清潔機器人專利分析報告（一）

一、前言機器人產業的快速發展使得人類生活越來越便利，其中又以清潔機器人與人們居家生活最為接近，原先只是用來幫助家庭清掃地板，如今在各國廠商的大力投入下，具備自動回站充電、防掉落、避障偵測、影像傳輸、網路控制等智能型功能，結合機械、自動化、電機、光學、電子、信息軟體、通訊、安全系統等相關技術，讓清潔機器人更為人性化並滿足人們的各種需求。最新的智能清潔機器人就像一個24小時全天候的清潔工人，可以在任何時候保證你家裡的地板亮潔如新，甚至能在垃圾倉滿了之後，自動將垃圾倒到一個垃圾袋中。世界先進工業國家的研究機構及企業已投入十幾年時間與龐大資源在智能機器人的技術與產品研究發展上，從iRobot公司的吸塵機器人Roomba全球銷售2002年至今已超過500萬台來看，智能機器人產業已成氣候。國內在智能機器人產業發展除了在學術機構持續的學術研究外，產業界投入產品的研發尚未有可見的成果，為了縮小此產業發展的落差，必須在現有技術上有所突破，而從各國申請專利中可看出現有技術成熟度與未來發展趨勢，作為國內智能型清潔機器人研究方向重要指標之一。本文就各國現有申請專利做分析探討，一方面了解各家廠商研究成果和產品，另一方面探討各國功效現況，再針對幾項智能型清潔機器人重要功能和各個產商的典型產品做深入分析，以便掌握未來技術發展趨勢。二、專利地圖分析1. 管理圖分析表1 清潔機器人主要的專利權人序號公司名稱專利數1samsung 韓國三星1662LG韓國LG1093hitachi ltd 日立公司844IRobot美國irobot705matsushita electric ind co ltd 日本松下466dainippon screen mfg 日本DIC437mitsubishi heavy ind ltd 日本三菱428applied materials inc 美國應用材料429tokyo shibaura electric co 日本東京芝浦3710fujitsu general ltd日本富士通3411maasland nv 荷蘭NV3312ebara corp日本茬原3113funai electric 日本船井電機2314sanyo 日本三洋1715sony corp日本索尼12資料庫源於上海知識產權（專利信息）公共服務平台檢索系統，截至2010年4月底，世界上家用清潔機器人主要的專利權人和其所擁的專利數參見表1（包含授權和申請中的專利），依專利數量排序，前四名分別為Samsung（166件）、LG（109件）、hitachi（84件）、iRobot（70件）。在15個專利權人中，儘管前2位是韓國企業，但日本企業在前15名中就佔了10個席位，足以可見日本的清潔機器人發展位於世界前列。圖1顯示的是專利權人在世界各國申請的比例圖，日本仍然是專利權人的申請大國，世界各國有關清潔機器人的總專利數位2040件，日本就占其37%，這個數值大部分歸功於日本的本土企業，還包括一些韓國三星和LG同樣看重日本市場，也申請了相關專利。美國市場同樣不能小覷，比例達26%。

參見圖2，可得知韓國 Samsung和LG的專利申請不僅分布韓國，其在美國的專利數目更大，並逐步向其他國家拓展，其中Samsung在中國市場的企業為三星電子株式會社和三星光州電子株式會社，共申請專利15件，LG電子株式會社專利申請9件，可看出韓國企業經營重視海外市場。日立hitachi的企業發展模式與韓國企業有所不同，他們的市場定位主要還是偏重本國，其在日本的專利申請占其總數的84.5%，同樣iRobot也如此，公司仍然以美國為其主要市場對象，因此仍未對美國以外的國家做專利布局。

圖3分析了清潔機器人的專利申請年度趨勢圖，從1990~2000，專利整體數目處於趨於平穩的態勢，2001年以後則有增長的跡象，2004年達到頂峰值，專利申請數目為145件。其後幾年專利申請量似乎有下滑的趨勢，一些如三星、LG、日立等清潔機器人的龍頭企業，開始著手專利產品化，產品市場化的部署，但專利數目仍然保持在一個較高的水平，這依託於後起之秀——美國iRobot公司發展迅猛。

圖4為專利權人消長圖，在2004年分界年以前，Samsung、LG和Hitachi的專利居多，分別占其總申請量的71%、48%、97%，其中LG分解年的專利比重略有偏低，主要由於LG的專利增長最高點處於2005年。iRobot在2004年以後高速發展，專利申請量高達67件，占其總申請量的95.8%。圖5 則更加細分的表明專利權人的專利申請周期，Samsung的專利數高峰是在2002~2004年，LG高峰是在2003~2005年，而iRobot是在2007年專利申請（實際研發活動往前推2-3年）達到頂峰。2． 技術功能分析由表2所示清潔機器人技術發展以美國與韓國投入最多，而包含溫度感測器、煙霧感測器、壓力感測器、碰撞感測器、轉動感測器的環境感測專利以韓國、美國、日本和瑞典的專利數較多，其中韓國在無線通信、圖像處理、充電站技術方面有著不錯的成果，美國除了充電站技術方面外也非常重視拖地/洗地設計，日本則是在集塵盒設計、吸嘴設計、光學感測技術上領先各國。表3中列有各國專利權人包含Samsung、LG、Hitachi 、iRobot、MATSUSHITA 、Sanyo等，各自均擁有不同的消費族群與專利技術，如IRobt在環境感測、拖地洗地設計及壓電感應技術方面有著獨厚的優勢。表2 技術-專利權人所屬國矩陣分析表專利權人所屬國技術分類KR韓國US美國JP日本DE德國SE瑞典GB英國環境感測373618274馬達控制　1　　1驅動模塊2動力傳輸嵌入式系統　13　12無線通信813圖像處理833掃刷設計41　　1集塵盒設計324　31葉輪設計1吸嘴設計1　6　1流道設計1拖地/洗地設計　12光學感測技術　19壓電感測技術　4充電站116　　1電池組1表3 技術-專利權人分析專利權人SAMSUNGLGHitachiIROBOTMATSUSHITASANYO技術分類環境感測211483662馬達控制　　　1驅動模塊2動力傳輸嵌入式系統　　211無線通信44211圖像處理53331掃刷設計13　1集塵盒設計2131　1葉輪設計1吸嘴設計　13　　1流道設計1拖地、洗地設計　　　10光學感測技術　　216壓電感測技術　　　4充電站65　6電池組1從表4可知清潔機器人技術成熟度及未來發展趨勢，在定位導航方面由於環境感測、圖像處理與無線通信技術已越來越精準，未來加入嵌入式系統可使得產品體積縮小完成更多功能；垃圾偵測為智能型機器人產品必備功能之一，雖然現在靠著圖像處理、光學與壓電感測技術可達到識別垃圾量多量少的需求，但精準度與廣泛性仍有進步空間。驅動模塊設計沒有對應相應的功能效果，對於這方面還值得深究。表4 技術-功效分析技術分類/功能分類吸塵洗地掃地路徑規劃垃圾偵測定位導航集塵盒偵測增大吸力回站充電電量管理遙控整機設計降噪防掉落防碰撞充電站11615電池組1環境感測3112371182820動力傳輸圖像處理2111122無線通信16馬達控制1嵌入式系統3驅動模塊掃刷設計5拖地、洗地設計7集塵盒設計18吸嘴設計31光學感測設計6壓電感測技術3流道設計1葉輪設計1相關服務提供本文相關主題文獻
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