□文/刘云

近年来,国内自动化立体仓库和柔性装配线进入了快速发展阶段。在自动仓库与生产车间之间、各工位之间、各段输送线之间，自动导引车（Automated Guided Vehicle，简称AGV）起了无可替代的作用。

AGV，又名无人搬运车、自动导航车、激光导航车，是指具有电磁或光学等设备的具有安全保护以及各种移载功能的运输车。AGV属于轮式移动机器人（Wheeled Mobile Robot，简称WMR）的范畴。

图1　AGV技术主题分布（2014年后）

上世纪50年代，Barrett电子公司在美国成功开发第一台AGV。它由一辆牵引式拖拉机改造而成，并带有车兜，依靠布置在一间杂货仓库空中的导引线运输货物。

图2　AGV申请地域分布（2014年后）

早期的AGV主要被用作自动拖车，应用于邮局、图书馆、车站、码头和机场等场合。物品的运送存在着作业量变化大、动态性强、作业流程经常调整，以及搬运作业过程单一等特点。AGV的并行作业、自动化、智能化和柔性化的特性能够很好地满足上述场合的搬运要求。在军事以及危险场所，以AGV的自动驾驶功能为基础，集成其他探测和拆卸设备，它可用于战场排雷、阵地侦查、危险环境作业等场合，如军用机器人、危险品处理机器人、钢铁炉料运送车、放射性物料搬运车、海底电缆铺设机器人等。

随着物流系统的迅速发展，AGV的应用范围也在不断扩展。AGV系统,即一种基于电磁导航的无人驾驶小车系统方案，通过实际硬件实验，能够达到预期设计要求，广泛运用于工业、军事、交通运输、电子等领域，具有良好的环境适应能力，很强的抗干扰能力和目标识别能力。

图3　专利类型分布（2014年后）

为追踪AGV最新相关技术，我们对该技术在近几年申请的相关专利进行检索，经对检索结果进行阅读和筛选，我们获得国外相关专利及专利申请69项，国内相关专利及专利申请235件[1]。

现阶段国内专利态势良好

整体机械结构占技术主题分布比例最高

图4　专利申请人排名（2014年后）

AGV由控制系统、引导系统、动力系统等多个系统等组成，同时拥有电动车辆的结构特征，包括整体机械结构、驱动装置、输送装置等。如图1所示，2014年以来，在AGV的各技术分支中，专利申请占比较高的分别为整体结构、导引系统、驱动装置、控制系统，以及辅助装置，各占总申请量的25%、18%、18%、14%和11%。

申请地域分布集中

从专利申请的国内地域分布分析，如图2所示，广东、江苏、浙江是国内AGV专利申请的最主要区域，三地区专利量占国内专利申请的一半以上。此外，四川、山东、上海、北京等地也有不少AGV技术相关专利申请。同时，有5件专利申请来自海外，其中德国3件、美国和日本各1件。

类型分布不均

从专利类型分析，如 图3所 示，2014年后关于AGV小车技术发明108件、实用新型121件、外观设计6件。发明和实用新型是主要的专利类型，使用新型占比略高于发明，但是外观设计方面的创新却很少。

企业对专利高度重视

通过对AGV小车技术2014年后的国内申请人排名分析，如图4所示，前三位申请人均为企业，其中排名第一位的为苏州工业园区艾吉威自动化设备有限公司，相关专利申请量为27件；排名第二位的为成都四威高科技产业园有限公司，相关专利申请量为18件；深圳市佳顺伟业科技有限公司排名第三位，相关专利申请量为15件。

进一步分析我国本土专利申请人的来源，如图5所示，我国有60%的专利申请来自于企业，但在企业中缺乏占有绝对优势的大型企业，大多是专攻某方面技术的小型企业，并且大多数企业只持有少量的专利。

深圳市佳顺伟业科技有限公司、无锡普智联科高新技术有限公司及苏州工业园艾吉威自动化设备有限公司是截至2015年5月已公开AGV技术相关专利相对较多的三家公司。

通过对这三家公司的专利分析，我们发现其关于AGV技术的专利申请起步较晚，涉及的AGV技术领域较广。

图5　本土专利申请人类型占比（2014年后）

深圳市佳顺伟业科技有限公司，成立于2006年，专业研发生产AGV小车、磁导航传感器、地标传感器、AGV磁条等相关产品。其专利分布如图6所示，佳顺伟业的第一篇AGV技术相关专利申请在2012年，且第一年便申请了20件专利，技术领域涉及避振装置、导引系统、控制系统、整体结构等技术分支。2013年仅有2件AGV技术专利申请。2014年，佳顺伟业AGV技术专利申请11件。截至目前，已公开的专利及专利申请共有33件。此外，佳顺伟业还拥有19件AGV外观专利。

