丁芳，趙慧敏，陳慧君，張海南，李小明，陳爍宇，呂占民，聶迎利，陳兵，劉文嬌

（1.中國奶業(yè)協(xié)會(huì)，北京 100193；2.中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081；3.武漢城市職業(yè)學(xué)院，武漢 430064；4.融通農(nóng)業(yè)發(fā)展（成都）有限責(zé)任公司，成都 610000；5.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京 100031；6.利拉伐公司，北京 100176；7.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)機(jī)化總站，北京 100122）

為促進(jìn)民族擠奶裝備技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，筆者所在研究團(tuán)隊(duì)主要針對(duì)擠奶設(shè)備的前沿技術(shù)——全自動(dòng)擠奶機(jī)器人進(jìn)行全球范圍內(nèi)的創(chuàng)新專利技術(shù)檢索，進(jìn)行專利導(dǎo)航分析，助推民族擠奶裝備技術(shù)提升，以期可以幫助國內(nèi)擠奶設(shè)備研發(fā)機(jī)構(gòu)更好地了解本領(lǐng)域?qū)＠l(fā)展態(tài)勢(shì)，客觀評(píng)價(jià)國內(nèi)外擠奶機(jī)器人的發(fā)展差距，更加明晰擠奶設(shè)備未來研發(fā)方向。本文重點(diǎn)分析了全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠纳暾?qǐng)地域。

1 檢索對(duì)象

本研究目標(biāo)研究對(duì)象為全自動(dòng)擠奶機(jī)器人在國內(nèi)外發(fā)表的專利文獻(xiàn)，對(duì)全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域國內(nèi)外技術(shù)申請(qǐng)地域進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

本報(bào)告檢索到的國內(nèi)外專利數(shù)據(jù)來自Derwent Innovations Index德溫特專利數(shù)據(jù)庫專利檢索平臺(tái)。檢索日期為2020年11月24日；檢索范圍為全部年份。經(jīng)過檢索、標(biāo)引、清洗等篩選出全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域的專利。

2 專利申請(qǐng)地域分析

2.1 全球國家/ 地區(qū)專利申請(qǐng)概況

檢索表明，全球全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠麃碜杂?8個(gè)國家和地區(qū)，但重點(diǎn)掌握在少數(shù)幾個(gè)國家手中。圖1為全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域全球?qū)＠腡op10來源國家/地區(qū)分布，該數(shù)據(jù)在一定程度上反映了技術(shù)的來源地。從圖中可以看出，荷蘭和瑞典申請(qǐng)的專利總件數(shù)最高，分別為2 476件、2 191件，其次是美國1 479件、德國1 219件、俄羅斯899件。專利申請(qǐng)數(shù)量（以“項(xiàng)”為單位）最多的來源國家/地區(qū)，前5名依次是：俄羅斯（包含前蘇聯(lián)）838項(xiàng)、美國745項(xiàng)、瑞典715項(xiàng)、荷蘭544項(xiàng)、英國452項(xiàng)。Top10國家/地區(qū)的專利申請(qǐng)總量為4 309項(xiàng)，占全部專利項(xiàng)數(shù)的83.78%，共9 895件，占全部專利件數(shù)的85.26%。瑞典、荷蘭、美國、德國在全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域具有領(lǐng)先及核心地位，俄羅斯與英國實(shí)力也較強(qiáng)。

從圖1可以看出，中國專利申請(qǐng)數(shù)量（項(xiàng)數(shù)和件數(shù)）占第七位，專利數(shù)量為335件、287項(xiàng)，在全球?qū)＠傢?xiàng)數(shù)中占比5.58%，總件數(shù)中占比為2.90%。

圖1 全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠鸗OP10來源國家/地區(qū)對(duì)比（單位：項(xiàng)/件）

