产业用机器人传动技术专利分析下篇 王孝裕

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1、全球產業用機器人專利分析概論－機構傳動技術專利（下）台灣機器人產業發展協會王孝裕前篇文章已針對機構傳動之專利趨勢進行分析探討，了解主要的專利權人以及各國專利申請狀況，然而為了更近一步了解機構傳動技術之專利布局及避免誤觸專利集中地雷及開發技術空白區，因此在本篇技術面分析的內容針對機構傳動進行技術功效分類以製作功效矩陣表，藉以提供國內廠商作為迴避設計之參考。ㄧ、技術面分析1.定義技術及功效分類架構根據本篇文章所檢索出的專利說明書中，透過人工判讀方式，篩選出最符合本文章欲探討分析之結果共100篇，並撰寫技術摘要表以歸納出技術功效指標整理如表1，本文章主要將產業用機器人機構傳動技術在第一階分為三大主體

2、，分別為關節、手腕以及減速機；第二階則是針對三大傳動機構之內部不同元件進行分類，第三階則對不同類型之元件之主要技術進行分類。表1產業用機器人機構傳動技術分類指標第一階第二階第三階第一階第二階第三階關節T01基座傳動機構設計減速機T03Harmonic減速機柔性軸承驅動源配置Cyclo減速機齒型組裝/支撐機構設計輸出結構圓筒座標傳動機構設計搭配行星齒輪組垂直多關節型傳動機構設計偏心輪驅動源配置輸出銷配重機構設計齒型簡化運動自由度輸入軸水平多關節型傳動機構設計RV減速機搭配行星齒輪組驅動源配置齒輪減速機輸出和輸入垂直配重機構設計輸出和輸入平行模組化手腕機構T02減速元件加設減速機Delta傳動機構

3、設計加大減速比驅動機構設計更改配置位置手指傳動機構設計改變傳動元件驅動源配置傳動機構連動設計更改配置位置增加支撐馬達改變馬達配置其他設置檔板元件分離加大內部空間更改管線配置調整間隙而在100篇的技術摘要表中所整理出的功效指標經過內部討論以及專家建議後，可歸納為表2下列指標：表2產業用機器人機構傳動功效分類指標微小化E01拆裝容易E02重心平衡E03提昇運動性E04簡化控制E05增加扭力E06提昇剛性E07避免管線纏繞E08降低成本E09提昇精度E10提升壽命E112.技術及功效鳥瞰分析(1).各國專利技術立體圖：從一百篇機構傳動專利分析結果顯示，圖1可發現日本在關節T01、手腕機構T02以及減

4、速機T03皆為專利量最高之國家，而其他美國、德國、法國及瑞士在機構傳動分類上主要也是以關節機構為主要專利申請重點，但其技術發展仍與日本有一段差距。圖1各國主要專利技術分布圖註：德國、FR法國、JP日本、SE瑞士、US美國-各國關節專利發展趨勢表：表3顯示美國以及日本為最早申請產業用機器人關節專利之國家，後來日本在此技術持續的有專利申請，反觀美國從1995年後便沒有相關的專利產出，而瑞典以及德國則是從2001年後開始投入專利研發，顯示其對於關節技術之重視。表3各國關節專利發展趨勢表國家1980198319861989199219951998200120042007Japan(JP)0024822

5、112UnitedStates(US)0011020000Sweden(SE)0000000122Germany(DE)0000010111Switzerland(CH)0000100001-各國手腕機構專利發展趨勢表：表4顯示日本在此領域之強勢領導地位，從1984年至2008年幾乎都是申請量最高之國家，如廠商要針對此領域發展，必須要特別小心是否誤觸日本之專利地雷。表4各國手腕機構專利發展趨勢表國家198419871990199319961999200220052008Japan(JP)193341102Sweden(SE)000001001Germany(DE)000001000-各國減速機

6、專利發展趨勢表：表5為在篩選過後的一百篇專利中，減速機之第一件專利為日本所申請，同時日本也是減速機之技術領先國家，幾乎每隔3年都會有專利產出，其他國家的申請狀況則是較為分散，顯示其技術發展較缺乏延續性。表5各國減速機專利發展趨勢表國家1987199019931996199920022005Japan(JP)2203115Sweden(SE)0001210UnitedStates(US)0110010Germany(DE)0010000(1).各國專利功效立體圖：圖2顯示各國機構傳動之專利功效前三名以微小化、提昇運動性以及提升精度為主，由此可以觀察目前全球各國在機構傳動的專利功效趨勢主要是希望能

7、夠讓手腕機構、關節以及減速機之技術能夠更朝向更微小化、提升精度以及提升其運動性能發展為重點。圖2各國專利功效立體圖(1).各技術領域之專利權人分佈-前五大關節技術之專利權人分佈(1974-2009)表6前五大關節技術之專利權人分佈專利權人專利件數Fanuc8ABB5Yaskawa/Mitsubishi4HarmonicDrive/KUKA3Sankyo/Adept2-前四大手腕機構技術專利權人分佈