基于专利地图的机器人产业知识产权发展对策

王友发，周献中

(南京大学工程管理学院，江苏 南京 210093)

1 研究方法与数据来源

本研究以德温特创新索引数据库(Derwent Innovations Index，DII)为数据源，DII 收录了全球100 多个国家和地区的超过3890 万条专利情报和1800 万条基本发明专利，是目前最权威的专利数据库之一［1］。在综合考虑专利信息的新颖性、代表性以及信息容量大小等因素后，我们将检索时间跨度设定为1991—2012 年(2013 年和2014 年申请的专利数据因尚未全部公开而不完整)，在查阅国内外机器人领域相关文献［2-5］以及考虑DII 数据库特点后，设定检索主题= (robot* )AND 德温特手工代码= (T01 -J07D1 OR T01 -J08F OR T01 - S03 OR X25 - A03F OR X25 - A03E OR U11 -F02A1 OR X27 - D04R OR T01 - J07B OR T01 -J30A OR T01 -J05B4P OR T06 -D07B)(手工代码方法可参见文献［6］)，检索到机器人技术专利共23988 条，下面对检索结果进行统计分析。

2 专利地图的制作与分析

2.1 全球专利变化趋势

图1 机器人全球专利发展趋势

2.2 全球机器人专利分布情况

(1)主要国家专利受理量和优先权拥有量对比。图2 显示了全球主要国家(地区)机器人专利受理量与优先权拥有量对比。深色代表的是该国(地区)受理并公开的专利，表明了专利保护的地域范围。由此可看出，机器人产业创新机构非常重视专利的国际市场保护，特别是日、美、中、欧等重要市场。

专利首次申请的国家称为专利优先权国家，往往也是技术创新的来源国。图2 中浅色代表各国的专利优先权数量，分析可知，日本、美国、韩国既是全球重视的机器人市场大国，又是机器人技术产出大国，本国申请人拥有的专利均超过60%;而中国虽是市场大国，但近50%的专利来自国外，主要分布情况是日本 (23.7%)、美国(12.4%)、德国(3.1%)、韩国(2.0%)，与之相对应，这些国家也正是中国机器人进口的主要来源国。可见，发达国家早已利用“专利先行”，在中国“跑马圈地”，通过在中国市场上的专利布局，对中国市场形成巨大的控制力。同时也说明中国机器人产业科技创新能力和知识产权保护水平整体较弱。

(2)主要国家申请PCT 专利对比。PCT 是专利合作条约(Patent Cooperation Treaty)的英文缩写，是有关专利的国际条约，专利申请人可以通过PCT途径递交国际专利申请，通过分析和对比PCT 专利情况，可看出哪些国家更重视国际市场的保护［7］。通过对3516 件PCT 专利统计分析发现:来自日本的最多(1642 件)，占机器人PCT 总量的46.7%;其余的情况是:美国886 件，占25.2%;德国415 件，占11.8%;韩国389 件，占11.2%;瑞典88 件，占2.5%;中国只有21 件，占0.6%。

图2 主要国家(地区)机器人专利受理量与优先权量对比

进一步对欧洲专利局的3443 件专利进行分析(依照该组织公约，一项欧洲专利申请可以在40个指定国家获得保护)，结果见图3，排名依次是:日本、美国、德国、韩国、瑞典、中国。

图3 欧洲专利局专利分布情况

以上对比表明，世界主要机器人强国均实行了专利全球化布局战略，重视通过PCT 和欧专局申请专利，而中国申请人的国际专利保护意识以及运用知识产权策略的水平，与美日等发达国家相比还存在一定的差距。

(3)主要国家机器人专利发展变化趋势分析。图4 显示了主要国家机器人优先权专利数量发展变化趋势。

图4 主要国家机器人专利发展变化趋势图

2.3 创新机构

(1)国外重点创新机构。表1 给出了机器人领域专利申请量排名前10 位的创新机构情况。

表1 机器人全球重点专利产出机构(前10 名)

