趙慧敏，丁芳，柴河，呂小琳，李小明，陳兵，金紅偉，宗楊，王麗，聶迎利

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081；2.中國(guó)奶業(yè)協(xié)會(huì)，北京 100193；3.呼倫貝爾農(nóng)墾謝爾塔拉農(nóng)牧場(chǎng)有限公司，呼倫貝爾 021012；4.北京京鵬環(huán)宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094；5.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京 100031；6.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)機(jī)化總站，北京 100122；7.利拉伐（天津）有限公司，北京 100176）

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(zhuān)利技術(shù)檢索，進(jìn)行專(zhuān)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(guó)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(guó)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(lái)研發(fā)方向。本文重點(diǎn)分析了全自動(dòng)擠奶機(jī)器人技術(shù)分支的發(fā)展動(dòng)態(tài)。

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(guó)內(nèi)外發(fā)表的專(zhuān)利文獻(xiàn)，重點(diǎn)分析全自動(dòng)擠奶機(jī)器人技術(shù)分支的專(zhuān)利國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)趨勢(shì)。

本報(bào)告檢索到的國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利數(shù)據(jù)來(lái)自Derwent Innovations Index德溫特專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)專(zhuān)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(guò)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(zhuān)利共5143項(xiàng)、11555件。

2 全球全自動(dòng)擠奶機(jī)器人專(zhuān)利申請(qǐng)技術(shù)分析

2.1 技術(shù)分支構(gòu)成

經(jīng)專(zhuān)家對(duì)全自動(dòng)擠奶機(jī)器人的技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)后，本文技術(shù)分類(lèi)體系如表1所示。

表1 全球全自動(dòng)擠奶機(jī)器人的技術(shù)分布

由表1可知，從一級(jí)分類(lèi)來(lái)看，專(zhuān)利數(shù)量最多的還是集中于擠奶單元部件，有3481項(xiàng)專(zhuān)利，然后依次是擠奶箱（731項(xiàng)），清洗機(jī)構(gòu)（413項(xiàng)），控制中心及控制面板（351項(xiàng)），最少的是冷卻設(shè)備部分（57項(xiàng)）。某領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量大也就意味著該領(lǐng)域?qū)＠謾?quán)風(fēng)險(xiǎn)高，所以對(duì)于中國(guó)的創(chuàng)新主體來(lái)說(shuō)，在實(shí)施全自動(dòng)擠奶機(jī)器人擠奶單元部件研發(fā)、利用等技術(shù)活動(dòng)時(shí)要多加關(guān)注專(zhuān)利侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。

從二級(jí)分類(lèi)來(lái)看，擠奶單元中擠奶杯組及擠奶杯部件是專(zhuān)利數(shù)量最多的（1876項(xiàng)），脈動(dòng)器（864項(xiàng)）和真空泵（702項(xiàng)）排列其次，而擠奶單元末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量是最少的（231項(xiàng)），自動(dòng)奶杯套杯及脫落的定位及乳頭識(shí)別裝置也較少（282項(xiàng)）。

根據(jù)行業(yè)調(diào)研的結(jié)果表明，奶杯自動(dòng)脫落技術(shù)、清洗及上杯環(huán)節(jié)是主要“卡脖子”的關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合以上具體數(shù)據(jù)，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)總體專(zhuān)利申請(qǐng)量較小，可能的原因，一是具有一定研發(fā)難度，二是已經(jīng)形成某些技術(shù)壁壘，因此中國(guó)若突破此方面技術(shù)應(yīng)作好專(zhuān)利調(diào)研防止專(zhuān)利侵權(quán)。同時(shí)也因?yàn)樵擃I(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量偏少，如果中國(guó)能攻克此領(lǐng)域技術(shù)壁壘并進(jìn)行專(zhuān)利布局掌握基礎(chǔ)專(zhuān)利，可能會(huì)獲得更高、更長(zhǎng)久的收益，所以需要更加重視，以免錯(cuò)過(guò)發(fā)展的機(jī)遇。