有研究表明，在與農(nóng)業(yè)機(jī)器人相關(guān)的SCI論文的匯總分析結(jié)果中，各國的熱點(diǎn)研究主題主要集中在作業(yè)場(chǎng)景與關(guān)鍵技術(shù)，分布較為不平均。其中美國、澳大利亞、荷蘭和英國等關(guān)注擠奶機(jī)器人，而中國比較關(guān)注的是收獲和采摘機(jī)器人的研究。由此看出各國農(nóng)業(yè)機(jī)器人的相關(guān)研究很大程度上都受到本國農(nóng)業(yè)國情的影響[1]。這與全自動(dòng)擠奶機(jī)器人的專利檢索結(jié)果比較相似，但又不盡相同，相比較荷蘭和瑞典而言，美國、澳大利亞可能關(guān)注其他類型的擠奶機(jī)器人更多一些，例如非全自動(dòng)型、針對(duì)單一環(huán)節(jié)的自動(dòng)化擠奶設(shè)備等。

人們欲使其一項(xiàng)新發(fā)明技術(shù)獲得多國專利保護(hù)，就必須將其發(fā)明創(chuàng)造向多個(gè)國家申請(qǐng)專利，由此產(chǎn)生了一組內(nèi)容相同或基本相同的文件出版物，稱一個(gè)專利家族。本報(bào)告涉及的專利家族均來自德溫特世界專利索引中的Derwent專利家族，指一件專利后續(xù)衍生的所有不同的專利申請(qǐng)，即同一技術(shù)創(chuàng)造后續(xù)所衍生的其他發(fā)明，加上相關(guān)專利在其他國家所申請(qǐng)的專利組合。一條記錄代表一項(xiàng)專利家族。專利家族的平均件數(shù)是由機(jī)構(gòu)或國家申請(qǐng)的專利總件數(shù)除以總項(xiàng)數(shù)得出，其反映了該國申請(qǐng)的專利的技術(shù)重要性和布局成熟程度。圖1中顯示，荷蘭的專利家族平均件數(shù)最高，為4.55，其次是德國（3.14）、瑞典（3.06）、美國（1.99）、新西蘭（1.74）。中國的專利家族平均件數(shù)僅為1.17，是前十國家中最小的。荷蘭的主要專利權(quán)人有LELY GROUP、PROLION BV和MAASLAND N.V. MAASSLUIS NL。瑞典的主要專利權(quán)人為DELAVAL。德國的主要專利權(quán)人是GEA AG。美國的主要專利權(quán)人是TECHNOLOGIES HOLDINGS CORP。新西蘭的主要專利權(quán)人有DELAVAL、MILLS GEOFFREYS。

表1為全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠鸗op10來源國家/地區(qū)概況。由表1可見，根據(jù)近三年記錄比率（項(xiàng)）可知，中國在2018-2020這三年中專利申請(qǐng)數(shù)量激增，盡管基數(shù)相對(duì)Top4來說有較大差距，但是增量卻超過了其他國家。說明我國近些年由于奶業(yè)的發(fā)展、市場(chǎng)的需求、國家政策的扶持，已經(jīng)快步走在全自動(dòng)擠奶機(jī)器人技術(shù)追趕的道路上了。荷蘭、瑞典、美國、德國技術(shù)4強(qiáng)國中，僅有瑞典近三年有相對(duì)較高的申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)，說明以利拉伐為主要申請(qǐng)主體的瑞典一直在持續(xù)探索、更新全自動(dòng)擠奶機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)。從各國主要申請(qǐng)主體來看，除俄羅斯外，基本都是企業(yè)排名在前，科研院校排名在后，這也說明該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠D(zhuǎn)化應(yīng)用的比率可能相對(duì)較大。

表1 全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠鸗OP10來源國家/地區(qū)概況

2.2 主要國家專利申請(qǐng)趨勢(shì)

