地面清洁智能专家：家用吸尘器专利技术分析（第二期）

图1 全球吸尘器专利申请分布

由图1可知，吸尘器专利申请在中国境内最为密集，其次是日本，这两个国家可以列入第一阶梯，美国属于第二阶梯，加拿大、英国、德国、澳大利亚和韩国都在其后。虽然，中国吸尘器行业起步较晚，但发展势头较猛，在中国专利制度建立前就已经有了二十多年的技术积累。20世纪末，中国主要以上海、苏州等长三角地区的吸尘器企业引领国产吸尘器发展，21世纪普及的人工智能、互联网技术推动吸尘器智能化演变，逐步吸引了国内更多的企业将目光投向吸尘器领域。1998年，刚创立的泰怡凯机器人科技（苏州）有限公司（现名：科沃斯机器人科技（苏州）有限公司），就朝着人工智能吸尘器的技术路线开展钻研创新，与浙江大学共同研发了“障碍识别方法”技术，并于2002年提交名为 “自动吸尘器的可清扫区域和障碍物区域的识别方法（CN02137830.4）”的发明专利申请并获得授权。该专利技术克服了当时国内外自动吸尘器有部分区域漏扫的问题。随后，泰怡凯继续拓展自动吸尘器的功能，并在2004年提交的发明专利申请“自动吸尘器与充电座的对接方法（CN200410014011.1）”，该专利技术可以实现自动对接。可见，泰怡凯在本世纪头几年，已经开始在自动吸尘器的“可清扫区域识别”、“障碍物区域识别”和“与充电座对接”等方面进行了深入的研发和专利布局。而另一个国产知名品牌“小狗”吸尘器，1999年在北京创立，主要在商业模式方面的创新，基于互联网电子商务模式为消费者提供商品和服务，直到 2017年左右，开始专注于吸尘器的智能化技术创新，如2017年提交的发明专利申请“一种扫地机器人集尘过滤装置智能检测方法（CN201710252542.1）”公开了“集尘过滤装置检测方法”，而同年提交的发明专利申请“一种扫地机器人区域清扫图像控制方法（CN201710224096.3）”则公开了“区域清扫图像控制方法”。可见，小狗吸尘器在智能检测和区域识别技术创新方面也有所发力和专利布局。

日本吸尘器领域的专利申请量仅次于中国，拥有着全球知名的行业龙头企业，如松下、三菱、东芝、夏普等跨国企业，都在20世纪时就进入吸尘器领域。1931年，东芝发售日本第一台“竖立型真空吸尘器”；1954年，松下发售“手提式吸尘器MC-1”，1982年发售日本首个“卧式纸袋式吸尘器”，1988年发售全球首个具有侦测地面垃圾信号功能的“卧式吸尘器”。日本跨国集团在吸尘器市场方面涉足早，也占据较大的市场份额，因而十分重视专利布局。以松下集团为例，1983年和1984年就提交了多件“电动吸尘器”相关的发明专利申请，并围绕这些关键核心专利随后陆续提交多件相关的结构或部件类外围申请，比如“电动吸尘器的结构（JP59248414）”、“用于电动吸尘器的灰尘收集箱（JP59210771）”、“电动吸尘器的地板喷嘴（JP59210836）”、“电动吸尘器的脚轮（JP59194223）”、“用于电动吸尘器的风机（JP59195029）”、“电动吸尘器的过滤装置（JP59189069）”、“电动吸尘器的安全装置（JP59189068）”等。可见松下集团早在上世纪下半叶就开始强化吸尘器的专利保护，从核心专利到外围专利均已进行了专利布局。