表2列出了技術(shù)來(lái)源國(guó)為中國(guó)的專(zhuān)利技術(shù)分布，從一級(jí)分類(lèi)來(lái)看，專(zhuān)利數(shù)量最多的還是集中于擠奶單元部件（138項(xiàng)），然后依次是擠奶箱（57項(xiàng)）、控制中心及控制面板（41項(xiàng)）、清洗機(jī)構(gòu)（33項(xiàng)），最少的是冷卻設(shè)備部分（19項(xiàng)）。這與全球技術(shù)分布一致。

表2 中國(guó)全自動(dòng)擠奶機(jī)器人的技術(shù)分布

2.2 技術(shù)分支專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

圖1顯示了全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域五大分類(lèi)技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。

圖1 全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域全球?qū)＠?大分類(lèi)技術(shù)申請(qǐng)年代趨勢(shì)（單位：項(xiàng)）

從專(zhuān)利數(shù)據(jù)分析得出：

1.控制中心及控制面板：當(dāng)圖像數(shù)字信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行奶牛個(gè)體信息分析和在擠奶箱的具體位置分析，信息數(shù)據(jù)會(huì)輸送到PLC，根據(jù)計(jì)算機(jī)處理信息和傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)，PLC運(yùn)算處理后發(fā)出控制信號(hào)，使動(dòng)力系統(tǒng)做出響應(yīng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂末端運(yùn)動(dòng)到乳房附近，通過(guò)圖像識(shí)別攝像頭提取乳房具體位置與分布，再通過(guò)計(jì)算機(jī)處理信息和傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)通過(guò)PLC發(fā)出的控制信號(hào)使動(dòng)力元件驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂完成一系列動(dòng)作[1]。這就是控制中心處理的一系列事件。該技術(shù)主要在1980年以后開(kāi)始發(fā)展，在1990～2010年期間申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù)量最多，此時(shí)技術(shù)趨于成熟，2010年后專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量略有減少。在1990～2010年間，主要是荷蘭和瑞典作為技術(shù)來(lái)源國(guó)，瑞典和德國(guó)成為主要的技術(shù)市場(chǎng)國(guó)家。專(zhuān)利權(quán)人排名前三的是DELAVAL、LELY GROUP、MAASLAND N.V. MAASSLUIS NL。2012年后主要技術(shù)來(lái)源國(guó)家為中國(guó)，主要市場(chǎng)國(guó)家主要有中國(guó)、歐洲和美國(guó)。除了DELAVAL和LELY GROUP，中國(guó)的主要專(zhuān)利權(quán)人成為主要申請(qǐng)人，在該技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)數(shù)量排在前面的有：SHANDONG CHENGCHENG IOT TECHNOLOGY STOCK和UNIV SICHUAN AGRIC。

2.擠奶箱：該技術(shù)在早期就有較多專(zhuān)利申請(qǐng)，一直處于緩慢發(fā)展階段，在1991-2010年階段是快速發(fā)展期，2010年后進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段，如圖2所示。

圖2 擠奶箱技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)變化（1990-2020）（單位：項(xiàng)）

擠奶箱技術(shù)包括（2.1）飼槽、（2.2）進(jìn)護(hù)欄及出護(hù)欄、（2.3）擠奶箱動(dòng)力裝置技術(shù)、（2.4）擠奶箱奶牛識(shí)別裝置技術(shù)。其中，擠奶箱的奶牛識(shí)別系統(tǒng)一般采用射頻（RF）、紅外識(shí)別標(biāo)牌識(shí)別奶牛（也用于測(cè)量奶?；顒?dòng)），以及圖像識(shí)別攝像頭等以實(shí)現(xiàn)奶牛個(gè)體監(jiān)測(cè)和例外管理。

