從專利數據看中國機器人產業發展現狀_風聞

來源：機工情報  2021-8-30

作者：黃鑫，機工智庫研究員

2021年8月，美國喬治城大學沃爾什外交學院安全和新興技術中心（CSET）發表《中國機器人專利現狀》（China’s Robotics Patent Landscape）的文章，指出在過去的十年裏，中國的機器人專利出現了驚人的增長。這一增長與中國機器人學術文獻的增長、中國機器人公司的數量以及目前中國安裝機器人的數量相對應。中國機器人產業的崛起潛在地挑戰了美國作為技術領先者的角色。

全球趨勢/背景

機器人創新是技術發展的關鍵組成部分，因為它可以增強國家的製造能力、軍事工業實力，並使製造業更具效率，能夠將人才推向更復雜的工作領域。機器人技術發展的一個重要指標是專利，因為它可以證明該領域正在進行的研發工作，以及國家對機器人的投資情況。本文審查的是同族專利，而不是單個專利文件。

2010～2019年，機器人領域主要專利國為美國、中國、日本、韓國和德國。經過多年增長，中國於2015年成為全球機器人專利領域的領先者。在全球前100名機器人專利授權者中，中國佔據了大部分。

在大多數國家，機器人專利授權量排名前三位的技術類別包括：物理機械部件（physical machine components）、控制系統和工業機器人。在全球範圍內，語音處理、人工智能和遠程視頻機器人（telepresence robotics）專利在 2013～2019 年增長得最快。人工智能專利本身就是一個近年來大幅增長的領域。在中國，語音處理、計算機視覺和人工智能機器人專利的增長速度比其他機器人領域更加迅速。

文中將專利申請人分為四個不同的類別：政府資助的研究機構(包括接受政府資助的政府機構或研究機構)、大學(與專門進行研究的組織不同，因為它們在國家內的總體角色是不同的)、公司和其他(包括缺失的數據和個人發明者)。

在大多數國家，專利主要來源於公司，而不是大學。然而，中國完全顛覆了這一趨勢：**中國絕大多數機器人專利申請實體基本是大學，公司只佔了一小部分。**韓國大學機器人專利申請佔比也較高。除機器人外，中國大學在人工智能專利申請中也獨佔鰲頭，這引發了人們對中國大學在中國技術發展中所扮演角色的質疑。中國、美國和歐洲大學的不同角色突顯了大學研發活動可能具有將研究成果輸送至新興產業的潛力。

中國專利質量指標

有幾個質量指標可以用來了解來自中國機器人專利的質量，但需要注意的是，這些指標是粗略的，無法根據這些通用指標確定單個專利是否高質。

如下圖所示，**在來自中國的機器人專利（已授權）中，只有大約5%是在國外申請的。**該值與美國專利商標局(USPTO)對中國專利總量的分析是一致的。相比之下， 2005~2019 年，大約50%的美國和日本以及超過1/4的中國台灣機器人專利是在國外申請的。然而，應該注意到，中國的市場是巨大的，發明人選擇在國內申請專利，可能是因為他們只打算將發明推向市場或在當地使用。

衡量專利質量的另一個質量指標為：專利是發明專利還是實用新型專利。實用新型被認為創新門檻較低，提交申請的成本更低。彭博社的一項分析發現，2013 年授予的大多數中國實用新型專利在五年內就被放棄。

中國機器人專利中大部分為實用新型**，發明專利佔比相對其他機器人專利申請國要低****。如果排除實用新型，中國機器人領域申請的專利數量其實並不多，這表明中國機器人技術的發展速度可能遠低於原始專利數量所顯示的情況。**

文章調查了中國大學非實用新型專利所佔的比例，發現其發明專利的佔比較高，表明學校不僅從事重要的機器人技術工作，而且還申請了更為重要的專利。這再次凸顯了大學在中國知識產權制度中所扮演的重要角色。

機器人領域中，哈爾濱工業大學、哈爾濱工程大學、北京航空航天大學、南京航空航天大學、西北工業大學、北京理工大學、上海交通大學、天津大學專利申請量較高，其他的大多數也是“雙一流”大學。在這份以大學為主的名單中，鴻海精密工業(HonHai Precision Industry)是少有的幾家企業中最為突出的。

機器人學術研究

除了機器人專利，報告還分析了與機器人相關的學術領域（論文）的趨勢。排名前五位的機器人專利國也是機器人領域的學術研究強國，從論文數量看，2010～2019年，中國排名第一，美國、日本分居第二和第三位。 

英國位居第五，韓國位居第六。

儘管論文數量不是最多，但日本、德國和韓國在機器人學術領域也處於領先地位。這些國家在機器人學術成果方面的領先地位與其在機器人專利和機器人保有量方面的領先地位是一致的，並有證據表明，擁有較高機器人專利的國家其機器人技術發展的步伐也較快**。**

中國工業機器人

儘管中國是全球機器人專利及學術研究的領先者之一，但在機器人生產方面卻不是領先的**。****日本是世界上最大的機器人製造商。**然而，中國正在迅速增加機器人的產量、機器人公司的數量以及機器人的購買量。

從上圖可以明顯看出，中國機器人運營存量增長率（operational stock growth rates）從2014年開始飆升。中國正在以令人難以置信的速度大規模採用機器人技術。2018 年，中國實現了每萬人擁有 150 台機器人的目標；2019 年為 187 台/萬人，而 2014 年這一數據僅為36 台/萬人。國際機器人聯合會（IFR）指出，隨着中國穩步增加機器人的出口，特別是對南亞和東歐的出口，中國機器人的商業前景是樂觀且積極的。

2013年，中國取代日本成為世界上最大的機器人市場。雖然中國機器人進口不斷增長，但其國內廠商的市場份額也在不斷增加。2019年，約29%的機器人由中國供應商提供，高於2018 年的26%和2017年的25%。其中，電子領域用機器人佔比較大，約佔全球電子領域機器人安裝量的51%。

雖然專利申請可能並不能直接、立即導致機器人制造在全球佔據主導地位，但過去十年機器人產量的快速增長表明，研發、專利申請和商業化之間可能僅有一段時間的滯後。此外，雖然中國大部分機器人專利是由國有企業和大學提交的，但機器人公司的數量正在迅速增加，從2005年的200家左右增加到2015年的6000多家。儘管這些公司規模很小，但它們的增長也可能對專利的增長做出了貢獻。同樣，中國的自給自足也在一定程度上解釋了其機器人專利國際申請率較低的原因：它是世界上最大的機器人市場。

結論

過去10年，中國機器人專利申請和國內機器人保有量快速增長。與其他擁有大量機器人專利的國家不同，中國最大的機器人專利申請主體是大學，而其他國家是企業。其他衡量機器人技術發展的指標，如學術成果量和機器人採購量都能表明，中國正在走向世界機器人技術的領先地位。

雖然中國不是機器人生產的領先者，但中國是世界上最大的機器人市場。新冠疫情的爆發讓世界意識到，以前全球嚴重依賴人類交互來保持商業運轉。其中，零售、食品、製造業和物流等勞動密集型行業受到的衝擊最大。新冠疫情推動了機器人的使用以及對機器人技術的研究。可以預測，未來機器人將大有用途。中國機器人產業需把握機遇，從機器人應用大國轉型為機器人創新大國。