圖2為全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠鸗op10國家/地區(qū)專利申請(qǐng)隨年代變化的情況，其中年份按整個(gè)專利家族的最早優(yōu)先權(quán)年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。圖中顯示，英國、美國、澳大利亞和瑞典在1950年前在該領(lǐng)域進(jìn)行了一些研究。1950年后，德國、俄羅斯（前蘇聯(lián)）、新西蘭等陸續(xù)加入其中，尤其是1990年后（如圖3所示），各國在該領(lǐng)域申請(qǐng)專利數(shù)量逐漸增多，其中荷蘭和瑞典專利申請(qǐng)數(shù)量增長(zhǎng)迅速，直到2002年后進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展期。荷蘭的專利申請(qǐng)高峰是在1994年左右和2001年左右，瑞典是在1997-1999年。美國的專利申請(qǐng)高峰期是在2011年左右，這與美國當(dāng)時(shí)的國家政策引導(dǎo)有著極大的關(guān)系，2011年，美國開始推行“先進(jìn)制造業(yè)伙伴計(jì)劃”，明確提出通過發(fā)展工業(yè)機(jī)器人重振制造業(yè)，開發(fā)新一代智能機(jī)器人。同年在卡耐基梅隆大學(xué)啟動(dòng)“國家機(jī)器人計(jì)劃”，其目標(biāo)是“建立美國在下一代機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用方面的領(lǐng)先地位”。與全自動(dòng)擠奶機(jī)技術(shù)發(fā)展相對(duì)應(yīng)的是這些專利優(yōu)勢(shì)國家的奶業(yè)高速發(fā)展水平。1990年、2000年、2011年德國奶牛存欄分別為635.45萬頭、462.8萬頭、419.01萬頭，單產(chǎn)水平依次為4.93t、6.12t、7.24t；荷蘭存欄分別為185.55萬頭、153.20萬頭、154.28萬頭，單產(chǎn)6.05t、7.28t、7.55t；瑞典存欄分別為576.4萬頭、427.62萬頭、346.50萬頭，單產(chǎn)6.09t、7.83t、8.34t；美國存欄分別為999.30萬頭、919.90萬頭、919.90萬頭，單產(chǎn)6.71t、8.25t、9.68t。而我國奶牛平均單產(chǎn)2010年僅為4.75t，全部產(chǎn)奶牛（包括大量的乳肉兼用牛、牦牛在內(nèi)）存欄為1 210.8萬頭。根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國2020年荷斯坦牛平均單產(chǎn)已達(dá)8.3t，我們有理由相信，隨著我國奶業(yè)的騰飛，我國的全自動(dòng)擠奶裝備發(fā)展水平在不遠(yuǎn)的將來將會(huì)迎來一次大的飛躍與發(fā)展。在現(xiàn)有的擠奶機(jī)械設(shè)備中，高容量的轉(zhuǎn)盤式自動(dòng)擠奶裝置AMR兼有傳統(tǒng)和自動(dòng)擠奶的優(yōu)勢(shì)，德國和瑞典應(yīng)用較多，而全自動(dòng)機(jī)器人擠奶系統(tǒng)VMS與導(dǎo)航儀的一體化，在土地利用率、環(huán)境保護(hù)、動(dòng)物福利、作業(yè)效率以及奶業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等方面具有較大的優(yōu)勢(shì)[2]。

圖2 全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠鸗OP10國家/地區(qū)專利申請(qǐng)年度變化情況（單位：件）

圖3 全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠鸗OP10國家/地區(qū)專利申請(qǐng)年度變化情況（1990年后）（單位：件）

中國專利申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)期晚于其他國家。自1989年進(jìn)入萌芽期，在2000年后進(jìn)入緩慢發(fā)展期，直到2011年后才開始進(jìn)入快速發(fā)展期。實(shí)際上，在整體服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，中國的原創(chuàng)數(shù)量是最高的，在2018年之前的專利統(tǒng)計(jì)中，中國原創(chuàng)在全部服務(wù)機(jī)器人專利數(shù)量中占比超過了一半，遠(yuǎn)超美國、韓國、日本、德國、法國、英國等國家和地區(qū)，說明我國在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域投入了大量的科研力量，但是本研究的數(shù)據(jù)表明在全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域，我國的原創(chuàng)水平卻是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如服務(wù)機(jī)器人的整體水平。

