澳门新葡萄京核心专利缺失 我国工业机器人产业发展还需加把劲儿

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【机械网】讯  机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”,是衡量一个国家创新能力和产业竞争力的重要标志,尤其是工业机器人已经成为世界各国在高科技竞争中的焦点、热点和战略制高点。近年来,我国工业机器人消费市场繁荣发展,自2013年起,我国已经连续6年成为工业机器人第一大消费国。截至2017年底,全国机器人相关企业也已达到6500多家。gongyejiqiren(资料图片来源互联网)  然而,与繁荣的市场景象相对应的却是我国工业机器人生产“重量不重质”的现状依然突出,核心专利缺失、自主创新能力不高等问题一直制约着我国工业机器人产业的高质量发展。如何在国外巨头企业占据绝对优势的情况下顺利突围,成为摆在行业发展面前的难题。对此,专家表示,推进机器人产业发展是一项长期、系统的工程,还需国内各方协同发力,围绕核心关键技术开展持续研发与专利布局,加强科技成果的产业化应用,助推产业的创新发展。  国内市场繁荣  随着人口红利的逐步消失,大力发展工业机器人已经成为各国政府和企业的共识,工业机器人作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业,对未来生产和社会发展的作用愈加重要。  据了解,工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人,在工业生产加工过程中可通过自动控制来代替人类执行某些单调、频繁和重复的长时间作业,主要包括焊接机器人、搬运机器人、码垛机器人、包装机器人、喷涂机器人、切割机器人和净室机器人。目前,工业机器人在汽车、金属制品、电子、橡胶及塑料等行业已经取得了广泛应用。  近年来,随着国家及地方支持政策陆续出台,我国工业机器人市场呈现出繁荣发展的业态。由中国电子学会发布的《中国机器人产业发展报告(2018年)》(下称《报告》)显示,我国机器人市场进入高速增长期,在工业机器人领域连续6年成为全球第一大应用市场,约占全球市场份额的1/3。2018年,全球机器人市场规模将达到298.2亿美元,工业机器人达168.2亿美元;我国机器人市场规模将达到87.4亿美元,工业机器人达62.3亿美元。  然而,在庞大的市场需求下,工业机器人市场却牢牢被国外巨头企业占据。据平安证券发布的《工业机器人产业链大起底,国产品牌于大浪潮中崛起》报告显示,2016年,工业机器人的“四大家族”发那科、ABB、安川、库卡占据了全球58%的市场份额,其他国际品牌也分别在全球有超过4%的份额。相比之下,国内机器人在全球市场占有率较低,合计9.7%。在我国,“四大家族”占据了国内57.4%的市场份额,国产品牌只有32.8%,不过相比2015年的25%,国产机器人已经取得了长足的进步。  新松机器人自动化股份有限公司总裁曲道奎指出,我国机器人产品存在应用低端化现象,绝大多数国产机器人还主要应用于搬运、码垛等低端领域,在多自由度机器人、交互型机器人、全自主移动机器人等领域成果不明显。另有业内专家指出,由于精密减速机、控制器、伺服系统以及高性能驱动器等关键零部件核心技术不足,国产自主品牌工业机器人产品整体上仍处于价值链的中低端水平,例如在高端、技术复杂的六轴以上多关节机器人领域,国外公司占据了我国机器人市场约90%的份额。  核心专利缺失  自主创新能力不强、核心部件长期依赖进口、产品以中低端为主、自主品牌认可度不高等问题已经成为我国机器人产业发展面临的困境。尤其在专利领域,核心专利缺失、国外企业专利壁垒高筑的现状是限制我国工业机器人产业高质量发展的又一阻碍。  