无锡普智联科高新技术有限公司的主要研发成员皆来自南开大学等高等学府及研究院，目前，普智联科公司主攻物联网前沿科技的开发和应用，业务涵盖“静态交通管理系统”、“物联网前沿科技应用开发”等高新科技产业。该公司以无锡为中心，在天津和东莞分别设立了研发和生产基地。其专利分布如图7所示。普智联科在2011年才开始第一件AGV技术专利的申请，呈稳步增长趋势。到2013年，AGV技术专利年申请量达18件。截至目前，在已公开专利中，普智联科共拥有32件AGV技术专利申请。专利主要集中在AGV的控制系统，相关专利17件，占其所有专利的一半以上。此外，专利还涉及AGV的机械结构、导引系统、辅助装置等技术分支。

图6　深圳市佳顺伟业科技有限公司专利分布

图7　无锡普智联科高新技术有限公司专利分布

图8　艾吉威自动化设备有限公司专利分布

苏州工业园区艾吉威自动化设备有限公司成立于2004年，是江苏苏州一家专业的自主导航无人搬运小车、AGV配件以及非标设备生产公司。艾吉威主要为电子行业、电力行业、自动化物流行业等相关企业用户提供集AGV设备、运行路径规划、站点设计、调度系统开发等于一体自动化物流方案。艾吉威公司专利分布如图8所示，其在2014年才开始进行AGV技术专利申请。2014年，该公司共有AGV技术专利申请27件，技术分支主要集中在AGV机械结构方面，相关专利申请17件，占比63%，其次为AGV小车的导引系统，有相关专利申请4件。此外，专利技术还涉及驱动装置、辅助装置及调度系统技术分支。

国外专利分析

美国是“领头羊”

关于专利申请地区的选择，申请人通常会先将自己的技术在本国提交专利申请，而后再根据市场需要陆续在世界各国提交申请。因此进行专利申请的首次申请地域分析，可揭示出该技术真正的发源地。

2014年 后， 国外AGV技术专利首次申请国排名如图9所示，首次申请国家排名第一的是美国，有40件相关专利申请，占国外已公开的AGV技术专利申请的60%，远高于其他国家，是排名第二的韩国（8件）的5倍。排名第三的分别是德国和日本，有相关专利申请7件。此外澳大利亚、德国、意大利等国家都有AGV专利申请。

导引系统占技术主题比例最高

图9　首次申请地域分布（2014年后）

2014年后，国外AGV技术相关专利申请的技术分支如图10所示，专利主要集中在AGV的导引系统和AGV的控制系统，占比超过一半，动力系统技术相关专利申请占14%。此外，国外专利还涉及机械结构、信号传输、驱动装置等技术分支。

日本在AGV行业积累深厚

我们选取AGV技术相关专利较多的两家公司——日本村田制作所和日本丰田公司进行深入分析。

村田制作所成立于1944年，是全球领先的电子元器件制造商，其客户分布在PC、手机、汽车电子等领域。村田制作所AGV技术相关专利申请共有137项，申请趋势如图11所示，最早的专利申请出现在1991年，随后连续三年专利申请数增加，至1994年年底共有AGV小车专利申请21项。1995-1996年，专利申请下降，两年间只有一项专利申请。到1997年，该公司关于AGV的年专利申请量首次突破两位数，随后几年波动增加，至2002年达到峰值，申请专利21项。2003-2012年， 申请量下降，年均申请量约为2件。

村田制作所的AGV技术相关专利地域分布如图12所示，该公司的AGV相关专利主要集中在日本本土，占比64.6%，其次是韩国，占比9.0%，其在美国、中国、欧洲、新加坡也进行了AGV相关技术专利布局。此外，村田制作所拥有4项PCT[2]国际申请专利。由此可见，该公司在AGV小车相关技术领域进行了国际专利布局策划，搭建了全球专利保护网。

村田制作所的AGV技术相关专利申请技术分支如图13所示，从图可以看出，其在AGV技术方面的专利申请，涉及多个技术分支，主要集中在AGV系统方面。排名第一的技术分支是AGV的整体系统，专利申请量为44项，占其所有AGV相关专利申请量的32%；排名第二的技术分支是整体结构，专利申请量为32项， 占比23%；控制系统技术排名第三，专利申请量为17项，占比13%。

图11　村田制作所专利申请量

图12　村田制作所专利地域分布

图13　村田制作所技术分支

丰田（Toyota Motor）作为世界第一大汽车公司，在世界汽车生产业中有着举足轻重的地位。截至2015年5月，丰田公司AGV技术相关专利申请共有110项，其申请趋势如图14所示，丰田公司早在1986年就开始在AGV技术方面进行专利申请。1986-2013年间，除2000年以外，每年都有不同数量的专利申请，其中2008年和2011年的专利申请最多，达到10项。

丰田公司的AGV技术相关专利地域布局如图15所示，其主要专利布局区域仍为日本本土，在美国和中国的专利申请量分别位居第二、三位。此外，丰田还在加拿大、英国、德国、韩国及欧洲等多个国家就AGV技术进行了专利布局。同时，丰田公司还拥有6项PCT国际专利申请。