2.3 主要國家/地區(qū)專利布局

專利受理國家/地區(qū)在一定程度上反映技術(shù)最終流入的市場(chǎng)，由圖4可以看出歐洲和美國是全球最受重視的技術(shù)市場(chǎng)，總專利數(shù)量比例分別為15.4%和14.2%，其次是德國、俄羅斯。通過對(duì)專利最早優(yōu)先權(quán)國家/地區(qū)和受理國家/地區(qū)進(jìn)行對(duì)比，可以看出技術(shù)來源國和技術(shù)流向地不盡相同。

圖4 全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠麃碓磭?地區(qū)（左）、受理國家/地區(qū)（右）對(duì)比（單位：件）

借助技術(shù)來源國家/地區(qū)（最早優(yōu)先權(quán)國家/地區(qū)）與技術(shù)擴(kuò)散國家/地區(qū)（專利公開國家/地區(qū)）之間的關(guān)系，可以看出5個(gè)專利量領(lǐng)先國家之間的技術(shù)流向特點(diǎn)（圖5）。結(jié)合圖4、5可以看出：

圖5 全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域主要國家專利技術(shù)流向

（1）荷蘭申請(qǐng)專利技術(shù)數(shù)量（件數(shù)）最高，是全自動(dòng)擠奶機(jī)器人技術(shù)最大輸出國家。其次是瑞典。

（2）美國是各國最重視的市場(chǎng)，荷蘭、瑞典和德國向美國輸出專利占比均較高，分別為10.99%、10.18%和9.68%。其次是德國市場(chǎng)，荷蘭向德國輸出專利占其自身專利數(shù)量的16.16%，瑞典也比較重視德國市場(chǎng)，輸出專利占比7.3%。

（3）中國的技術(shù)主要在本國申請(qǐng)專利，只在美國進(jìn)行了少量的布局，占比0.6%。

圖6為Top10來源國家/地區(qū)在全球的詳細(xì)專利布局情況。圖中縱軸為Top10國家/地區(qū)，橫軸為專利公開數(shù)量排名前15的主要專利家族成員國，氣泡大小為Top10國家/地區(qū)在各國布局的專利數(shù)量（以“件”為單位）。荷蘭對(duì)專利布局非常重視，有近86.5%的專利都在全球進(jìn)行申請(qǐng)，其中在歐洲專利局申請(qǐng)專利最多，有888件；其次是德國，有400件。說明歐洲和德國是荷蘭最重視的海外市場(chǎng)，其次是美國和英國。此外，瑞典和德國也都非常重視專利的國際布局，分別有84.43%和61.70%的專利是在本國以外申請(qǐng)的。中國大部分專利在本國，有329件，只有6件專利進(jìn)行了國際申請(qǐng)，分別是在歐洲和美國，均是由TOPPOR HEALTHTEC INC申請(qǐng)的。

圖6 全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠鸗OP10國家/地區(qū)專利布局情況（單位：件）

