从专利数据看中国机器人产业发展现状_风闻

来源：机工情报  2021-8-30

作者：黄鑫，机工智库研究员

2021年8月，美国乔治城大学沃尔什外交学院安全和新兴技术中心（CSET）发表《中国机器人专利现状》（China’s Robotics Patent Landscape）的文章，指出在过去的十年里，中国的机器人专利出现了惊人的增长。这一增长与中国机器人学术文献的增长、中国机器人公司的数量以及目前中国安装机器人的数量相对应。中国机器人产业的崛起潜在地挑战了美国作为技术领先者的角色。

全球趋势/背景

机器人创新是技术发展的关键组成部分，因为它可以增强国家的制造能力、军事工业实力，并使制造业更具效率，能够将人才推向更复杂的工作领域。机器人技术发展的一个重要指标是专利，因为它可以证明该领域正在进行的研发工作，以及国家对机器人的投资情况。本文审查的是同族专利，而不是单个专利文件。

2010～2019年，机器人领域主要专利国为美国、中国、日本、韩国和德国。经过多年增长，中国于2015年成为全球机器人专利领域的领先者。在全球前100名机器人专利授权者中，中国占据了大部分。

在大多数国家，机器人专利授权量排名前三位的技术类别包括：物理机械部件（physical machine components）、控制系统和工业机器人。在全球范围内，语音处理、人工智能和远程视频机器人（telepresence robotics）专利在 2013～2019 年增长得最快。人工智能专利本身就是一个近年来大幅增长的领域。在中国，语音处理、计算机视觉和人工智能机器人专利的增长速度比其他机器人领域更加迅速。

文中将专利申请人分为四个不同的类别：政府资助的研究机构(包括接受政府资助的政府机构或研究机构)、大学(与专门进行研究的组织不同，因为它们在国家内的总体角色是不同的)、公司和其他(包括缺失的数据和个人发明者)。

在大多数国家，专利主要来源于公司，而不是大学。然而，中国完全颠覆了这一趋势：**中国绝大多数机器人专利申请实体基本是大学，公司只占了一小部分。**韩国大学机器人专利申请占比也较高。除机器人外，中国大学在人工智能专利申请中也独占鳌头，这引发了人们对中国大学在中国技术发展中所扮演角色的质疑。中国、美国和欧洲大学的不同角色突显了大学研发活动可能具有将研究成果输送至新兴产业的潜力。

中国专利质量指标

有几个质量指标可以用来了解来自中国机器人专利的质量，但需要注意的是，这些指标是粗略的，无法根据这些通用指标确定单个专利是否高质。

如下图所示，**在来自中国的机器人专利（已授权）中，只有大约5%是在国外申请的。**该值与美国专利商标局(USPTO)对中国专利总量的分析是一致的。相比之下， 2005~2019 年，大约50%的美国和日本以及超过1/4的中国台湾机器人专利是在国外申请的。然而，应该注意到，中国的市场是巨大的，发明人选择在国内申请专利，可能是因为他们只打算将发明推向市场或在当地使用。

衡量专利质量的另一个质量指标为：专利是发明专利还是实用新型专利。实用新型被认为创新门槛较低，提交申请的成本更低。彭博社的一项分析发现，2013 年授予的大多数中国实用新型专利在五年内就被放弃。

中国机器人专利中大部分为实用新型**，发明专利占比相对其他机器人专利申请国要低****。如果排除实用新型，中国机器人领域申请的专利数量其实并不多，这表明中国机器人技术的发展速度可能远低于原始专利数量所显示的情况。**

文章调查了中国大学非实用新型专利所占的比例，发现其发明专利的占比较高，表明学校不仅从事重要的机器人技术工作，而且还申请了更为重要的专利。这再次凸显了大学在中国知识产权制度中所扮演的重要角色。

机器人领域中，哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学、西北工业大学、北京理工大学、上海交通大学、天津大学专利申请量较高，其他的大多数也是“双一流”大学。在这份以大学为主的名单中，鸿海精密工业(HonHai Precision Industry)是少有的几家企业中最为突出的。

机器人学术研究

除了机器人专利，报告还分析了与机器人相关的学术领域（论文）的趋势。排名前五位的机器人专利国也是机器人领域的学术研究强国，从论文数量看，2010～2019年，中国排名第一，美国、日本分居第二和第三位。 

英国位居第五，韩国位居第六。

尽管论文数量不是最多，但日本、德国和韩国在机器人学术领域也处于领先地位。这些国家在机器人学术成果方面的领先地位与其在机器人专利和机器人保有量方面的领先地位是一致的，并有证据表明，拥有较高机器人专利的国家其机器人技术发展的步伐也较快**。**

中国工业机器人

尽管中国是全球机器人专利及学术研究的领先者之一，但在机器人生产方面却不是领先的**。****日本是世界上最大的机器人制造商。**然而，中国正在迅速增加机器人的产量、机器人公司的数量以及机器人的购买量。

从上图可以明显看出，中国机器人运营存量增长率（operational stock growth rates）从2014年开始飙升。中国正在以令人难以置信的速度大规模采用机器人技术。2018 年，中国实现了每万人拥有 150 台机器人的目标；2019 年为 187 台/万人，而 2014 年这一数据仅为36 台/万人。国际机器人联合会（IFR）指出，随着中国稳步增加机器人的出口，特别是对南亚和东欧的出口，中国机器人的商业前景是乐观且积极的。

2013年，中国取代日本成为世界上最大的机器人市场。虽然中国机器人进口不断增长，但其国内厂商的市场份额也在不断增加。2019年，约29%的机器人由中国供应商提供，高于2018 年的26%和2017年的25%。其中，电子领域用机器人占比较大，约占全球电子领域机器人安装量的51%。

虽然专利申请可能并不能直接、立即导致机器人制造在全球占据主导地位，但过去十年机器人产量的快速增长表明，研发、专利申请和商业化之间可能仅有一段时间的滞后。此外，虽然中国大部分机器人专利是由国有企业和大学提交的，但机器人公司的数量正在迅速增加，从2005年的200家左右增加到2015年的6000多家。尽管这些公司规模很小，但它们的增长也可能对专利的增长做出了贡献。同样，中国的自给自足也在一定程度上解释了其机器人专利国际申请率较低的原因：它是世界上最大的机器人市场。

结论

过去10年，中国机器人专利申请和国内机器人保有量快速增长。与其他拥有大量机器人专利的国家不同，中国最大的机器人专利申请主体是大学，而其他国家是企业。其他衡量机器人技术发展的指标，如学术成果量和机器人采购量都能表明，中国正在走向世界机器人技术的领先地位。

虽然中国不是机器人生产的领先者，但中国是世界上最大的机器人市场。新冠疫情的爆发让世界意识到，以前全球严重依赖人类交互来保持商业运转。其中，零售、食品、制造业和物流等劳动密集型行业受到的冲击最大。新冠疫情推动了机器人的使用以及对机器人技术的研究。可以预测，未来机器人将大有用途。中国机器人产业需把握机遇，从机器人应用大国转型为机器人创新大国。