图14　丰田公司专利申请量

图15　丰田公司专利地域分布

丰田公司的AGV技术相关专利申请技术分布如图16所示，其相关专利主要集中在AGV系统方面。排名第一的技术分支是AGV控制系统，专利申请量37项，占比34%；导引系统技术分支排名第二，专利申请量31项，占比28%；动力系统技术排名第三，专利申请量13项，占比12%。

国内行业之星

新松机器人自动化股份有限公司（以下简称“新松公司”）隶属中国科学院，是一家以机器人独有技术为核心，致力于数字化智能高端装备制造的高科技上市企业。新松公司的机器人产品线涵盖工业机器人、洁净（真空）机器人、移动机器人、特种机器人及智能服务机器人五大系列，其中工业机器人产品填补多项国内空白，创造了中国机器人产业发展史上88项第一的突破；洁净（真空）机器人多次打破国外技术垄断与封锁，大量替代进口；移动机器人产品综合竞争优势在国际上处于领先水平，被美国通用等众多国际知名企业列为重点采购目标；特种机器人在国防重点领域得到批量应用。在高端智能装备方面，新松公司已形成智能物流、自动化成套装备、洁净装备、激光技术装备、轨道交通、节能环保装备、能源装备、特种装备产业群组化发展。

新松公司是国内最大的机器人产业化基地，在北京、上海、杭州、重庆及沈阳设立五家控股子公司。在建的杭州高端装备园与沈阳智慧园将会成为南北两大数字化高端装备基地，也是全球最先进的集数字化、智能化为一体的高端智能加工中心，用机器人生产机器人，率先开展制造模式根本性变革。

由新松公司研制、开发的自动导引车是国家“863”计划攻关项目之一，拥有多项国内外专利。截至2013年，新松公司已经生产约1400台AGV产品，2014年荣登中国移动机器人（AGV）市场竞争力排名第一，并获移动机器人（AGV）企业十强称号。新松公司生产的AGV产品广泛应用于汽车制造、机械加工、电子、纺织、造纸、卷烟、食品、印刷、图书出版等行业，部分产品先后出口到美国、韩国、墨西哥、印度、俄罗斯、加拿大等国家，开创了国产机器人出口的先河。

通过对其专利进行检索分析，如图17所示，新松公司共拥有AGV技术相关专利申请20项，其中一项为PCT国际申请专利。新松公司于2005年开始进行AGV技术的专利申请，分别涉及动力系统、控制系统和通信系统。在后续的发展中，动力系统分别于2008年、2012和2013年提出新专利申请，表明在该领域新松公司一直坚持研发投入。控制系统的专利申请经过几年停滞后分别于2012年和2013年提交新申请。从图中可看出，近两年的专利申请量较之前有所增加，一方面表明新松公司经过几年的技术积累形成了新的技术突破，另一方面也显示出新松公司近年开始加强开展专利保护工作。

图17　新松公司AGV技术专利申请分布

进一步对新松的20项AGV技术相关专利的专利类型和法律状态分析，如图18，发现其专利类型发明和实用新型各占50%，专利权有效的为12项，实审状态专利为7项，有1项专利逾期，视为失效。

图18　新松公司相关专利类型和法律状态

从发明人角度分析，曹智荀和徐方参与6项专利的发明设计，排名第一，柴微、程海英、金波、李建忠、刘长勇、宋雪、王左坤和杨奇峰分别参与4项专利的发明设计，以上人员应为新松AGV技术的主要研发人员。相关专利情况见表1。

市场未来可期

AGV可广泛应用于烟草、汽车制造、电子、纺织、医疗、食品、造纸等行业。物流操作涉及各行各业，AGV是物流装备中自动化水平最高的产品，拥有巨大的市场空间。

虽然AGV应用领域非常广泛，但目前我国各行业AGV实际应用总体规模并不大，仍处于发展初期。国内主要企业的年出货量大部分低于1000台，高工产业研究有限公司（GGII）发布的《2015年中国移动机器人(AGV)行业调研报告》数据显示，2014年国内AGV新增量为3150台，同比增长29.15%；2015年AGV新增规模将达4300台，预计增幅超过36%。这表明该产品后续发展空间巨大。

通过对AGV厂商进行调研，我们不难发现，目前全国共有约70家AGV生产企业，而其中有近30家是近两三年新入行的企业。从厂商的发展历程分析，2010年前后自主品牌AGV企业大量涌现，其中超过三成由原来的进口AGV代理商演变而来，较具代表性的如广州市远能物流自动化设备科技有限公司、广州市井源机电设备有限公司、广州动进精密机械科技有限公司等，而这一特点从产品上也得到了体现。GGII统计数据显示，新增市场中，超过70%的产品来自国产品牌。

表1　新松公司专利发明人情况

未来三年，流通物流领域对AGV需求将取得突破式进展，销量同比增长速度将超过45%，行业将进入快速发展时期。广阔的市场空间、巨大的经济利益使得大量厂商涌入AGV行业，这其中不乏一批看好中国市场的国外企业。而激烈的市场竞争背后是更加激烈的技术创新竞争，如何运用专利制度保护好自身的技术成果，将成为广大AGV企业面临的重要问题。