Top10中在中國布局專利較多的國家依次為瑞典、德國、荷蘭、美國，這些專利布局大國在中國的布局始于1995年，從2004年開始暴發(fā)式增長(zhǎng)。瑞典專利在中國的布局顯然主要是由利拉伐（DELAVAL）主導(dǎo)的。早在1979年利拉伐的設(shè)備——RTS管道機(jī)已經(jīng)在中國的深圳光明華僑農(nóng)場(chǎng)出現(xiàn)，并由此建立起新中國第一個(gè)奶廳（運(yùn)行至今），為當(dāng)時(shí)長(zhǎng)期停滯不前的中國奶業(yè)引進(jìn)和輸送了先進(jìn)技術(shù)，堪稱中國奶業(yè)史上的里程碑事件。此后直到1996年，利拉伐在廣州正式成立公司，時(shí)名“阿法拉伐農(nóng)務(wù)有限公司”，并一直關(guān)注著中國市場(chǎng)，加速在中國市場(chǎng)的布局，1998年還特別為中國市場(chǎng)研發(fā)了“計(jì)量瓶”，并被稱為“最貼近中國國情的擠奶設(shè)備”。中國的擠奶機(jī)器人概念也是在17年前由利拉伐中國公司首推，2004年和林澳亞牧場(chǎng)（現(xiàn)更名為和林現(xiàn)代牧業(yè)）引入了中國第一臺(tái)自愿式擠奶系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)主要用于展覽展示，之后在2012年上海希迪牧業(yè)正式開始了中國機(jī)器人擠奶模式商業(yè)化的道路，此后北京首農(nóng)、君樂寶等國內(nèi)一大批乳業(yè)公司開啟了規(guī)?；瘷C(jī)器人商業(yè)化發(fā)展的道路。

外國專利在中國的布局之所以從1995年開始，與中國當(dāng)時(shí)的宏觀經(jīng)濟(jì)政策調(diào)整有極大的關(guān)聯(lián)。改革開放之前，在宏觀政策上對(duì)奶業(yè)，特別是奶牛業(yè)的發(fā)展在客觀上是限制的，當(dāng)時(shí)限制私人飼養(yǎng)奶畜，壓低原料奶收購價(jià)格和消毒奶及奶粉等乳制品的銷售價(jià)格，其結(jié)果是使奶牛業(yè)難以發(fā)展，供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)因此也難以發(fā)展。改革開放之后，對(duì)奶業(yè)實(shí)行了促進(jìn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策，對(duì)奶牛業(yè)實(shí)行“國家、集體、個(gè)人一起上”的產(chǎn)業(yè)政策，極大地解放了生產(chǎn)力，調(diào)動(dòng)了多方發(fā)展奶業(yè)的積極性，在八、九十年代促進(jìn)了奶業(yè)的一次飛躍。鑒于奶業(yè)的節(jié)糧、經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)，國務(wù)院在1989年發(fā)布的產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)中，把奶業(yè)列為應(yīng)予以支持和發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，對(duì)資金投入、技術(shù)進(jìn)步、基地建設(shè)都做出了規(guī)劃。從1993年開始，連續(xù)三年由財(cái)政部安排建立奶業(yè)風(fēng)險(xiǎn)金。1997年12月，國務(wù)院批準(zhǔn)在全國實(shí)施“中國營養(yǎng)改善行動(dòng)計(jì)劃”。2000年在農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，農(nóng)業(yè)部更進(jìn)一步將奶業(yè)列為突出發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。2001年，國辦批轉(zhuǎn)了農(nóng)業(yè)部《關(guān)于加快畜牧業(yè)發(fā)展的意見》，明確提出要調(diào)整畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)突出發(fā)展奶牛養(yǎng)殖，提高奶類生產(chǎn)在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的比重。國務(wù)院辦公廳公布《中國食物與營養(yǎng)發(fā)展綱要（2001-2010年）》，奶產(chǎn)業(yè)被列為發(fā)展重點(diǎn)；科技部啟動(dòng)實(shí)施“十五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃，奶業(yè)被列入12個(gè)專項(xiàng)之一，予以重點(diǎn)支持。這些奶業(yè)紅利政策無一不吸引著擠奶設(shè)備技術(shù)前沿國家來到中國搶先進(jìn)行專利布局、市場(chǎng)布局[3]。