续表1

对排名前10 位的公司进行分析，可发现这些公司均利用PCT 和欧专局这两种渠道，在多国进行了专利布局。总体而言，各公司都比较重视美国、日本、中国、欧洲市场的专利布局，中国市场更是全球机器人专利竞争的热点区域，各跨国公司在中国均进行了大量的专利布局，日本公司(安川电机、发那科、索尼、丰田)较欧美公司(瑞典ABB、德国西门子、美国ADEPT、德国KUKA)专利布局更为突出。

(2)中国重点创新机构。中国机器人研发机构与国外相比，其拥有的专利数量显得较少。表2 显示了中国重点创新机构的专利申请数、授权量及PCT 申请量情况。从表2 可看出，虽然中国机器人专利产出总量高居世界第四位，但缺乏科技实力雄厚的大企业，研究力量分散，而且专利大部分集中于研究所和大学，另外PCT 申请量更是微乎其微，难以与国外跨国机器人公司抗衡。

表2 国内机器人重点专利产出结构

2.4 主要技术领域及重点研究方向

(1)机器人技术IPC 分类。IPC 分类是指按国际专利分类标准对专利进行划分，通过IPC 分类分析，可了解该领域专利的构成及当前主要创新机构关注的技术焦点。其中机械手及相关操纵技术(B25J)的研发和专利申请已经持续了30 年，目前已经相对成熟，国内外很多企业和高校都申请了大量专利，技术开发潜力较低，国内创新机构需要慎重考虑该领域研发投资方向。而对于转向机构技术(B62D)而言，虽然技术比较成熟，但文献［3］研究指出，该技术将来仍有较大提升空间，发展潜力较大，值得中国企业关注和投资。非电变量的调节或控制系统技术(G05D)以及一般的调节或控制系统技术(G05B)这两类技术最近刚开始进入成长初期，未来发展潜力巨大，是中国创新机构需要特别关注的领域，同时也是企业战略性投资的重点。另外，服务机器人、医疗机器人等方面的专利也应引起重视。

表3 机器人专利IPC 分类

(2)重点核心专利分布。①全球核心专利。一般认为，在某一行业内被引频次较高的专利大都是比较重要的专利，并且很可能就是该行业关键技术及核心专利，而了解核心专利是中国开展技术引进或专利二次开发的重要前提，是需要重点关注的。表4 为机器人领域被引频次全球前10 名的专利，这些专利均为重要的母专利，后续很多专利都是在其基础上发展而来的，同时也是未来中国企业技术研发需要重点参照的。从表4 可看出，在这些被引频次较高的专利中，大多数是出自美国的创新机构，没有来自中国的专利，一方面是由于美国对机器人技术研究较早，为后续相关研究奠定了基础，另一方面也反映了美国掌握较多的机器人核心专利和拥有较强的机器人研发实力。反观中国，国内专利主要集中在电气、机械结构等领域，但这两方面技术国际上发展得相对比较成熟，因此，其专利发明点大部分集中在对电气结构、机械结构的某次小改进上。而自动控制、人工智能、信息处理、通讯、传感等方面的申请相对较少，因此，近年来虽然国内专利申请在数量上占据一定优势，但整体实力却不强。

表4 机器人领域被引频次前10 名专利情况

②国外在华申请的重点专利。表5 显示了国外机构在华申请的引用频次排前10 名的核心专利，其中来自美国的最多，中国企业必须重点关注，并进行专利分析，避免侵犯他人知识产权;同时可申请外围专利，以获得交叉强制许可。针对已过保护期的国外专利，要及时利用，加快中国机器人技术的发展步伐。

表5 国外机构在华申请的高引用频次专利情况

3 结论与对策

第一，从发展趋势上看，中国机器人技术初期发展较缓慢，2006 年之后专利申请持续大幅度增长，但与国外相比仍存在较大差距。第二，从发展方向上看，两类调节或控制系统技术(IPC 号G05B、G05D)发展潜力较大，将来需要重点关注，另外服务机器人、医疗机器人等也是未来的发展重点。第三，从专利布局上看，国外机器人巨头均利用“专利先行”在中国完成了专利布局，抢占了大部分国内市场，这说明了中国机器人产业科技创新能力和知识产权保护意识较弱。第四，从创新机构上看，中国机器人研发机构与国外相比，专利数量较少，而PCT 专利申请量更是微乎其微，国际市场竞争力非常薄弱，美、日创新机构所拥有的专利数量多且质量高，掌握着机器人领域的核心技术。

