服務機器人專利申請現狀簡析

機器人是集機械、電子、信息、材料等多個學科領域的高新技術產業，近年來隨著電子信息與人工智慧技術的飛躍式發展，機器人產業也呈快速增長趨勢。其中服務機器人是近兩年開始興起的機器人類型，廣泛應用於政府服務、醫療、教育等領域。本文將以專利分析為基礎，從技術、政策、市場等方面對服務機器人產業進行簡析。

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技術簡介

機器人是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。根據國際機器人聯合會的分類，將機器人分為製造環境下的工業機器人和非製造環境下的服務與仿人型機器人。

圖1. 多種類型的服務機器人

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專利申請趨勢

基於Incopat專利資料庫，截止2018年7月20日全球範圍內共檢索到涉及服務機器人的專利申請5730項。

圖2. 服務機器人全球專利申請量趨勢

關於服務機器人最早的專利申請誕生於1969年，但在20世紀60-70年代間申請量都極低。1983年「機器人之父」恩格爾伯創立TRC公司，開始研製服務機器人，服務機器人開始受到關注。從20世紀80年代起，相關專利申請量也開始有所增加，年申請量在10項到30項左右。由TRC公司1985年開始研製的全球首台服務機器人，於1990年上市銷售，隨後服務機器人研究逐漸升溫。特別是進入21世紀後，隨著電子與信息技術的快速發展，服務機器人領域的發展也開始加速。此階段相關專利的申請開始快速增加，到2011年年申請量破百。近年來，由於人工智慧技術的突破，服務機器人領域開始爆髮式增長，專利申請量也逐年翻倍，顯示了迅猛的發展勢頭。

圖3. 服務機器人全球專利申請目的國分布

從服務機器人專利申請在全球的分布情況來看，八成以上的專利申請布局在中國，一方面顯示了服務機器人在中國的受關注熱度，另一方面也顯示了中國成為全球服務機器人最大市場的潛質。但是，中國專利申請中有近20%的外觀設計專利，且不同於其他國家布局早、量平均的特點，中國專利申請有88%以上都是來自於近五年內的申請，可見服務機器人技術在中國起步較晚，巨大的申請量也並不代表較強的技術實力。

除中國外，韓國、美國和日本在服務機器人領域都擁有較多的專利布局，並且相關專利的布局早在20世紀70-80年代就已開始，也是全球範圍在服務機器人領域布局較早的幾個國家。

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主要專利申請人

圖4. 服務機器人全球專利申請量排名

在服務機器人全球專利申請量排名前十位的申請人中，除韓國電子通信研究院外，其餘九位均來自中國。中國申請人中，北京工業大學與華南理工大學為高校申請人，其餘均為公司申請人。公司申請人中北京光年無限的專利申請量遙遙領先於其他申請人，業內知名的瀋陽新松以及近兩年強勢殺入機器人領域的美的集團也都榜上有名。

北京光年無限科技有限公司，其核心產品圖靈機器人是以語義技術為核心驅動力的人工智慧機器人系統。圖靈機器人是中文語境下智能度最高的「機器人大腦」，是全球較為先進的機器人中文語言認知與計算平台。目前在家用服務機器人、商用服務機器人、兒童陪伴機器人等方面具有廣泛應用。光年無限在語音、表情、文字、圖形等人機交互系統方面申請了大量的專利，在目標定位、衝突控制方面也有較多專利布局。

圖5. 應用了圖靈系統的機器人

瀋陽新松是國內機器人龍頭企業，產品線涵蓋工業機器人、移動機器人、特種機器人及智能服務機器人四大系列百類產品。其研製的移動機器人曾在2018年平昌冬奧會上驚艷亮相。目前其服務機器人產品覆蓋了政務服務、清潔、醫療、養老、物流等多個應用領域。瀋陽新松在服務機器人的多個方面都有專利布局，在數據採集分析方面專利申請量較多。

圖6. 新松餐飲服務機器人

美的集團於2016年收購德國庫卡公司後開始進入機器人領域。在庫卡的工業機器人業務基礎上，美的公司在服務機器人領域開始加大投入，重點發展居家服務機器人以及養老服務機器人。目前美的還沒有相關產品正式推出，其專利布局也以外觀設計專利為主，且主要為服務機器人的圖形用戶界面。

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技術領域聚類分析

基於Incopat系統的專利聚類分析功能對檢索到的服務機器人全球專利申請進行技術領域聚類分析，得到圖4的專利聚類地圖。

圖7. 服務機器人全球專利申請技術領域聚類地圖

根據圖7，多模態交互系統與交互顯示界面是專利申請最為關注的技術領域，可見在服務機器人領域人機交互體驗的重要性。其次，由於對服務機器人在工作時機動性能的要求，在障礙物的檢測判斷、坐標系統與路徑規劃、驅動電機等方面專利申請量也較大。並且，為了實現服務機器人的某些功能，在機械關節、機械手臂、視覺系統等技術領域也有較多的專利申請。

除了上述主要技術領域，服務機器人充電、測試、應用場景以及外形設計等方面，也都是相關領域申請人專利申請較為集中的技術領域。

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國家政策與市場趨勢

2016年4月工信部、發改委和財政部聯合印發了《機器人產業發展規劃（2016-2020年）》。《規劃》指出：無論是在製造環境下應用的工業機器人，還是在非製造環境下應用的服務機器人，其研發及產業化應用是衡量一個國家科技創新、高端製造發展水平的重要標誌。其中特別指出：促進服務機器人向更廣領域發展。圍繞助老助殘、家庭服務、醫療康復、救援救災、能源安全、公共安全、重大科學研究等領域，培育智慧生活、現代服務、特殊作業等方面的需求，重點發展消防救援機器人、手術機器人、智能型公共服務機器人、智能護理機器人等四種標誌性產品，推進專業服務機器人實現系列化，個人/家庭服務機器人實現商品化。

據前瞻產業研究院發布的《服務機器人行業發展前景與投資戰略規劃分析報告》數據顯示，2017年度全球服務機器人銷售額已達108.2億美元，預計2015-2018 年全球服務機器人市場總規模約394億美元，四年年均複合增長率21.07%。中國服務機器人行業雖還處於初級發展階段，但2017年銷售額已達48.5億元人民幣，預計2018年銷售額將接近60億元人民幣。

雖然市場前景向好，但目前服務機器人的銷售額中，家務機器人中的掃地機器人佔據了半數以上的份額，其他類型的服務機器人的市場潛力仍有待挖掘。此外近年來服務機器人相關生產企業快速增加，產品在技術、質量等方面良莠不齊，給市場上的消費者造成了一定不良影響。

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展望

雖然目前服務機器人行業還存在著多方面的不足，但是隨著人工智慧技術的飛速發展以及其與服務機器人的不斷融合，相信會在此領域不斷出現突破創新。同時，市場需求的刺激以及國家政策的扶持與鼓勵，也將對我國的服務機器人產業產生巨大的推動作用。

服務機器人仍屬於快速發展的新技術領域，所以，儘管我國在此領域起步較晚，但憑藉我國在相關領域的持續關注與大力投入，相信未來會取得更多的技術創新，使得服務機器人這個高技術產業也能夠成為中國的支柱產業之一。

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本文編輯：郭鋒

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