在整體服務(wù)機(jī)器人技術(shù)全球目標(biāo)市場(chǎng)國家/地區(qū)占比中，中國是最重要的目標(biāo)市場(chǎng)，一直是最受關(guān)注的較為活躍的經(jīng)濟(jì)體，中國是被世界各國高度關(guān)注的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。目前，歐洲和美國是擠奶機(jī)器人的最活躍目標(biāo)市場(chǎng)，由于歐美國家奶牛養(yǎng)殖以家庭牧場(chǎng)為主，單體奶牛存欄數(shù)量較低，勞動(dòng)力成本高，因此是傳統(tǒng)機(jī)器人擠奶技術(shù)的主要市場(chǎng)。但在中國，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，人均乳制品消費(fèi)水平逐漸提升，預(yù)計(jì)2025年我國人均奶類消費(fèi)量將達(dá)到39.8kg，按屆時(shí)我國人口14.2億人計(jì)算，則2025年奶類消費(fèi)需求總量為5 652萬t。面對(duì)這么龐大的牛奶增量市場(chǎng)，以及農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出奶源自給率70%以上的標(biāo)準(zhǔn)線，還有日益增長(zhǎng)的土地、人工等成本，加之機(jī)器人擠奶所體現(xiàn)出來的優(yōu)勢(shì)——奶牛福利的更多關(guān)注、更低的奶牛發(fā)病率、更高的牛奶產(chǎn)量、奶牛使用年限的延長(zhǎng)、更高的奶牛養(yǎng)殖收益，這些無一不在預(yù)示著在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的下一階段，外國全自動(dòng)擠奶機(jī)器人專利在中國的技術(shù)布局將迎頭追趕，中國將成為最活躍的目標(biāo)市場(chǎng)。

中國機(jī)器人的發(fā)展起步較晚，但是發(fā)展速度很快，2015年中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量?jī)H32 996臺(tái)，到了2017年中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量突破13萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)68.1%，規(guī)模約占全球產(chǎn)量的1/3。2018年，全國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)到了14.8萬臺(tái)，2019年工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量為18.7萬臺(tái)（套）[4]。新技術(shù)在某個(gè)行業(yè)里的推廣與應(yīng)用勢(shì)必會(huì)引導(dǎo)行業(yè)呈現(xiàn)高速的發(fā)展。隨著技術(shù)的成熟及勞動(dòng)力情況的變化，機(jī)器人模式越來越成為規(guī)模化牧場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。從現(xiàn)有的無論是世界的還是中國的智能化機(jī)器人牧場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)來看，未來十年、二十年將是機(jī)器人牧場(chǎng)發(fā)展的黃金年代。

2.4 主要市場(chǎng)國家/地區(qū)專利技術(shù)申請(qǐng)對(duì)比

選取受理國排名前四的歐洲、美國、德國、俄羅斯，另外加上中國作為主要市場(chǎng)國，利用專利地圖來分析這些國家申請(qǐng)的專利技術(shù)的差異（圖7）。

圖7 全自動(dòng)擠奶機(jī)器人主要市場(chǎng)國專利技術(shù)對(duì)比分析

ThemeScape專利地圖的主要用途是通過在專利地圖上對(duì)類似記錄進(jìn)行分組。內(nèi)容相似的記錄在專利地圖上形成“高峰”，表示這些記錄的內(nèi)容相似。文獻(xiàn)內(nèi)容越相似，彼此在專利地圖中的位置就越近。山峰的高度代表記錄的密度；峰頂越高表示包含的文獻(xiàn)越多，峰谷越低表示包含的文獻(xiàn)越少。

每個(gè)區(qū)域標(biāo)簽以淺灰色的字母顯示，用來識(shí)別某個(gè)區(qū)域（而不是單個(gè)峰頂）中記錄所涵蓋的常見主題。峰頂標(biāo)簽以黑色字母顯示在專利地圖上，是最能代表特定峰頂周圍記錄的主題。山峰之間的距離說明這些區(qū)域中記錄之間的關(guān)系。聚集在一起的高峰內(nèi)容類似，由一個(gè)淺灰色的標(biāo)簽表示。峰間位置越接近，則所含內(nèi)容的相關(guān)性就越強(qiáng)，反之則越弱。在遠(yuǎn)離高峰的地方會(huì)出現(xiàn)代表相關(guān)文獻(xiàn)密度變化情況的線條。這些線條稱為等高線。等高線表明了相關(guān)文獻(xiàn)的密度。