从分析结果可以看出，近年来全球机器人专利申请量激增，专利布局已成为机器人产业先发国家抢占市场制高点的首选策略。中国培育和发展机器人战略性新兴产业，必须高度重视知识产权，尽快制定知识产权发展战略，提高知识产权运用能力。

3.1 加强专利战略储备，提高产业核心竞争力

从表1、图2 的分析结果可看出，中国虽是机器人市场大国，但近50%的专利申请来自国外，中国机器人产业缺少足够的专利储备，制约了产业进一步发展，因此，亟需加强机器人专利战略储备。专利战略储备是指根据专利分析的结果，围绕产业规划所确定的重点研究领域和方向，对产业相关的核心技术专利、关键零部件专利等进行研发和储备［8］。目的是将专利作为战略资源，通过关键、核心技术专利的获取及储备，确保产业技术安全，规避产业专利风险，推动产业转型升级。专利战略储备工作可从以下两方面入手:

(1)组建产业技术创新联盟，提高产业的自主创新能力。中国机器人企业规模普遍偏小，具有自主知识产权的专利积累少，缺乏同国外公司单打独斗的经验和实力。因此，要以企业为主体，市场为导向，引导和鼓励高校、科研院所、风险投资等参与进来，积极组建政产学研机器人产业技术创新联盟。依托联盟开展协同创新，增强中国机器人产业的自主创新能力，并在分析国内外专利布局基础上，精选其中实施价值高、商业潜力大的技术专利，纳入优质专利培育计划，通过联盟的分工协作、联合攻关，选准突破点，进行关键技术的密集研发，掌握一批核心专利，推进中国机器人产业的专利战略储备。

(2)扩大国际交流与合作，积极引进国外机器人专利。技术创新离不开专利的引进与消化吸收，为加快中国机器人产业的发展步伐，除通过自主创新外，还可扩大国际交流合作，通过购买、许可、置换等形式，积极引进国外专利，获得国外专利后，①对于具有产业共性的专利可向行业内的企业开放，支持行业内的企业运用;②对特定方向的专利及时向相关企业推荐，或进行战略储备;③对产业化潜力大、市场效果明显的核心专利积极组织二次开发，做好专利引进消化后的再次创新工作。同时针对企业自主研发的关键技术，要尽早申请PCT 专利。

上述工作最终目的是要通过自主创新、引进专利二次开发等方式，加强中国机器人专利战略储备，提高中国机器人产业的核心竞争力。

3.2 市场未动，专利先行，积极开展专利前瞻性布局工作

专利前瞻性布局应自上向下和自下向上相结合，各创新主体分工协作，构建政府、产业、企业三个层次的专利布局体系。①政府层面，加快建立机器人产业知识产权公共服务平台，开展知识产权研究，及时掌握国内外最新进展，定期发布前沿动态信息，导航机器人产业发展方向。②产业层面，充分发挥机器人产业技术创新联盟的作用，推行政产学研合作一体化，整合资源、优势互补，协同创新，增强中国机器人产业创新实力和专利布局水平。③企业层面，引导优势企业加大经费投入，推动企业建立知识产权管理体系，制定并实施知识产权战略。企业的知识产权管理人员、专业技术人员和法律人员等通力合作，根据企业的实际情况，并结合国内外机器人技术发展现状及趋势，明确企业的技术研发重点，并积极做好专利的前瞻性布局工作。

3.3 加强专利组合与运营，提高中国机器人企业竞争优势

专利组合和运营是指对多数量、多类型的专利进行选择和评价，将专利资源进行优化配置，提高专利的资产可用性，实现专利对企业价值的贡献最大化［8］。进一步分析表4 可看出，国外机器人巨头都围绕核心专利，展开了密集研发和专利组合，形成机器人专利族，并对中国企业进入相关市场设置了专利障碍。但反观国内企业，目前大部分还是仅限于个案专利的申请及维护，缺乏全局性系统考虑，因此，中国机器人企业有必要加强专利的组合与运营，优化企业的专利管理。