（2.1-2.2）飼槽、進(jìn)出護(hù)欄技術(shù)中，飼槽、進(jìn)護(hù)欄及出護(hù)欄技術(shù)申請(qǐng)專(zhuān)利在2000年前申請(qǐng)專(zhuān)利較多，2000年以后專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量開(kāi)始減少。2000年前技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要以荷蘭和瑞典為主，市場(chǎng)國(guó)家主要以德國(guó)和加拿大為主。飼槽技術(shù)的專(zhuān)利權(quán)人以DELAVAL、LELY GROUP為主，進(jìn)護(hù)欄及出護(hù)欄技術(shù)的專(zhuān)利權(quán)人以DELAVAL、LELY GROUP、PROLION BV為主。在2012年后中國(guó)和愛(ài)爾蘭成為主要技術(shù)來(lái)源國(guó)家和主要市場(chǎng)國(guó)家。飼槽技術(shù)的主要專(zhuān)利權(quán)人有IRISH DAIRY SERVICES PORTLAOISE LTD、WILLIAM CASHMAN、WUXIXIAN WENXIN AGRIC & ANIMAL HUSBANDRY。進(jìn)護(hù)欄及出護(hù)欄技術(shù)的主要專(zhuān)利權(quán)人有DELAVAL和GEA AG，此外來(lái)自中國(guó)的有ANHUI YOMO MACHINERY GROUP CO LTD、SHANGHAI MILKOWS EQUIP CO LTD。

（2.3）擠奶箱動(dòng)力裝置技術(shù)在1994～2012年年均申請(qǐng)專(zhuān)利2.5項(xiàng)，在此期間技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是瑞典和美國(guó)，市場(chǎng)國(guó)家主要為美國(guó)、加拿大、歐洲和澳大利亞，專(zhuān)利權(quán)人以DELAVAL、GEA AG為主。2012年后專(zhuān)利申請(qǐng)有所減少，技術(shù)來(lái)源國(guó)和市場(chǎng)國(guó)家主要是中國(guó)和烏克蘭，專(zhuān)利權(quán)人較為分散。

（2.4）擠奶箱奶牛識(shí)別裝置技術(shù)1990～2018年一直處于平穩(wěn)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，在此期間技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要有瑞典、荷蘭、美國(guó)和德國(guó)，市場(chǎng)國(guó)家主要是德國(guó)、歐洲、瑞典、加拿大和美國(guó)，主要專(zhuān)利申請(qǐng)人是DELAVAL、LELY GROUP和GEA AG。2009年后專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量略有上升，該階段主要技術(shù)來(lái)源國(guó)家和市場(chǎng)國(guó)家均是中國(guó)，主要申請(qǐng)人有LELY GROUP、N.V.NEDERLANSCHE APPARATENFABRIEK (NEDAP)、TECHNOLOGIES HOLDINGS CORP、BEIJING RES CENT AGRIC INFORMATION TECHN、UNIV HEBEI TECHNOLOGY、TIANJIN SHANLIAN TECHNOLOGY CO LTD。

3.清洗機(jī)構(gòu)技術(shù):該技術(shù)在1980年以前發(fā)展較為緩慢，1991年后進(jìn)入快速發(fā)展期，直到2000年該技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量回落，進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展期，如圖3所示。

圖3 清洗機(jī)構(gòu)技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)變化（1990-2020）（單位：項(xiàng)）

（3.1）清洗支架技術(shù)早期申請(qǐng)專(zhuān)利較少，主要在2011年至2020年有專(zhuān)利持續(xù)申請(qǐng)。技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要有中國(guó)、瑞典。市場(chǎng)國(guó)家主要是中國(guó)和美國(guó)。重要專(zhuān)利權(quán)人為DELAVAL、SHIMU AGRIC SCI &TECHNOLOGY SHANGHAI CO和TECHNOLOGIES HOLDINGS CORP。