圖7顯示作為受理專利量最多的歐洲來說，在該地區(qū)布局的技術(shù)分布在各個(gè)研究方向，其中以自動(dòng)化控制方向?yàn)橹鳎送饽塘髁靠刂?、真空室、擠奶箱也是其較多專利布局的方向。

在德國申請(qǐng)的專利也涵蓋了非常多重要的方向，包括：自動(dòng)化控制、擠奶箱（進(jìn)護(hù)欄、杠桿）、真空室及其零部件、奶流量控制、牛奶制冷存儲(chǔ)、奶杯清洗、奶襯等。

在美國申請(qǐng)的專利覆蓋方向較德國要少一些，主要集中在自動(dòng)化控制（信號(hào)和傳感器的自動(dòng)化控制、視覺系統(tǒng)機(jī)器人、圖像識(shí)別）、擠奶充氣裝置（奶襯、奶杯殼及其組裝）、奶流量自動(dòng)控制、真空室（閥、氣缸）等。

在俄羅斯申請(qǐng)的專利覆蓋方向主要有真空室及其零部件、排奶連接管、奶杯奶管結(jié)構(gòu)機(jī)器控制、泌乳刺激控制、擠奶箱（進(jìn)護(hù)欄、杠桿）、奶流量自動(dòng)控制、牛奶制冷存儲(chǔ)、擠奶充氣裝置（奶襯）。俄羅斯在自動(dòng)化控制方向上申請(qǐng)的專利非常少。

在中國申請(qǐng)的專利主要集中在自動(dòng)化控制（牛環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制、奶牛ID識(shí)別、奶標(biāo)簽識(shí)別）、真空室（氣缸）、奶杯制作模型和方法、擠奶機(jī)整機(jī)等方向。

由于全自動(dòng)擠奶機(jī)器人專利技術(shù)申請(qǐng)跨越時(shí)間特別長(zhǎng)，而專利中保護(hù)年限最長(zhǎng)的發(fā)明專利保護(hù)年限也只有20年，而該技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)跨越了100年，所以該技術(shù)領(lǐng)域存在大量的失效專利，而這些專利可以被很好地利用起來。

本研究還對(duì)技術(shù)法律狀態(tài)進(jìn)行了專利地圖分析，分析發(fā)現(xiàn)，涉及真空室及其零部件、排奶連接管、擠奶箱進(jìn)護(hù)欄、奶杯奶管結(jié)構(gòu)清洗及機(jī)器控制、奶襯及奶杯殼、機(jī)械臂的相關(guān)技術(shù)專利都已經(jīng)失效。對(duì)比國家分布來看，在俄羅斯申請(qǐng)的大量專利處于失效狀態(tài)。在德國申請(qǐng)的較多專利也處于失效狀態(tài)。在歐洲、美國和中國的專利處于有效和不確定（審中等）的狀態(tài)更多，詳見表2。

表2 全自動(dòng)擠奶機(jī)器人專利技術(shù)主要市場(chǎng)國法律狀態(tài)（件）

利用失效專利雖然可避免昂貴的專利購買費(fèi)用，但失效專利不是萬能的，在利用時(shí)同樣需要規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，關(guān)注其有效性、時(shí)效性、先進(jìn)性以及產(chǎn)業(yè)化問題，不能盲目利用。我們?cè)诶脮r(shí)需先進(jìn)行全面市場(chǎng)調(diào)研，跟蹤前沿技術(shù)，防止引入落后技術(shù)，要挑選有市場(chǎng)前景的失效專利。

3 結(jié)論

全自動(dòng)擠奶機(jī)器人技術(shù)掌握在少數(shù)幾個(gè)國家手中，瑞典、荷蘭、美國、德國在全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域處于領(lǐng)先及核心地位，這四個(gè)國家的主要專利權(quán)人分別是利拉伐、LELY、Technologies Holdings Corp、GEA。