深圳市机智联知识产权运营有限公司总经理吴平经过专利检索发现,截至目前,工业机器人领域的全球专利申请总量接近1.5万件(包括同族专利),其中中国专利申请约5000件,涉及的技术领域主要为机械手、控制与调解、简单装配或拆卸、传动装置、焊接或切割等。ABB、安川、发那科等国际巨头占据了绝对的专利优势,我国专利申请人主要有浙江大学、上海交通大学、大连理工大学、清华大学、中科院沈阳自动化所等高校和科研机构,排名前列的专利申请人中企业仅有鸿海精密工业股份有限公司、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、浙江恒丰泰减速机制造有限公司、南京埃斯顿机器人工程有限公司等。“工业机器人的核心专利主要分布在美国、日本、德国、瑞典等国家,我国拥有的核心专利不足,与发达国家相比差距较大。”吴平表示,目前国内在工业机器人应用领域发展迅速,例如3C行业以及生物医疗行业对工业机器人应用提出新要求,该领域存在布局外围专利的空间。  此外,有学者在研究文章中指出,跨国巨头在华布局专利的强度逐步加大,2011年至2016年,发那科、安川、ABB等公司不仅在华专利申请量逐年提高,并且其专利布局领域侧重于高技术含量的关键领域。工业机器人三大关键零部件分别是减速器、伺服电机、控制器,上述跨国企业在上述三个关键技术领域的专利量分别为624件、448件、937件,分别占跨国企业在华专利申请量的15%、11%、22%,合计占比为48%。虽然我国是全球最大工业机器人销售市场,但约60%的市场被掌握了核心技术和专利的这些国外企业占据。  协同发力突围  《报告》显示,目前,我国工业机器人研发仍以突破机器人关键核心技术为首要目标,政、产、学、研、用通力配合,初步实现了控制器的国产化。国产工业机器人正逐步获得市场认可。我国已将突破机器人关键核心技术作为科技发展重要战略,国内厂商攻克了减速机、伺服控制、伺服电机等关键核心零部件领域的部分难题,核心零部件国产化的趋势逐渐显现。  此外,国内一些企业在工业机器人方面的自主研发水平和能力实现了长足进步。如,宝鸡秦川机器人生产的RV减速机已形成17种规格60多种速比的产品系列,年产突破万台;苏州绿的谐波减速器完成了2万小时的精度寿命测试,超过了国际机器人精度寿命要求的6000小时;中国运载火箭技术研究院以能自动清除太空垃圾的空间机械臂为原型,推出了国内首个面向环卫垃圾分拣领域的机器人,分拣率达93%,工作效率是传统人工分拣垃圾的8倍。  值得注意的是,虽然我国机器人产业获得了一定发展,但“小散弱”“重量不重质”的现状依然存在。如何在巨头林立的情况下实现产业突围依然是摆在行业发展面前的严峻问题。对此,《报告》建议,应加快构建面向全行业的国家级机器人创新中心。依托机器人重点领域技术研发机构和骨干企业牵头组建国家机器人创新中心,发挥行业骨干企业主导作用、中小企业协同配套作用、高校科研院所技术支撑作用、行业中介组织的保障服务作用,形成联合开发、优势互补、成果共享、风险共担的产、学、研协同创新机制,畅通科技成果转化和技术转移渠道。  在知识产权领域,业内也在谋求通过专利运营的方式来促进工业机器人行业的创新发展。广东省粤科国联知识产权投资运营基金发起成立了工业机器人专利池,希望通过此方式集聚产业创新资源、促进产业知识产权协同运用,助力产业创新发展。  “面对我国工业机器人企业的专利数量偏少、技术并不领先、核心专利缺失的情况,政府、产业联盟、企业、高校及科研院所还需协同发力,制定工业机器人关键核心零部件的技术开发路线,围绕全球工业机器人的技术热点寻求技术突破,积极探索企业与高校、科研院所的产学研合作体系,大力促进科技成果的产业化应用。”吴平表示。【打印】
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加强核心关键技术开展持续研发与专利布局