（3.2）清洗機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行器子技術(shù)是其中專(zhuān)利申請(qǐng)最多的技術(shù)，該技術(shù)的主要發(fā)展階段是在1994-2001年，該階段技術(shù)來(lái)源國(guó)家和市場(chǎng)國(guó)家主要是中國(guó)和韓國(guó)，專(zhuān)利權(quán)人主要是DELAVAL、LELY GROUP和MAASLAND N.V. MAASSLUIS NL。2014年后專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量又略有上升，該階段技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是瑞典和荷蘭，市場(chǎng)國(guó)家主要是德國(guó)、瑞典、歐洲和日本，專(zhuān)利權(quán)人主要是INNER MONGOLIA BADELA TECHNOLOGY CO LTD、RURAL DEV ADMINISTRATION。目前全自動(dòng)擠奶機(jī)器人主要是利用機(jī)械臂末端執(zhí)行器進(jìn)行清洗、套杯等擠奶操作，目前投入使用比較多的是DELAVAL、LELY、Boumatic、Fullwood等公司生產(chǎn)的多自由度機(jī)械臂擠奶機(jī)器人。DELAVAL公司研制的全自動(dòng)機(jī)器人擠奶系統(tǒng)（VMS）可通過(guò)光學(xué)攝像頭、雙激光器和液壓驅(qū)動(dòng)的四自由度機(jī)械臂適應(yīng)不同的作業(yè)情況，且機(jī)械臂最大可傾斜45°角，其末端執(zhí)行器能夠逐次從機(jī)械臂的一側(cè)夾取放置好的奶杯，自動(dòng)完成套杯、脫杯等擠奶作業(yè)，該公司研制的全自動(dòng)擠奶機(jī)器人是當(dāng)今大型商業(yè)牧場(chǎng)應(yīng)用最多的機(jī)型。早在2009年丹麥農(nóng)業(yè)資訊服務(wù)機(jī)構(gòu)發(fā)布的一份研究中就顯示，利拉伐VMS系統(tǒng)已在能源效率方面進(jìn)入世界最佳全自動(dòng)擠奶系統(tǒng)行列[2]。

（3.3）清洗機(jī)構(gòu)識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)在1990年至2020年斷斷續(xù)續(xù)有專(zhuān)利申請(qǐng)，年申請(qǐng)數(shù)量不超過(guò)3項(xiàng)。此技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是荷蘭和瑞典，市場(chǎng)國(guó)家主要是德國(guó)、歐洲、瑞典和中國(guó)，專(zhuān)利權(quán)人主要是DELAVAL、MAASLAND N.V. MAASSLUIS NL和LELY GROUP。

（3.4）清洗機(jī)構(gòu)定位裝置技術(shù)在1990～2020年斷斷續(xù)續(xù)有專(zhuān)利申請(qǐng)。技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是瑞典和荷蘭，市場(chǎng)國(guó)家主要是瑞典、中國(guó)、以色列和德國(guó)，專(zhuān)利權(quán)人主要是DELAVAL和LELY GROUP。目前最新的全自動(dòng)擠奶機(jī)器人的一系列擠奶動(dòng)作的完成都是基于圖像識(shí)別采集與激光輔助掃描系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控奶牛的體格、乳房位置及運(yùn)動(dòng)，再根據(jù)圖像識(shí)別采集與激光輔助掃描系統(tǒng)處理結(jié)果來(lái)控制機(jī)械臂的自由移動(dòng)，包括了清洗乳房時(shí)的識(shí)別、定位與套杯的識(shí)別與定位。全自動(dòng)擠奶機(jī)器人擠奶時(shí)首先通過(guò)圖像識(shí)別系統(tǒng)獲取奶牛在擠奶區(qū)的位置，然后控制系統(tǒng)根據(jù)處理結(jié)果發(fā)出控制信號(hào)，控制機(jī)械臂讓擠奶末端執(zhí)行器到達(dá)奶牛乳房位置附近，通過(guò)末端執(zhí)行器上的3D攝像頭捕捉奶牛乳房的空間位置，可全自動(dòng)完成乳頭清洗、按摩、套杯、擠奶、脫杯、消毒等一系列擠奶動(dòng)作[1]。2018年利拉伐發(fā)布的第四代擠奶系統(tǒng)VMS V300的“智能電眼”即為該前沿技術(shù)的體現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)99%的落浴準(zhǔn)確率，并實(shí)現(xiàn)針對(duì)每個(gè)乳頭的精準(zhǔn)覆蓋，節(jié)省藥浴液。

（3.5）奶杯清洗托的專(zhuān)利申請(qǐng)階段也主要集中在1996-2002年間。技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是瑞典和荷蘭，市場(chǎng)國(guó)家主要是瑞典、德國(guó)、加拿大和日本，專(zhuān)利權(quán)人主要是DELAVAL。

