(xué)研”的基本元素，更注重技術(shù)的原理性和實驗性研究，所以其研發(fā)的側(cè)重內(nèi)容涉及得更為廣泛。最后從外部合作角度看，絕大多數(shù)此類申請人都采取了與外部機構(gòu)合作進行研發(fā)的方式。

參考文獻：

[1]https：//ifr.org/downloads/press/Executive_Summary_WR_Service_Robots_2017_1.pdf

[2]https：//opco2.bluematrix.com/docs/pdf/f575f437-34af-450a-82a3-41d922fae1be.pdf

說明：

本報告所有數(shù)據(jù)檢索的截止日期（包括圖表中涉及到的截止日期）均為截至2017年12月。

（本文授權(quán)整理自知識產(chǎn)權(quán)出版社有限責(zé)任公司和i智庫出版的《機器人產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)分析評議報告》）