工业机器人巨头企业主要集中在日本、美国、德国等工业发达的国家,我国在工业机器人领域的研究主体早期主要集中在高校和科研院所,随着我国机器人市场的不断扩大,尤其是2013年跃居全球首位以来,越来越多的企业参与其中,并取得了不俗的成绩,国产机器人的市场份额也在不断扩大。

工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人,在工业生产加工过程中可通过自动控制来代替人类执行某些单调、频繁和重复的长时间作业,主要包括焊接机器人、搬运机器人、码垛机器人、包装机器人、喷涂机器人、切割机器人和净室机器人。目前,工业机器人在汽车、金属制品、电子、橡胶及塑料等行业已经取得了广泛应用。
机器人被誉为制造业皇冠顶端的明珠,是衡量一个国家创新能力和产业竞争力的重要标志,尤其是工业机器人已经成为世界各国在高科技竞争中的焦点、热点和战略制高点。近年来,我国工业机器人消费市场繁荣发展,自2013年起,我国已经连续6年成为工业机器人第一大消费国。截至2017年底,全国机器人相关企业也已达到6500多家。
然而,与繁荣的市场景象相对应的却是我国工业机器人生产重量不重质的现状依然突出,核心专利缺失、自主创新能力不高等问题一直制约着我国工业机器人产业的高质量发展。如何在国外巨头企业占据绝对优势的情况下顺利突围,成为摆在行业发展面前的难题。对此,推进机器人产业发展是一项长期、系统的工程,还需国内各方协同发力,围绕核心关键技术开展持续研发与专利布局,加强科技成果的产业化应用,助推产业的创新发展。
工业机器人:销量稳步增长,亚洲市场依然最具潜力
目前,工业机器人在汽车、金属制品、电子、橡胶及塑料等行业已经得到了广泛的应用。随着性能的不断提升,以及各种应用场景的不断明晰,据前瞻产业研究院发布的《工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》统计数据显示,2013年以来,工业机器人的市场规模正以年均12.1%的速度快速增长。到了2017年中国、韩国、日本、美国和德国等主要国家销售额总计约占全球销量的3/4,这些国家对工业自动化改造的需求激活了工业机器人市场,也使全球工业机器人使用密度大幅提升,目前在全球制造业领域,工业机器人使用密度已经达到78
台/万人。2017年全球工业机器人销售额达到154亿美元,其中亚洲销售额99.2亿美元,欧洲销售额29.3亿美元,北美地区销售额达到19.8亿美元。预计2018
年随着工业机器人进一步普及,工业机器人销售额将有望突破160亿美元,其中亚洲仍将是最大的销售市场。中国工业机器人市场被国外巨头企业占据
然而,在庞大的市场需求下,工业机器人市场却牢牢被国外巨头企业占据。2016年,工业机器人的四大家族发那科、ABB、安川、库卡占据了全球58%的市场份额,其他国际品牌也分别在全球有超过4%的份额。相比之下,国内机器人在全球市场占有率较低,合计9.7%。在我国,四大家族占据了国内57.4%的市场份额,国产品牌只有32.8%,不过相比2015年的25%,国产机器人已经取得了长足的进步。
我国机器人产品存在应用低端化现象,绝大多数国产机器人还主要应用于搬运、码垛等低端领域,在多自由度机器人、交互型机器人、全自主移动机器人等领域成果不明显。另有业内专家指出,由于精密减速机、控制器、伺服系统以及高性能驱动器等关键零部件核心技术不足,国产自主品牌工业机器人产品整体上仍处于价值链的中低端水平,例如在高端、技术复杂的六轴以上多关节机器人领域,国外公司占据了我国机器人市场约90%的份额。
核心专利缺失,自主创新能力不强
自主创新能力不强、核心部件长期依赖进口、产品以中低端为主、自主品牌认可度不高等问题已经成为我国机器人产业发展面临的困境。尤其在专利领域,核心专利缺失、国外企业专利壁垒高筑的现状是限制我国工业机器人产业高质量发展的又一阻碍。
截至目前,工业机器人领域的全球专利申请总量接近1.5万件(包括同族专利),其中中国专利申请约5000件,涉及的技术领域主要为机械手、控制与调解、简单装配或拆卸、传动装置、焊接或切割等。ABB、安川、发那科等国际巨头占据了绝对的专利优势。目前国内在工业机器人应用领域发展迅速,例如3C行业以及生物医疗行业对工业机器人应用提出新要求,该领域存在布局外围专利的空间。
跨国巨头在华布局专利的强度逐步加大,2011年至2016年,发那科、安川、ABB等公司不仅在华专利申请量逐年提高,并且其专利布局领域侧重于高技术含量的关键领域。工业机器人三大关键零部件分别是减速器、伺服电机、控制器,上述跨国企业在上述三个关键技术领域的专利量分别为624件、448件、937件,分别占跨国企业在华专利申请量的15%、11%、22%,合计占比为48%。虽然我国是全球最大工业机器人销售市场,但约60%的市场被掌握了核心技术和专利的这些国外企业占据。
协同发力突围,核心零部件国产化的趋势逐渐显现
目前,我国工业机器人研发仍以突破机器人关键核心技术为首要目标,政、产、学、研、用通力配合,初步实现了控制器的国产化。国产工业机器人正逐步获得市场认可。我国已将突破机器人关键核心技术作为科技发展重要战略,国内厂商攻克了减速机、伺服控制、伺服电机等关键核心零部件领域的部分难题,核心零部件国产化的趋势逐渐显现。
此外,国内一些企业在工业机器人方面的自主研发水平和能力实现了长足进步。如,宝鸡秦川机器人生产的RV减速机已形成17种规格60多种速比的产品系列,年产突破万台;苏州绿的谐波减速器完成了2万小时的精度寿命测试,超过了国际机器人精度寿命要求的6000小时;中国运载火箭技术研究院以能自动清除太空垃圾的空间机械臂为原型,推出了国内首个面向环卫垃圾分拣领域的机器人,分拣率达93%,工作效率是传统人工分拣垃圾的8倍。
应加快构建面向全行业的国家级机器人创新中心。依托机器人重点领域技术研发机构和骨干企业牵头组建国家机器人创新中心,发挥行业骨干企业主导作用、中小企业协同配套作用、高校科研院所技术支撑作用、行业中介组织的保障服务作用,形成联合开发、优势互补、成果共享、风险共担的产、学、研协同创新机制,畅通科技成果转化和技术转移渠道。
在知识产权领域,业内也在谋求通过专利运营的方式来促进工业机器人行业的创新发展。广东省粤科国联知识产权投资运营基金发起成立了工业机器人专利池,希望通过此方式集聚产业创新资源、促进产业知识产权协同运用,助力产业创新发展。
面对我国工业机器人企业的专利数量偏少、技术并不领先、核心专利缺失的情况,政府、产业联盟、企业、高校及科研院所还需协同发力,制定工业机器人关键核心零部件的技术开发路线,围绕全球工业机器人的技术热点寻求技术突破,积极探索企业与高校、科研院所的产学研合作体系,大力促进科技成果的产业化应用。
关键词:工业机器人

