国际发展现状概述

美国是工业机器人的出生地，早在1959 年，美国Unimation 公司就生产出了世界上第一台工业机器人。20 世纪70—80 年代，美国工业机器人产业发展放缓，机器制造业产能逐步转移到亚洲。日本机器人产业在20 世纪80 年代实现了对美国的反超，成为机器人制造大国。如今，日本和欧洲是全球工业机器人市场的两大主角，并且实现了传感器、控制器、精密减速机等核心零部件完全自主化。通过满足具有国际性竞争力的汽车、电子/电机产业等企业使用者的严苛要求，以及专门技能的累积，欧洲和日本已经成为全球机器人行业的领导者［13］。

当前，全球机器人市场规模持续扩大，工业、特种机器人市场增速稳定，服务机器人增速突出，技术创新围绕仿生结构、人工智能和人机协作不断深入，产品在教育陪护、医疗康复、危险环境等领域的应用持续拓展，企业前瞻布局和投资并购异常活跃，全球机器人产业正迎来新一轮发展。

工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起到越来越重要的作用。其中，工业机器人四大家族，包括日本发那科（FANUC）、瑞士ABB（Asea Brown Boveri）、日本安川电机和库卡（KUKA），在该领域发挥着重要的引领作用。具体的业务情况可参见表4.1。下面以日本发那科（FANUC）为例，浅析该公司专利在国内的布局和发展情况。

表4.1　工业机器人四大家族业务模式比较

发那科（FANUC）公司成立于1956 年，是世界上最大的专业数控系统生产厂家。自1974 年发那科公司首台机器人问世以来，发那科公司致力于机器人技术上的领先与创新，是世界上唯一一家由机器人制造机器人的公司，是世界上唯一提供集成视觉系统的机器人企业，是世界上唯一一家既提供智能机器人又提供智能机器的公司。据检索，发那科公司2000—2019 年在华专利申请总量为1 000 余件，图4.2 为发那科公司在华专利申请的技术主题分布图，从图中可以看出，发那科在华申请专利主要集中在B25J9/16（程序控制）方面，这与发那科公司以数控系统起家有关。其次是B25J19/00（与机械手配合的附属装置，例如用于监控、用于观察；与机械手组合的安全装置或专门适用于与机械手结合使用的安全装置）、B25J13/08（通过读出装置，如观察或触摸装置）、B25J9/00（程序控制机械手）、B25J13/00（机械手的控制装置）等方面，这些都是与机械手相关的具体领域。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

图4.2　发那科公司在华专利申请的技术主题分布图(www.xing528.com)

图4.3 为发那科公司在华专利申请类型分布图。由图可知，发那科公司在中国的全部专利90％以上为发明专利，实用新型占7.9％，外观设计占1.9％，从发那科公司在华专利申请总量和专利申请类型可以看出，发那科公司在中国的专利布局已经形成系统，无论从数量上还是质量上，都显示出极强的布局实力。对于现在以技术输出为主的日本企业来讲，中国目前的经济发展势头强劲，但科技实力与发达国家还存在一定差距，中国市场的诱惑力远大于美国和欧洲。并且，中日毗邻，地缘关系较为紧密，也为日本机器人产业进驻中国市场提供了很大的便利。

图4.3　发那科公司在华专利申请类型分布图

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，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。IFR 报告显示，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85 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。从市场规模来看，2013—2018 年，全球工业机器人市场规模一直处于稳步上升趋势，2018 年已经达到168.2 亿美元。从全球工业机器人的年安装量变化情况来看，据IFR 统计，2018 年中国机器人产量提升到147 682 台，北美、日本、韩国和德国的安装量比重略有下滑。整体来看，2018 年亚太地区依然是工业机器人产量增量最大的市场［14］。

全球服务机器人市场规模逐年增长，相比日趋成熟的工业机器人，服务机器人市场空间更为广阔。服务机器人目前仅有部分国防机器人、家用清洁机器人、农业机器人实现了产业化，而技术含量更高的医疗机器人、康复机器人等仍然处于研发试验阶段。2014 年以来全球服务机器人市场规模年均增速达21.9％，2018 年全球服务机器人市场规模达到82.9 亿美元。虽然较之前的预期偏低，但依然维持着较为迅速的增长态势。

全球特种机器人整机性能持续提升，不断催生新兴市场，引起各国政府高度关注。2013 年以来，全球特种机器人产业规模年均增速达12.8％，2018 年全球特种机器人市场规模达到36.6 亿美元；至2020 年，预计全球特种机器人市场规模将达45.3 亿美元。其中，美国、日本和欧盟在特种机器人创新和市场推广方面全球领先。美国提出“机器人发展路线图”，计划将特种机器人列为未来15 年重点发展方向。日本提出“机器人革命”战略，涵盖特种机器人、新世纪工业机器人和服务机器人三个主要方向，计划至2020 年实现市场规模翻番，扩大至12万亿日元，其中特种机器人将是增速最快的领域。欧盟启动全球最大民用机器人研发项目，计划到2020 年投入28 亿欧元，开发包括特种机器人在内的机器人产品并迅速推向市场。