（3.6）清洗機(jī)構(gòu)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置方面，目前機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)精確度高，調(diào)速方便，但推力較小，大推力時(shí)成本高；液壓系統(tǒng)用壓力油進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)響應(yīng)迅速，結(jié)構(gòu)緊湊，可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，有較高的定位精度和剛度，但其漏油因素會(huì)影響運(yùn)動(dòng)正確性和平穩(wěn)性。氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用的介質(zhì)為空氣，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，反應(yīng)迅速，維護(hù)簡(jiǎn)單，而且氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)工作環(huán)境適應(yīng)性好[3]。2000-2004年期間DELAVAL公司VMS的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式為氣動(dòng)，2004年之后改進(jìn)了液壓驅(qū)動(dòng)漏油等不利因素，采用了更高定位精度和剛度的液壓驅(qū)動(dòng)方式。該技術(shù)在1990～2020年陸陸續(xù)續(xù)有專(zhuān)利申請(qǐng)，處于平穩(wěn)發(fā)展階段。技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是中國(guó)、荷蘭、美國(guó)、瑞典，市場(chǎng)國(guó)家主要是中國(guó)、歐洲、美國(guó)、俄羅斯和德國(guó)。專(zhuān)利權(quán)人主要是LELY GROUP、DELAVAL、GEA AG。2015年專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量最多，有9項(xiàng)，其中7項(xiàng)來(lái)自中國(guó)，主要專(zhuān)利權(quán)人是BEIJING AUTOMOBILE RES GEN INST CO LTD和QIJANG WANXING BEEFCATTLERMS。

4.冷卻設(shè)備：該技術(shù)在1970年以前有少量專(zhuān)利申請(qǐng)，1999有7項(xiàng)專(zhuān)利產(chǎn)出。2000年后數(shù)量回落，在2009年后申請(qǐng)專(zhuān)利數(shù)量略有增長(zhǎng)。近30年來(lái)的技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是中國(guó)、日本、瑞典，市場(chǎng)國(guó)家主要是中國(guó)、日本、加拿大和德國(guó)。主要專(zhuān)利權(quán)人是DELAVAL和LELY GROUP。2009年后技術(shù)來(lái)源和市場(chǎng)國(guó)家為中國(guó)。在中國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利最多的是LELY GROUP，其余機(jī)構(gòu)較為分散。

5.擠奶單元：該技術(shù)是1970年以前研究最多的技術(shù)，并于1970年開(kāi)始迅速發(fā)展，專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量迅速增長(zhǎng)，在1999年達(dá)到最高申請(qǐng)量128項(xiàng)，此后專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量逐漸減少，2013年后略有上升。

（5.1）如圖4所示，自動(dòng)奶杯套杯或脫杯機(jī)械臂及動(dòng)力裝置技術(shù)在1993-2006年間申請(qǐng)了最多的專(zhuān)利。該階段技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是瑞典、荷蘭和德國(guó)，市場(chǎng)國(guó)家主要是德國(guó)、瑞典、歐洲、加拿大。還有一部分研究公開(kāi)的專(zhuān)利。主要專(zhuān)利權(quán)人是DELAVAL、LELY GROUP，此外，MAASLAND N.V. MAASSLUIS NL、ANONYMOUS和GEA緊隨其后。2006年后專(zhuān)利數(shù)量逐年減少，說(shuō)明該技術(shù)趨于成熟。這個(gè)階段的技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是荷蘭、瑞典、美國(guó)和中國(guó)。市場(chǎng)國(guó)家主要是美國(guó)、歐洲、中國(guó)和荷蘭。主要專(zhuān)利權(quán)人是DELAVAL、LELY、TECHNOLOGIES HOLDINGS CORP。

圖4 擠奶單元技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)變化（1990-2020）（單位：項(xiàng)）

（5.2）擠奶單元末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)在1995-2000年間申請(qǐng)專(zhuān)利最多，這個(gè)階段的技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是瑞典，俄羅斯排第二。市場(chǎng)國(guó)家主要是瑞典，其余有俄羅斯、德國(guó)、加拿大和日本等。主要專(zhuān)利權(quán)人是DELAVAL。2000年后每年有少量專(zhuān)利申請(qǐng)。這個(gè)階段的技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是美國(guó)、瑞典、俄羅斯和中國(guó)。市場(chǎng)國(guó)家主要是俄羅斯、加拿大，中國(guó)、歐洲和美國(guó)。主要專(zhuān)利權(quán)人依然是DELAVAL，BELGOROD AGRIC ACAD和TECHNOLOGIES HOLDINGS CORP并列第二。