美国和英国都是最早介入吸尘器领域的国家之一。作为全球最早研究吸尘器的国家，美国拥有深耕吸尘器行业近百年的胡佛（Hoover）公司等知名的全球跨国实力企业。胡佛（Hoover）公司是较早开发如今常用的干湿两用真空吸尘器，早在1987年就提交了一件名为 “干湿两用真空吸尘器（US07126021）”的发明专利申请。在这之前，大型干湿两用吸尘器对小的过滤面积无法提供良好的过滤能力，而小型干湿两用吸尘器又容易在短时间内阻塞或无法处理大片面积，而US07126021专利技术则提供了一种新的改进的干湿两用真空吸尘器，很好的解决了上述问题，为家用吸尘器面对“干湿”的家庭环境提供了新的功能方向。随后，胡佛（Hoover）公司在原“干湿”吸尘器技术基础上，开展了技术改进，比如设置两个独立的、分别接收和保留干碎屑和液体的容纳罐，并在1993年提交了该改进技术的“干湿两用真空吸尘器（US08007982）”发明专利申请，2001年针对“可选择性用升高喷嘴组件对地板进行干清洁模式或用降低的喷嘴组件对地板进行湿清洁模式以收集和拾取混合在一起的地板中的污物”这一技术内容，提交了一件名为“湿/干地板清洁单元和清洁方法（US09956297）”的发明专利申请。可见，美国胡佛（Hoover）公司在“干湿两用”吸尘器方面持续投入研发和技术改进。

早在1901年，英国胡伯特•布斯（Hubert Booth）就已研发出世界首台由电机驱动的真空吸尘器。1983年，英国发明家詹姆斯•戴森（James Dyson）研制出具有双气旋系统的吸尘器，打破了美国胡佛（Hoover）公司长期垄断吸尘器市场的境况，并在1993年创立了自己的工厂和研发中心，此后围绕双气旋吸尘器继续改进，1994年提交的发明专利申请“护罩和包括该护罩的旋风清洁装置（GB9426287）”公开了一种改进的护罩与双气旋吸尘器结合可提高双气旋吸尘器的整体性能，2014年发明专利申请“真空吸尘器（GB1411749）”技术改善了以前的双气旋吸尘器在使用大流量模式时可能会导致二级气旋分离器变得阻塞的情况，2015年申请的发明专利“分离装置（GB1511538）”技术则提供了一种包括气旋分离器和再生过滤器的分离装置，改善了在这之前的过滤器通常会随着时间的推移而被截留的灰尘堵塞的问题。由此可见，詹姆斯•戴森（James Dyson）自发明了双气旋吸尘器以来，便围绕着该产品不断改进技术和结构。

此外，韩国三星、乐金等大型集团在吸尘器行业的发展也不容忽视。三星集团在上世纪90年代进入吸尘器领域，刚开始主要以吸尘器部件为主，如1991年提交了“用于真空吸尘器的安装有叶轮装置的电机（KR2019910020399）”、“用于真空吸尘器的电动机（KR2019910011116）”、“真空吸尘器的叶轮（KR2019910011248）”等实用新型专利，进入21世纪开始将人工智能技术应用在真空吸尘器上面，如2003年提交了“一种用于机器人吸尘器位置标记的检测方法和及应用此检测方法的机器人吸尘器（KR1020030007927）”的发明专利申请，2004年针对用于校正机器人吸尘器行进路径规划技术提交了“机器人吸尘器的陀螺仪传感器校正方法（KR1020040081201）”的发明专利申请，2008年提交的发明专利申请“无线吸尘器（KR1020080023947）”则提供了一种具有可再充电的无线电源线的吸尘器。

德国百年家族企业福维克在1929年推出世界上第一台直立式吸尘器，进入21世纪后也在吸尘器领域引入人工智能技术。2003年，福维克公司便提交了一件能让自动吸尘器的检测更加灵敏的发明专利申请DE10357636，改善自动吸尘器在检测物体并规划行进路径时容易受地板的不平整、起伏结构和加速、转弯时引起的震动等因素干扰而导致检测不够精准的缺陷。

