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协作机器人如何通过专利争夺新兴市场

作者:智信禾

时间:2024-05-15

当地时间2024年1月9日,国际消费电子展(CES 2024)在美国拉斯维加斯拉开帷幕。这场盛会吸引了超13万的观众前来参观,汇聚了超4000家的参展商,展示了人工智能、汽车技术、机器人研发以及混合现实(MR,包括AR/VR)等领域的最新创新与突破。

 

在这场国际盛会上,中国企业的身影也格外引人注目。其中,国内龙头家庭机器人品牌科沃斯、足式机器人行业领军者宇树科技以及超轻量仿人机械臂引领者睿尔曼智能等公司,均展示了他们在机器人领域的前沿科研成果。

 

虽然近年来全球经济面临复杂多变的挑战,工业机器人市场的增速有所放缓,但前景仍然十分乐观。预计该市场将持续迅猛扩张,从2024年的19亿美元直至2030年达到118亿美元的规模。这期间,其复合增长率将高达35.2%,显示出强劲的增长势头。

 

在中国,由于经济波动和人口老龄化带来的劳动力成本上升等挑战的存在,协作机器人市场保持着良好的增长势头。预计2024年中国协作机器人市场将维持34.2%的增长率,并且至2026年,复合增长率将超过30%,显示出中国在该领域的持续高速增长态势。


图1 协作机器人正在进行按摩工作

 

推动协作机器人市场增长包含多方面的因素,其中,主要因素是协作机器人比传统工业机器人系统具有更丰富的场景应用需求。在场景应用需求的限制下,协作机器人相较于传统工业机器人,需要具备更灵活的环境感知、移动等能力,才能便于普通化、家庭化的应用。

 

图2 协作机器人与传统工业机器人的对比

数据来源:中国协作机器人行业发展趋势分析与未来投资研究报告(2023-2030年)

 

协作机器人产业链包含上游零部件、中游协作机器人本体以及下游集成应用,产业链中的各环节相互依存、相互促进,共同推动了协作机器人产业的发展。

 


图3 协作机器人行业产业链示意图

 

相较于传统工业机器人需要与人分开执行工作的工作特性,协作机器人凭借着灵活感知能力、关节力矩传感器、伺服驱动、安全控制器等技术的优势,具备高安全性、易操作、易维护、部署灵活等特点,被广泛应用于医疗服务、智慧家居、智慧养老等场景;即协作机器人不仅可以是生产线上可以与人并肩工作的机器人,还可以是直接服务于人类的服务机器人。协作机器人在不同场景下的具体应用,都需要相关技术的支持。

 

为了保证企业自主研发的协作机器人产品以及技术得到更好的保障,以专利的方式进行保护是一种很好的选择。通过专利申请,企业可以保护自己的创新成果不被他人模仿,还可以在新兴市场中更容易形成技术壁垒,阻止竞争对手进入,进而提升市场份额和盈利能力。同时,专利权也可以作为企业的重要资产,可以增强企业的整体竞争力。在新兴市场中,拥有专利权的企业往往更容易吸引投资者的关注和资金支持;并且,拥有专利权的企业往往被视为技术领先、创新能力强的代表,这有助于提升企业形象和品牌价值,吸引更多消费者和客户。此外,专利权还可以作为企业与其他企业或机构建立合作伙伴关系的重要筹码,共同开发新市场。

 

图4 全球协作机器人领域专利申请趋势

注:仅统计关键词“协作机器人”

 

上图展示了全球近二十年与协作机器人相关的专利申请数量和申请趋势。整体专利申请量呈现增长趋势,从2015年起,中国协作机器人相关专利的申请数量迅速增长,增速远超其他国家。

 

其中,丹麦优傲机器人(UR)作为协作机器人技术领先企业,于2008年推出了全球首台商用协作机器人,并在2007年就着手针对协作机器人的关节机构进行了专利保护,后续研发过程中,在丹麦、中国、美国、欧盟、欧专局、英国、日本、韩国等国家及地区也进行了充分的专利布局。

 

在工业机器人领域有着突出表现的企业,在协作机器人方面也有不俗的表现。2012年至2015年之间,工业机器人四大家族(库卡、ABB、发那科、安川)相继推出协作机器人产品,由于四大家族对于工业机器人领域有着深厚的积累,因此在进行协作机器人研究时,主要针对两者的核心区别技术进行挖掘,如智能感知技术、自主认知技术、人机交互等方面,并在中国、美国、日本等存在巨大消费市场的国家进行了相关专利布局。

 

2015年起,中国研发协作机器人的公司不断涌现,相关技术逐年发展,专利申请的数量也从每年个位数的增长递增至每年三位数的增长。在协作机器人应用需求不断增加的情况下,相关技术的也在不断革新。

 


图5 遨博智能技术构成功效图

 

2015年遨博(北京)智能科技有限公司成立,成为我国首家致力于协作机器人研发、生产和销售的企业,同年10月,第二代遨博智能协作机器人AUBO-i5全球发售,是具有核心自主知识产权的轻型协作机器人。至今的9年时间内,遨博公司共布局专利约400件,值得一提的是,由于四大家族在机器人本体制造方面具有垄断性优势,遨博为更好保护自身设计并占有市场,在机器人关节的密封结构、拧紧装置、底盘防碰撞机构等周边技术细节,进行了大量差异性专利布局。

 

虽然协作机器人技术处于迅猛发展的阶段,但由于整体价格较高,中小型企业、公共服务机构、普通消费者等消费群体无法负担高额的费用,影响协作机器人真正走入普通人的生活。

 

而在今年睿尔曼智能科技有限公司的春季新品发布会上,其推出的新品机械臂GEN72的售价仅为9980元,开启了协作机器人的千元级时代。睿尔曼在超轻量仿人机械臂的控制器、驱动器、电机、减速器四大核心零部件均取得革命性突破,并打造出拥有完全自主知识产权的超轻量仿人机械臂。其在本土专利布局近百件,并且,在谐波减速器、伺服驱动器、机械臂控制器等公司实际的研究成果方面,均进行了相关的专利布局,并结合应用场景,对协作机器人的智能感知和碰撞检测等核心技术进行了专利申请,对研发成果进行了全面保护。

 


图6 中外协作机器人知名品牌

 

目前我国企业对于协作机器人专利在海外的布局仍然较少,在已存在较多海外市场或存在较大海外市场潜力的背景下,国内企业需要开始注重协作机器人在海外的布局,以保护相关技术在国外的权利,减少不必要的风险。

 

当前协作机器人需要利用专利进行保护,并且专利布局也需要向海外拓展。除了需要投入更多精力,把创新做到极致,还需要通过知识产权的方式在世界范围内呈现出来,才能做到对协作机器人技术较为全面的保护,通过专利帮助中国协作机器人企业争夺新兴市场,提升中国协作机器人在全球市场中的地位。