（5.3）真空泵近年來(lái)一直處于平穩(wěn)發(fā)展階段，2013-2017年專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量有小幅增長(zhǎng)。1990-2012年間，技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要有俄羅斯、瑞典、德國(guó)和美國(guó)，市場(chǎng)國(guó)家主要是俄羅斯、德國(guó)、美國(guó)和瑞典，主要專(zhuān)利權(quán)人是DELAVAL和BELGORODAGRIC ACAD。2013年后主要的技術(shù)來(lái)源國(guó)家和市場(chǎng)國(guó)家均是中國(guó)、俄羅斯。主要專(zhuān)利權(quán)人有DELAVAL、LELY GROUP、BELGOROD AGRIC ACAD、UNIV ORENBURG AGRIC。

（5.4）擠奶杯組及擠奶杯技術(shù)是申請(qǐng)專(zhuān)利最多的技術(shù)，分別在1990-1991年、1998-2002年、2014-2017年期間有專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量的迅猛增長(zhǎng)。1990-1991年間技術(shù)來(lái)源國(guó)家和市場(chǎng)國(guó)家均是俄羅斯。主要專(zhuān)利權(quán)人有VORON AGRIC INST、DELAVAL和VORONEZH SELSKOKHOZI。1998-2002年間技術(shù)來(lái)源國(guó)家和市場(chǎng)國(guó)家均是瑞典、俄羅斯和德國(guó)。主要專(zhuān)利權(quán)人有DELAVAL、LELY、GEA和UNIV ORENBURG AGRIC。2014-2017年技術(shù)來(lái)源國(guó)家和市場(chǎng)國(guó)家均是中國(guó)、俄羅斯。主要專(zhuān)利權(quán)人有DELAVAL、LELY GROUP、FOSHAN NANHAI JIAYANG METAL PROD CO LTD。

（5.5）脈動(dòng)器技術(shù)在1990-1995年處于快速發(fā)展階段。該階段技術(shù)來(lái)源國(guó)家主要是俄羅斯、瑞典，市場(chǎng)國(guó)家主要是俄羅斯、德國(guó)、瑞典和日本，專(zhuān)利權(quán)人主要是DELAVAL。1996年后發(fā)展緩慢，直到2013年專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量開(kāi)始增長(zhǎng)。2013年后主要技術(shù)來(lái)源國(guó)家和市場(chǎng)國(guó)家均是中國(guó)、俄羅斯和荷蘭。專(zhuān)利權(quán)人主要是LELY。

圖5 自動(dòng)奶杯套杯及脫落的定位及乳頭識(shí)別裝置技術(shù)專(zhuān)利地圖（單位：項(xiàng)）

（5.6）自動(dòng)奶杯套杯及脫落的定位及乳頭識(shí)別裝置技術(shù)在1991-1999年間是其技術(shù)發(fā)展階段，其專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量一直增長(zhǎng)。主要技術(shù)來(lái)源國(guó)家是荷蘭、瑞典、日本和德國(guó)，主要市場(chǎng)國(guó)家是德國(guó)、瑞典、日本、歐洲、加拿大，專(zhuān)利權(quán)人主要是DELAVAL和LELY。2000年后專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量減少，此后處于穩(wěn)定狀態(tài)。2010和2011年專(zhuān)利申請(qǐng)較多，主要技術(shù)來(lái)源國(guó)家是美國(guó)和瑞典。主要市場(chǎng)國(guó)家是美國(guó)和加拿大，主要專(zhuān)利權(quán)人是TECHNOLOGIES HOLDINGS CORP。2014年以后的主要技術(shù)來(lái)源國(guó)是瑞典、美國(guó)、荷蘭、中國(guó)，市場(chǎng)國(guó)是美國(guó)和中國(guó)。主要專(zhuān)利權(quán)人是DELAVAL、LELY和TECHNOLOGIES HOLDINGS CORP。