企业专利组合主要方式有:一是将产业链中各主要技术节点的工艺、技术等，申请专利加以保护，形成围绕产业链的专利组合。二是在对关键工艺、技术进行专利保护的同时，对相应的外围和配套工艺、技术也申请专利，形成对核心专利技术的多重保护。专利组合与单个专利相比，其维权作用更好、保护范围更大，难以替代和规避，对产业技术安全的保障作用明显，更有利于形成竞争优势。

专利运营是指通过专利的引进、集中和价值分析，以许可、转让、投资、维权等方法，实现专利市场价值并提高竞争对手准入门槛的过程［9］。目前专利运营方式有专利许可贸易、专利信托投融资、专利技术转让、技术入股等。中国企业可根据实际状况，确定专利运营方式，如机器人研发企业可采用专利技术转让的方式，尽快获得资金收益，以便启动新一轮的技术研发，加快技术优势的积累。或者也可采用专利许可贸易的方式降低企业研发周期。另外，技术入股、专利信托投融资等也是专利运营常用的方式。

3.4 完善产业公共服务体系，积极应对专利风险

战略性新兴产业的核心在于技术创新，而技术创新需要专业化的情报服务体系作为支撑，因此，需要加快建设机器人产业知识产权公共服务体系，围绕产业技术领域开展专利分析、绘制“专利地图”，并建立专利预警机制，对国外机构在中国申请的机器人领域已授权、被引频次较高的核心专利，重点监控，及时为政府管理部门及相关企业提供专利预警风险报告。同时，中国机器人企业应规避专利侵权风险，尽量做到“不惹事”;但面临国外跨国公司诉讼风险时，也要“不怕事”，当以积极的态度面对，不要躲避诉讼。首先应分析对方是否具有专利权，对方的专利权是否依然有效，是否确实侵犯了对方专利权范围;同时认真研究对方专利是否有漏洞，并搜集证据说明对方专利无效，从而有可能与对方达成和解使其放弃诉讼。其中的关键在于要有充足的证据来证明对方专利无效。再次，国内企业在国际专利诉讼方面的处置经验较少，应聘请经验丰富的律师事务所进行协助。此外，被诉企业还需制定明确的应诉策略，不断地总结经验，并对自身的专利进行复审，做好下一步应诉准备工作。总之，被诉企业在尊重他人知识产权的同时，要积极应对，据理力争，不要轻易言败。

由于中国整个机器人行业缺乏实力雄厚的大公司，研究力量分散，难以与世界知名机器人公司抗衡。因此，还需积极鼓励和扶持产业内的主体企业带动相关配套企业建立专利联盟。通过联盟的力量共同开发通用技术，每个会员企业都可以分享知识产权成果，同时还有了一把知识产权保护伞。采用这种模式对规避知识产权纠纷和风险大有益处。同时还可通过联盟构建产业专利池，开展集体维权，依靠联盟力量，共同应对国际知识产权竞争，从而提升中国机器人产业知识产权保护能力。

［1］庞杰，刘则渊，梁永霞. 太阳能电池材料技术专利国际竞争趋势分析［J］.中国科技论坛，2010，(9):142 -147.

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［4］Virk G S. CLAWAR Modularity for Robotic Systems［J］. The International Journal of Robotics Research.2003，22(3 - 4):265 -277.

［5］龚惠群，刘琼泽，黄超. 机器人产业技术机会发现研究［J］.科技进步与对策.2014，31(5):70 -74.

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［7］赵霞，李静涵. 基于专利分析的海洋涂料产业知识产权发展对策研究［J］.科技管理研究.2014，34(16):146 -151.

［8］黄德海. 专利组合管理对于提高企业竞争优势的作用［C］.2010 年中华全国专利代理人协会年会暨首届知识产权论坛论文集.2010:621 -632

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