由此可见，国外大型跨国集团在吸尘器领域的技术创新和积累比较深厚，尤其是其专利布局对我国企业的技术创新和市场行为会产生影响。

图2 中国吸尘器专利申请省市分布

从图2可知，国内吸尘器专利申请主要集中在江苏、广东和浙江等东部及南部沿海地区，其次是北京、天津、山东等地区。其中，江苏的专利申请量排名第一，是国内最早发展吸尘器行业的省份之一，其吸尘器技术创新的主要力量来源于苏州，“春花牌”吸尘器就诞生于苏州长江五金厂。1979年，苏州长江五金厂就研发生产出吸尘刷窗机、吸尘打蜡机等吸尘器产品，填补了国内吸尘器行业的产品空白，后来历经改组、合并，先后改名为苏州市家用电器一厂、苏州吸尘器厂、苏州春花吸尘器总厂、苏州春花电器股份有限公司。2005年，美的与江苏春花电器集团股份有限公司合资组建了江苏美的春花电器股份有限公司（以下简称美的春花），美的也在江苏建立了江苏美的清洁电器股份有限公司（以下简称江苏美的）。卧式吸尘器便是美的春花的品牌产品之一。2011年，美的春花提交的“卧式吸尘器（CN201110270487.1）” 发明专利申请，其技术改善了由于气道短和电机振动所导致的噪声大的问题。江苏美的也推出了以“扫地机器人”为主要清洁电器的品牌产品，2014年针对扫地机器人进行了专利布局，提交了发明专利申请“扫地机器人（CN201410627762.4）”，并围绕扫地机器人的相关技术先后提交发明专利申请“扫地机器人及其尘盒组件（CN201410221692.2）”、“扫地机器人回充电系统及其回充控制方法（CN201510810284.5）”、“扫地机器人及其的灰尘压缩控制装置和方法（CN201510228928.X）”、“扫地机器人及其的滚刷清洁装置（CN201510227962.5）”、“用于扫地机器人的驱动轮组件（CN201610115132.8）”、“检测组件、扫地机器人及检测其行走路况的方法和系统（CN201711479840.0）”等。而以吸尘器高速整流子电机为核心技术的莱克电气公司，以及创立伊始就走智能吸尘器路线、科技创新力强劲的科沃斯公司，这两家强实力的国产吸尘器品牌厂商也设立在苏州市。

图3 广东省吸尘器专利申请地级市分布

图4 广东省内吸尘器专利主要申请人

由图3可知，广东省吸尘器专利申请主要集中在深圳、珠海、佛山和广州等珠三角地区，其中深圳的专利申请量最为密集，其次是珠海、佛山等地区。前10名广东申请人中，深企业4名、佛山企业3名（如图4所示）。此外，尽管美的是“粤家电”品牌，但由于美的吸尘器产品，主要是江苏美的进行研发和生产，因此广东省内美的吸尘器的专利申请量相对较少。深圳吸尘器行业相比其他城市而言，虽然起步较晚，但技术创新力强劲，且主要以吸尘器人工智能化为主，领军企业如2005年成立的深圳市银星智能科技股份有限公司（以下简称银星智能）专注智能吸尘器系列产品的研发制造，承担了国家火炬计划“智能型家庭服务机器人”项目，所研发的技术主要涉及“通过规划清洁机器人的行进路径而提高清扫效率”。早在2010年，银星智能与深圳先进技术研究院合作研发“清洁机器人及其清扫方法（CN201010106562.6）”的技术，随后银星智能继续深耕在“路径规划及检测”技术的创新和改进，比如2012年提交的发明专利申请“一种采用智能手机导航的清扫机器人及其导航清扫方法（CN201210337637.0）”，2014年的“智能扫地机器人及其控制方法（CN201410752775.4）”，2020年的“一种目标障碍物的检测方法、装置和机器人（CN202010278757.2）”等，在终端导航、智能控制、障碍检测等技术领域均开展了研发和专利积累。佛山素有“中国家电之都”美誉，拥有代表性吸尘器企业如美的、小熊电器、德尔玛等。而珠海格力也在2016年开始布局吸尘器领域的专利，经过近几年的研发投入，现已布局了数百件专利申请，涉及的智能化技术如发明专利申请“移动机器人及其的控制方法、装置和计算机可读介质（CN202011138468.9）”技术，可改善由于每个家庭户型不同而无法完全发挥家用清洁机器人快速清扫功能的现有技术的缺点。