對(duì)自動(dòng)奶杯套杯及脫落的定位及乳頭識(shí)別裝置技術(shù)單獨(dú)進(jìn)行詳細(xì)分析，在圖5專(zhuān)利地圖中顯示了幾個(gè)主要的專(zhuān)利權(quán)人在該重要技術(shù)上的專(zhuān)利布局。DELAVAL的技術(shù)主要集中在圖像識(shí)別奶杯位置、光源與圖像識(shí)別，奶杯連接構(gòu)件，機(jī)械臂移動(dòng)，計(jì)時(shí)器等。LELY的技術(shù)主要集中在動(dòng)物位置檢測(cè)、圖像傳感器（發(fā)射器、接收器）、牛奶流量的檢測(cè)、定位動(dòng)物和控制機(jī)械連桿操作等。GEA的技術(shù)申請(qǐng)比較分散，幾個(gè)方向均有少量專(zhuān)利申請(qǐng)，涉及圖像處理、奶杯定位等。ORION的技術(shù)主要集中在乳頭的監(jiān)測(cè)和相關(guān)機(jī)械操作。MAASLAND的技術(shù)主要集中在機(jī)械臂的自動(dòng)移動(dòng)和控制方面。PROLION的技術(shù)主要集中在傳感器發(fā)射和接收信號(hào)。TECHNOLOGIES HOLDINGS CORP的技術(shù)主要集中在視覺(jué)系統(tǒng)機(jī)器人相關(guān)操作（奶杯檢測(cè)、機(jī)器人連接器、乳頭檢測(cè)、機(jī)械臂操作等）方面。

另外，對(duì)全自動(dòng)擠奶機(jī)器人領(lǐng)域技術(shù)分析時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在諸多零部件中，控制中心及控制面板，擠奶箱奶牛識(shí)別裝置，清洗支架，清洗機(jī)構(gòu)的末端執(zhí)行器、動(dòng)力裝置、定位裝置、識(shí)別系統(tǒng)，冷卻設(shè)備等領(lǐng)域，中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入最早優(yōu)先權(quán)國(guó)家的Top3行列中。

3 結(jié)論

全自動(dòng)擠奶機(jī)器人技術(shù)雖然是近年來(lái)才開(kāi)始面市的，但是其主要的零部件已經(jīng)有了很長(zhǎng)的發(fā)展歷史。圖像識(shí)別、標(biāo)簽識(shí)別、人工智能等新技術(shù)的引入使得傳統(tǒng)的擠奶機(jī)器人逐步被改造為全自動(dòng)擠奶機(jī)器人。從該技術(shù)分支的發(fā)展也能看到這一變化。

從專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)看，在一級(jí)分類(lèi)中，全球全自動(dòng)擠奶機(jī)器人的申請(qǐng)熱點(diǎn)主要集中在擠奶單元部件；在二級(jí)分類(lèi)中，申請(qǐng)熱點(diǎn)主要集中在擠奶杯組及擠奶杯部件、進(jìn)護(hù)欄及出護(hù)欄和清洗機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行器。進(jìn)一步研究分析發(fā)現(xiàn)這三個(gè)子技術(shù)的第一個(gè)申請(qǐng)較熱的階段集中在1997-2002年，這標(biāo)志著傳統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展到2002年左右已經(jīng)成熟，這一階段的主要專(zhuān)利權(quán)人是DELAVAL 、LELY GROUP 、GEA AG等，技術(shù)來(lái)源國(guó)和市場(chǎng)國(guó)主要集中在歐洲。這三個(gè)子技術(shù)在2014-至今年間專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量再次上升，主要是由于中國(guó)相關(guān)的企業(yè)的加入，這時(shí)專(zhuān)利的技術(shù)來(lái)源國(guó)和市場(chǎng)國(guó)主要集中在中國(guó)。

對(duì)重點(diǎn)的自動(dòng)奶杯套杯及脫落的定位及乳頭識(shí)別裝置技術(shù)詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)的技術(shù)來(lái)源國(guó)和市場(chǎng)國(guó)主要集中在荷蘭、瑞典和德國(guó)，DELAVAL 和 LELY GROUP等幾個(gè)國(guó)際企業(yè)對(duì)該技術(shù)研發(fā)和保護(hù)更多，他們的技術(shù)各有側(cè)重點(diǎn)，主要集中在圖像傳感器、圖像識(shí)別、奶杯定位、乳頭檢測(cè)、機(jī)械臂操作等方面。