人工智能、机器人、5g通信技术、物联网、大数据等科技现已成为各国竞相角逐的核心技术。机器人在新工业革命中占据着重要地位,作为第四次工业革命的重要体现之一,工业机器人既是智能装备产业的重要组成部分,也是支撑我国制造业转型升级的重要基础。

我国自2013年起成为全球大的工业机器人消费市场,但高端机器人市场长期被国外品牌垄断,国产工业机器人以中低端产品为主且仅占市场份额的30%左右。从产业链来看,产业附加值高的上游几乎被日本和德国企业垄断,产业链中游成为各国争夺的焦点,而我国主要集中在下游集成应用环节。

工业机器人产业链上游被全球龙头企业垄断,如日本发那科工业机器人伺服系统和控制系统能自制,且可以享受机床业务中零部件协同带来的规模效应,使得该公司保持了较好的盈利性。产业链中游未形成垄断局面,为各国研究的热点。产业链下游的系统集成商在整个价值增值传递的过程中具有独特的优势,发挥桥梁作用。

全球各主要国家均以机器人作为重要切入点来推动产业转型升级

从2013年德国政府推出“工业4.0战略”、美国制定《从互联网到机器人——美国机器人路线图》,到2014-2015年韩国提出《智能机器人基本计划(2014-2018)》、日本发布《机器人新战略》,再到2016年我国发布《机器人产业发展规划(2016-2020年)》,全球各主要国家纷纷以机器人作为重要切入点来推动产业转型升级。

日本通过增加产、学、官合作,来巩固机器人产业的培育能力,在战略性推进机器人开发与应用的同时,打造应用机器人所需的环境,使机器人随处可见。美国从多方面分析了各类机器人的发展路线图,来加强其在机器人技术方面的地位。德国构建嵌入式制造“智能生产”系统,驱动生产系统走向智能化。

韩国积极推动服务型机器人产业的发展,将政策焦点放在扩大韩国机器人产业并支持本国机器人企业进军海外市场等方面。我国旨在实现我国机器人关键零部件和高端产品的重大突破,实现机器人质量可靠性、市场占有率和龙头企业竞争力的大幅提升。

工业机器人技术高度集中,国际巨头的引领和带动作用明显

工业机器人巨头企业主要集中在日本、美国、德国等工业发达的国家,如日本发那科、安川电机、川崎重工(kawasakiheavy),德国库卡公司,瑞士abb公司等。它们在工业机器人领域有着长期深入的技术积累,以及紧跟时代的创新能力,逐渐形成了各具特色的技术创新路线和产品,并构建了核心竞争力。德国工业机器人的研究和应用在世界上处于地位,韩国也在不断发力。

全球工业机器人产业链中,以日本发那科、安川电机、德国库卡、瑞士abb等为代表的龙头企业在机器人本体制造、相关技术和服务及系统集成甚至核心零部件等多方面拥有显著优势,抓住了产业价值链上的利润关键点,具备很强的盈利能力。

工业机器人核心零部件位于产业链上游,其中日本企业处于地位,如发那科、安川电机等,其产业链各环节发展完善,技术研发和市场扩张均十分活跃。工业机器人关键零部件包括精密减速器、伺服电机及驱动、控制器等,是价值链中利润关键点,机器人制造企业与其上游零部件企业的关系呈现出供应商垄断型特殊形态。工业机器人本体设计处于产业链中游,技术门槛较核心零部件低,产业附加值较系统集成应用高,为全球各国研究的热点,主要企业有发那科、松下、安川电机、三星等。机器人控制系统同样处于产业链中游,也是全球各国研究的热点,主要企业有发那科、本田、abb、爱普生机器人等。

如发那科产品系列多达240种,数控系统销售额在全球市场上占50%,在日本国内占70%。安川电机机器人产品包含焊接、装配、喷漆、搬运等类型,库卡产品包括货盘堆垛机器人、龙门架机器人、净室机器人、不锈钢机器人、耐高温机器人、焊接机器人等,abb产品包括多关节型机器人、协作机器人、并联机器人、喷涂机器人等。

工业机器人国际巨头利用知识产权为产品保驾护航。发那科专利部署的主要区域是日本、美国、德国和中国,专利申请的主要技术方向为机器人手臂、机器人末端机构和控制单元。abb专利部署的主要区域是美国、欧洲和中国,专利申请的主要技术方向为机械手和控制单元。

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