装配机器人全球与中国专利分析

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常用的装配机器人主要有可编程通用装配操作手（Programmable Universal Manipula-tor for Assembly，即 PUMA 机器人）和平面双关节型机器人（Selective Compliance Assembly Robot Arm，即 SCARA 机器人）两种类型。

PUMA 机器人：美国 Unimation 公司1977年研制的 PUMA 是一种计算机控制的多关节装配机器人，一般有5或6个自由度，即腰、肩、肘的回转以及手腕的弯曲、旋转和扭转等功能。其控制系统由微型计算机、伺服系统、输入输出系统和外部设备组成。采用 VAL II 作为编程语言，VAL 具有连续轨迹运动和矩阵变换的功能，例如语句“APPRO PART，50”表示手部运动到 PART 上方50mm 处。

SCARA 机器人：大量的装配作业是垂直向下的，它要求手爪的水平（X，Y）移动有较大的柔顺性，以补偿位置误差。而垂直（Z）移动以及绕水平轴转动则有较大的刚性，以便准确有力地装配。另外还要求绕Z 轴转动有较大的柔顺性，以便于键或花键配合。日本山梨大学研制出 SCARA 机器人，它的结构特点满足了上述要求。其控制系统也比较简单，如 SR-3000 机器人采用微处理机对θ1、θ2、Z 三轴（直流伺服电机）实现半闭环控制，对 s 轴（步进电机）进行开环控制。编程语言采用与 BASIC 相近的 SERF。最新版本 Level4 具有坐标变换、直线和圆弧插补、任意速度设定、以文字命名的子程序以及检错等功能。SCARA 机器人是目前应用较多的类型之一。

装配机器人主要用于各种电器制造（包括家用电器，如电视机、录音机、洗衣机、电冰箱、吸尘器）、小型电机、汽车及其部件、计算机、玩具、机电产品及其组件的装配等方面。

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全球专利分析

图1 装配机器人全球专利申请趋势图

如图1所示，装配机器人全球专利申请量为4916件，总体来说，装配机器人的专利申请量呈现不断增长的趋势。1998年至2010年期间，专利申请量增长较为缓慢，近年来随时装配机器人技术的不断发展，装配机器人的专利申请增长迅速，由2010年的241件增加到2015年433件，达到峰值，2016及2017由于公开不充分不做分析。

图2 装配机器人全球专利权人排名图

图2为装配机器人全球专利申请人排名，排在第一名的是日立，专利申请量为82件，排在第二名的是北京上美恩，专利申请量为52件，佳能、Q2100和直观外科手术并列排名第三，均申请了51件专利。

图3 装配机器人全球发明人排名图

如图3，装配机器人全球专利发明人排名第一的是中国发明人金智峰，共申请了52件专利，排名第二的是美国发明人 FOREMAN, JOHN T.，共申请了34件专利，随后是 POWERS, GALEN R. 和 LATTIS, MATTHEW C. 等人。

图4 装配机器人全球IPC排名图

如图4，装配机器人全球专利申请 IPC 排行中，排在第一位的是 H01L21/677，申请量为232件，排在第二位的是 B23P21/00，申请量为226件，排在第三位的是 B25J9/16，申请量为184件。H01L21/677、B23P21/00 和 B25J9/16 的具体含义如表1所示。

表1 H01L21/677、B23P21/00和B25J9/16的含义

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中国专利分析

图5 装配机器人中国专利申请趋势图

如图5，装配机器人中国专利申请总量为1174件，中国关于装配机器人的专利申请始于1997年，申请人为北京航空航天大学和北京工业大学，从1998年至2011年间，中国关于装配机器人技术的专利申请数量不多，每年的专利申请量都在50件以下，从2012年开始，中国关于装配机器人的专利开始增加，专利申请量在2016年达到峰值284件，说明该技术在中国处于技术发展期。

图6 装配机器人中国专利权人排名图

如图6，在中国地区，专利申请量排名第一的申请人为北京上恩美，申请量为52件，排名第二的是中国科学院沈阳自动化研究所，申请量为18件，安川电机的专利申请量排名第三，共申请了15件专利。

图7 装配机器人中国发明人排名图

如图7，装配机器人中国专利发明人申请量排名第一的是金智峰，共申请了52件专利，梁启明和郑祥模并列排名第二，专利申请量均为13件。

图8 装配机器人中国IPC分类排名图

如图8，装配机器人中国专利申请 IPC 排行中，排在第一位的是 B23P21/00，申请量为137件，排在第二位的是 B23P19/00，申请量为70件。B23P21/00 的含义为：用于将多种不同的部件装配成为组合单元的机械，有或没有这些部件的预先或后继操作，如有程序控制；B23P19/00 的含义为：用于把金属零件或制品或金属零件与非金属零件的简单装配或拆卸的机械，不论是否有变形；其所用的但不包含在其他小类的工具或设备。

图9 装配机器人广东省专利申请趋势图

如图9，广东省装配机器人相关专利申请162件，广东省从2004年开始有装配机器人专利申请，申请量为3件，2004年至2011年间，申请量并不多，每年的申请量均在10件以下，2012年专利申请量增长至10件，近几年的专利申请有增长的趋势。

图10 装配机器人广东省专利权人排名图

如图10，广东省装配机器人专利申请人排名中，排名第一的是鸿海精密工业股份有限公司，申请量为10件，排名第二位的是格兰达技术(深圳)有限公司，申请量为8件，东莞龙昌数码科技有限公司排名第三，共申请了6件专利。

图11 装配机器人东莞市专利申请趋势图

图11示出了装配机器人东莞市专利申请趋势情况，东莞市装配机器人相关专利申请一共37件，东莞从2004年开始装配机器人的专利申请，2004年到2013年期间，专利申请量较少，2013年到2016年，专利申请量快速增长，并在2016年达到峰值16件。

图12 装配机器人东莞市专利权人排名图

图12示出了装配机器人东莞市专利权人排名情况，排名第一的是东莞龙昌数码科技有限公司，共申请了6件专利，广东造裕智能装配机器人有限公司和东莞市顺林模型礼品股份有限公司并列排名第二，专利申请量均为3件。

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小结

装配机器人在全球的专利布局并不多，只有4916件，全球专利布局的时间比较早，在上个世纪70年代至80年代就有相应专利布局，而近些年有增长的趋势，在全球的专利竞争局面上，中国的申请人和发明人在数量上并不占劣势，中国地区关于装配机器人的专利申请数量也有1174件，近几年呈现递增的趋势，广东省装配机器人的专利申请量为143件，其中东莞市占51件，从整体专利布局来看，装配机器人的相关专利申请并不密集，还有很大的布局空间，尤其东莞市的相关专利申请量不多，掌握新技术的厂家应把握住技术发展期的机遇积极申请专利，以利于其占有好的市场位置与技术高地。