4 建議措施

4.1 多形式國(guó)際交流補(bǔ)齊短板

關(guān)于“卡脖子”技術(shù)，包括擠奶單元末端執(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，我國(guó)原創(chuàng)專(zhuān)利極少涉及這些關(guān)鍵技術(shù)。在中外關(guān)系新形勢(shì)下，建議國(guó)內(nèi)研發(fā)團(tuán)隊(duì)在自主創(chuàng)新的同時(shí)也應(yīng)采取多種形式的國(guó)際交流，例如可與擠奶機(jī)器人前沿技術(shù)企業(yè)如DELAVAL開(kāi)展技術(shù)合作及研發(fā)，或取得高價(jià)值專(zhuān)利授權(quán)，以獲得擠奶機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)，從而保持與國(guó)際前沿技術(shù)同步。

4.2 企校聯(lián)通促轉(zhuǎn)化

我國(guó)擠奶機(jī)器人相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)申請(qǐng)中，不論是企業(yè)還是科研單位，均以擠奶單元、控制中心及控制面板方面居多。建議一方面在促進(jìn)科研院所進(jìn)行技術(shù)積累的同時(shí)，可引導(dǎo)科研院所和企業(yè)之間的聯(lián)合，構(gòu)建二者之間暢通的聯(lián)合通道，暢通技術(shù)交流，共同創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。另一方面，加強(qiáng)奶業(yè)信息化、智能化裝備需求調(diào)查，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向使技術(shù)和應(yīng)用結(jié)合，提高專(zhuān)利的潛在轉(zhuǎn)化率。從而加速理論、算法達(dá)到產(chǎn)品、應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，縮短國(guó)內(nèi)外差距，并防止重復(fù)、無(wú)效研發(fā)。

4.3 提升國(guó)內(nèi)企業(yè)專(zhuān)利素養(yǎng)

我國(guó)全自動(dòng)擠奶機(jī)器人研發(fā)起步晚，從2011年開(kāi)始進(jìn)入快速發(fā)展期，我國(guó)機(jī)構(gòu)在專(zhuān)利申請(qǐng)時(shí)對(duì)技術(shù)保護(hù)的力度還很欠缺，專(zhuān)利文本的撰寫(xiě)對(duì)技術(shù)的保護(hù)性不夠。比如對(duì)自動(dòng)擠奶機(jī)整機(jī)只申請(qǐng)一個(gè)專(zhuān)利進(jìn)行技術(shù)保護(hù)，這樣權(quán)利要求不夠細(xì)致，其他機(jī)構(gòu)很容易繞開(kāi)該專(zhuān)利而使用其技術(shù)，從而使得該專(zhuān)利無(wú)法發(fā)揮其保護(hù)效益。反觀其他大型機(jī)構(gòu)的專(zhuān)利，他們會(huì)將整機(jī)進(jìn)行拆分，分成細(xì)小的零部件進(jìn)行專(zhuān)利申請(qǐng)，這樣既可以對(duì)專(zhuān)利技術(shù)本身進(jìn)行很好的保護(hù)，也能夠形成專(zhuān)利壁壘，使其他機(jī)構(gòu)如果要使用該技術(shù)則無(wú)法避開(kāi)。所以，我們應(yīng)該關(guān)注國(guó)內(nèi)初創(chuàng)企業(yè)的專(zhuān)利素質(zhì)培養(yǎng)，在專(zhuān)利運(yùn)營(yíng)方面提供定向?qū)＠?wù)，從政策層面提高初創(chuàng)企業(yè)的專(zhuān)利申請(qǐng)資金和技術(shù)支持，構(gòu)建堅(jiān)固專(zhuān)利壁壘，提前規(guī)避專(zhuān)利糾紛問(wèn)題，助力初創(chuàng)企業(yè)開(kāi)拓國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，為將來(lái)順利進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)做好布局。