歐洲和美國是目前全自動(dòng)擠奶機(jī)器人技術(shù)最活躍、最受重視的目標(biāo)市場(chǎng)。荷蘭是全自動(dòng)擠奶機(jī)器人技術(shù)最大輸出國，其次是瑞典。中國的技術(shù)主要在本國申請(qǐng)專利，海外布局極少。結(jié)合我國奶業(yè)發(fā)展階段、奶業(yè)發(fā)展目標(biāo)及專利數(shù)據(jù)分析，可以預(yù)測(cè)，下一階段中國將成為全自動(dòng)擠奶機(jī)器人最活躍的目標(biāo)市場(chǎng)，未來十年、二十年中國牧場(chǎng)將迎來擠奶機(jī)器人發(fā)展的黃金年代。

4 建議

4.1 提升國內(nèi)企業(yè)專利素養(yǎng)

我國全自動(dòng)擠奶機(jī)器人研發(fā)起步晚，從2011年開始進(jìn)入快速發(fā)展期，目前專利海外布局極少。雖然一些高技術(shù)壁壘的關(guān)鍵部件還未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但是在擠奶單元、控制面板等方面已有了一定程度的進(jìn)展，對(duì)這類技術(shù)的創(chuàng)新主體建議采用扶持和引導(dǎo)的政策，引導(dǎo)企業(yè)或科研院所提高自身產(chǎn)權(quán)意識(shí)，逐漸培育高價(jià)值專利。中國的創(chuàng)新主體在實(shí)施全自動(dòng)擠奶機(jī)器人擠奶單元部件研發(fā)技術(shù)時(shí)要多加關(guān)注專利侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。擠奶單元末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)、自動(dòng)奶杯套杯及脫落的定位及乳頭識(shí)別、清洗機(jī)構(gòu)識(shí)別系統(tǒng)與定位技術(shù)等方面可能具有一定的技術(shù)難度或已形成技術(shù)壁壘，我國在積極研發(fā)新的技術(shù)時(shí)要做好調(diào)研工作，繞開已申請(qǐng)的專利技術(shù)。而對(duì)于必須要利用的技術(shù)，我國機(jī)構(gòu)也要積極尋找專利授權(quán)合作，以防止后期出現(xiàn)專利侵權(quán)糾紛而帶來不必要的損失。我們應(yīng)該關(guān)注國內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)的專利素質(zhì)培養(yǎng)，在專利運(yùn)營方面提供定向?qū)＠?wù)，從政策層面提高初創(chuàng)企業(yè)的專利申請(qǐng)資金和技術(shù)支持，構(gòu)建堅(jiān)固專利壁壘，提前規(guī)避專利糾紛問題，助力初創(chuàng)企業(yè)開拓國內(nèi)市場(chǎng)，為將來順利進(jìn)入國際市場(chǎng)做好布局。

4.2 充分利用失效專利

全自動(dòng)擠奶機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域失效專利占比較高，早期技術(shù)相關(guān)專利均已失效，且很多都是之前在歐洲、俄羅斯、德國和美國申請(qǐng)的專利，這些可以視為公知技術(shù)，對(duì)于技術(shù)研發(fā)過程具有借鑒意義[5]。我國相關(guān)研究人員應(yīng)該充分調(diào)研和利用這些失效專利以節(jié)約研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期。利用失效專利雖然可避免昂貴的專利購買費(fèi)用，但失效專利不是萬能的，在利用時(shí)同樣需要規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，關(guān)注其有效性、時(shí)效性、先進(jìn)性以及產(chǎn)業(yè)化問題，不能盲目利用。我們?cè)诶脮r(shí)需先進(jìn)行全面的市場(chǎng)調(diào)研，跟蹤前沿技術(shù)，防止引入落后技術(shù)，要挑選有市場(chǎng)前景的失效專利。