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國產工業機器人如何沖出重圍

日期:2019-07-12 來源:中國知識產權報 作者:陳景秋 瀏覽量:
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走進華晨寶馬沈陽鐵西工廠,超過600臺工業機器人在快速扭轉騰挪,時而為車架焊接,時而抓取零部件快速進行組裝,多臺機器人之間在靈活快速中互相配合,一臺臺嶄新的汽車從高效的生產流水線中駛向市場。寶馬工廠有關負責人告訴中國知識產權報記者,這些工業機器人使用了核心專利技術,整車生產的自動化率達到95%以上。


工業機器人作為現代工業發展的重要基礎,已經成為衡量一個國家制造水平和科技水平的重要標志。近年來,美國、日本、歐盟等國家和地區紛紛加快推進工業機器人發展和應用步伐,以期在新一輪工業革命中占據制高點。作為全球最大的工業機器人市場,我國一直缺少自主的大品牌企業。為此,我國于2016年出臺了《機器人產業發展規劃(2016-2020年)》,鼓勵機器人產業加大研發投入,提高技術創新能力,培育自主品牌。如今,該規劃已經實施四年,我國在工業機器人領域競爭力如何?相關技術是否存在差距?知識產權保護意識如何?


現狀:自主品牌有差距


近年來,隨著勞動力人口比例逐漸減小,“機器人換人”漸成趨勢。2015年5月,富士康公司將其位于昆山的一家大型工廠內11萬名員工裁掉6萬人,代之以數千臺工業機器人。自2013年以來,我國連續多年保持工業機器人全球最大市場。根據國際機器人聯盟(IFR)數據顯示,2018年全球工業機器人市場規模為168.2億美元,其中我國工業機器人市場規模為62億美元,2013年~2018年平均增長率接近30%。


與全球工業機器人最大市場不匹配的是,我國工業機器人的自主品牌有待培育和發掘。目前,發達國家已經建立起完善的工業機器人產業體系,核心技術與產品應用均處在領先地位,并形成了少數幾個占據全球主導地位的機器人龍頭企業,如以日本的發那科、安川,德國庫卡,瑞典ABB為代表的“四大家族”,占據了中國工業機器人市場份額的近60%。


相比之下,我國工業機器人在國內市場占有率明顯偏低。盡管我國機器人研發起步于20世紀70年代,但囿于技術發展較慢和市場需求不夠迫切,相關技術研發沒有取得巨大突破性進展。近年來,在一系列政策支持及市場需求的拉動下,我國機器人產業步入快速發展階段。高工產研機器人研究所(GGII)數據顯示,2015 年至2018年,國內涉及協作機器人市場共計有18起融資案例。從融資輪次來看,以天使輪、Pre-A 及A 輪為主,融資主要用于實現機器人的量產,擴大產品銷售渠道,提高市場占有率。


但與工業發達國家相比,我國機器人產業還存在較大差距,主要表現在:機器人零部件中高精度減速器、伺服電機和控制器等依賴進口;核心技術創新能力薄弱,高端產品質量可靠性低;企業“小散弱”問題仍然較為突出,產業競爭力缺乏。


“機器人移動操作臂的抓取是多品種少批量產品柔性制造中關鍵技術,近年來已成為行業研究的熱點?!痹诮张e行的OFweek2019(第九屆)中國機器人產業大會上,上海交通大學機器人研究所常務副所長曹其新教授表示。在深圳眾為興技術股份有限公司市場總監王亮看來,雖然在某些領域已經出現少數“拔尖”的國產機器人企業,但“價格戰”依舊讓眾多機器人廠商“受傷”。


原因:專利布局偏薄弱


“究其原因,專利布局和產品的關聯度不夠緊密是制約我國工業機器人企業發展的重要因素之一?!惫枮I工業大學(深圳)教授朱曉蕊告訴本報記者,部分企業還沒有真正形成對知識產權的尊重和有效保護。


相比而言,優傲、ABB、庫卡等國外品牌不僅擁有自己的控制器、伺服電機等關鍵零部件技術,而且每家企業在關鍵零部件方面都有核心技術優勢,并進行了知識產權布局。以在協作機器人領域最為突出的公司優傲為例,其最早于2006年就進行了專利布局,截至目前已經提交相關專利申請34件,涉及機器人一體化關節結構等眾多核心專利技術,專利和產品的匹配度較高。


超凡知識產權高級檢索分析師李康經過專利檢索后發現,目前國內部分機器人公司如遨博、達明、節卡、新松從2013年開始都進行了專利布局,專利數量和質量都有所提升。但總體技術水平與國外相比,仍然存在較大差距。我國缺乏核心關鍵技術的原創性成果,尤其在精密減速器、伺服電機、伺服驅動器、控制器等高可靠性基礎功能部件方面的技術差距較大,導致國內企業在核心零部件方面長期依賴進口,而主要從事機器人本機的組裝以及為其他行業提供一體化解決方案等方面的工作。另外,單純從技術參數看,國產工業機器人在負載、負載重量比、重復定位精度、重量、易用性等方面,部分技術指標已經接近國外廠商水平,但在安全性、可靠性、長時間運行穩定性方面,與國外產品相比還存在差距。


這些因素在一定程度上導致國內機器人企業議價能力較弱。業內人士指出,國內機器人生產廠商采購核心零部件的單價通常是國際巨頭的1.5到3倍,巨大價差提高了國產機器人制造成本,同時在產品性能的穩定性上也和“四大家族”的產品存在一定差距,產品競爭力明顯不足。


突破:未來發展早部署


面對差距,國產工業機器人應如何突破?在王亮看來,唯有各家機器人企業明確自身定位,深耕細作,通過細分行業來凸顯優勢,才能讓自身立于不敗之地。既要實現機器人關鍵零部件和高端產品的重大突破,又要實現機器人質量可靠性、市場占有率和龍頭企業競爭力的大幅提升;既要以企業為主體,又要促進產學研用協同創新,打造機器人全產業鏈競爭能力,形成具有中國特色的機器人產業體系,為制造強國建設打下堅實基礎。


北京航空航天大學機械學院教授贠超表示,無論是在引進的國外機器人作業系統上學習研究,還是國內科研機構和企業的自主合作研究,國內機器人企業仍有很多的東西要學,很長的路要走。朱曉蕊也希望有朝一日國內企業能通過擁有核心專利技術打敗同質化的競爭對手。


針對相關問題,業內專家表示,國內企業應積極跟蹤機器人未來發展趨勢,提早布局新一代機器人技術的研究:一方面加強機器人共性關鍵技術研究,另一方面提高機器人關鍵零部件及高端產品的質量可靠性,提升自主品牌核心競爭力。重點做好以下三點:首先,加強共性關鍵技術研究。針對智能制造和工業轉型升級對工業機器人的需求,重點突破制約我國機器人發展的共性關鍵技術。其次,建立健全機器人創新平臺。充分整合和利用現有科技資源和研發力量,組建面向全行業的機器人創新中心,打造政產學研用緊密結合的協同創新載體。最后,加強機器人技術創新、專利布局與產品之間的關聯度,構建和完善機器人產業標準體系,積極參與國際標準的制定。

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