中日護(hù)理機(jī)器人專利技術(shù)景觀分析*

吳菲菲 李一葦 苗 紅

（北京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京100124）

護(hù)理機(jī)器人目前尚未有統(tǒng)一的定義，但是可類比服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行定義。根據(jù)深圳稻草人自動(dòng)化有限公司對(duì)于服務(wù)機(jī)器人的定義，服務(wù)機(jī)器人是通過(guò)完全自主或半自主運(yùn)作，為人類健康或設(shè)備良好狀態(tài)提供有幫助的服務(wù)，但是不包括工業(yè)性操作。護(hù)理機(jī)器人的定位包含于服務(wù)機(jī)器人，但是相對(duì)服務(wù)機(jī)器人中更集中于用戶的健康需要；相對(duì)于手術(shù)機(jī)器人更集中于日常生活應(yīng)用。盡管根據(jù)深圳稻草人自動(dòng)化有限公司的敘述將護(hù)理機(jī)器人的定位于醫(yī)用機(jī)器人［1］，但區(qū)別于手術(shù)機(jī)器人、診斷機(jī)器人與康復(fù)機(jī)器人。但是根據(jù)Goeldner等人［2］對(duì)于各國(guó)護(hù)理機(jī)器人研發(fā)狀態(tài)的研究綜述，護(hù)理機(jī)器人的功能范圍結(jié)合了醫(yī)用機(jī)器人中診斷機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人以及家用機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、保安機(jī)器人與清潔機(jī)器人等，與維持用戶身心健康狀態(tài)及日常行動(dòng)能力相關(guān)的領(lǐng)域均可納入護(hù)理機(jī)器人的服務(wù)范圍。護(hù)理機(jī)器人對(duì)應(yīng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中的系統(tǒng)集成部分，而護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)過(guò)程覆蓋零配件與制造部分。

根據(jù)當(dāng)前社會(huì)狀況，護(hù)理機(jī)器人的優(yōu)先服務(wù)對(duì)象是老年人，尤其是受限于身體與心智狀況的老年人。根據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒公布的2018年末人口數(shù)據(jù)，65歲以上人口接近1.67億人，占全國(guó)總?cè)丝诘?11.94%，超過(guò) 10%，老年撫養(yǎng)比為16.8%，而且指標(biāo)都在持續(xù)增長(zhǎng)，說(shuō)明中國(guó)人口老齡化程度在不斷加重。處于勞動(dòng)年齡的人口的撫養(yǎng)壓力將持續(xù)增加，養(yǎng)老經(jīng)濟(jì)壓力加重，護(hù)理人員的缺口不斷增加，傳統(tǒng)的人類撫養(yǎng)形式將難以應(yīng)對(duì)養(yǎng)老需求。而護(hù)理機(jī)器人不僅能作為護(hù)理人員的補(bǔ)充，并且集成了多學(xué)科的技術(shù)創(chuàng)新成果，是面向老齡化社會(huì)的重要技術(shù)領(lǐng)域，甚至可能形成新興產(chǎn)業(yè)。因此未來(lái)護(hù)理機(jī)器人技術(shù)與管理的聯(lián)系將不斷加深。根據(jù)2019世界機(jī)器人大會(huì)上公布的《中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2019》，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到86.8億美元，2014年至2019年的平均增長(zhǎng)率約為20.9%，高于同期全球平均水平。顯示中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展。但是主要發(fā)展領(lǐng)域是工業(yè)機(jī)器人，護(hù)理機(jī)器人產(chǎn)業(yè)仍待未來(lái)發(fā)展。日本相對(duì)中國(guó)更早進(jìn)入老齡社會(huì)，更早開(kāi)始進(jìn)行護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)，在護(hù)理機(jī)器人領(lǐng)域技術(shù)具有領(lǐng)先性。通過(guò)對(duì)中日兩國(guó)護(hù)理機(jī)器人技術(shù)景觀的對(duì)比，一方面能夠?qū)?biāo)先進(jìn)，分析我們的問(wèn)題，另一方面能發(fā)現(xiàn)差異，形成自身優(yōu)勢(shì)與特色。

國(guó)外對(duì)護(hù)理機(jī)器人技術(shù)的研究領(lǐng)域，除去護(hù)理機(jī)器人具體功能設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)與測(cè)試，集中于特定技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，比如護(hù)理機(jī)器人研發(fā)活動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)、不同層級(jí)研發(fā)主體分布以及研發(fā)主體的合作狀況［2］；環(huán)境輔助生活機(jī)器人的代表性產(chǎn)品的相關(guān)實(shí)驗(yàn)狀況以及該類機(jī)器人需要增加關(guān)注的研究領(lǐng)域［3］；面對(duì)老年人的八種重點(diǎn)需求的九類機(jī)器人的研發(fā)狀況［4］；社會(huì)保障機(jī)器人對(duì)老年癡呆癥患者做出的貢獻(xiàn)，使用的風(fēng)險(xiǎn)以及未來(lái)發(fā)展方向［5］。各類研究使用的數(shù)據(jù)以文獻(xiàn)與專利為主，通過(guò)文獻(xiàn)與專利計(jì)量，網(wǎng)絡(luò)分析法以及對(duì)關(guān)鍵文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀總結(jié)進(jìn)行研究。

國(guó)內(nèi)護(hù)理機(jī)器人技術(shù)研究方面，主要在于構(gòu)建護(hù)理機(jī)器人的研究體系，總結(jié)護(hù)理機(jī)器人的應(yīng)用狀況及未來(lái)發(fā)展，比如飲食護(hù)理機(jī)器人的不同分類方式以及該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r［6］；機(jī)器人在物品傳送、患者轉(zhuǎn)運(yùn)、康復(fù)護(hù)理、飲食護(hù)理、老年人陪伴中的應(yīng)用與研發(fā)狀況，以及機(jī)器人在護(hù)理領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)［7］；建立體系化的健康機(jī)器人技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新平臺(tái)，以及健康機(jī)器人技術(shù)基于體系化創(chuàng)新平臺(tái)的創(chuàng)新方向［8］；社會(huì)輔助型機(jī)器人功能、效果與機(jī)理，面臨的挑戰(zhàn)與未來(lái)展望［9］；通過(guò)構(gòu)建中國(guó)養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)需求模型預(yù)測(cè)市場(chǎng)規(guī)模，以此總結(jié)中國(guó)養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀并預(yù)見(jiàn)未來(lái)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向［10］。各類研究主要通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的閱讀總結(jié)以及指標(biāo)模型的構(gòu)建進(jìn)行研究。

綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究可知，當(dāng)前護(hù)理機(jī)器人研究仍處于技術(shù)研發(fā)階段，產(chǎn)業(yè)化前景光明。盡管已有針對(duì)多國(guó)護(hù)理機(jī)器人技術(shù)的比較分析，但以技術(shù)先進(jìn)國(guó)家為對(duì)標(biāo)對(duì)象，專門分析我國(guó)與之的差異尚未有研究成果，從專利技術(shù)景觀的視角，有助于發(fā)現(xiàn)中日在護(hù)理機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的專利分布區(qū)別，研發(fā)路徑差異，為我國(guó)在該領(lǐng)域的研發(fā)確定方向，把握研發(fā)資源的配置。

基于專利的技術(shù)發(fā)展研究常采用專利地圖［11］與專利技術(shù)路線圖［12］，分析的目的有識(shí)別技術(shù)機(jī)會(huì)［13］、監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展［14］、發(fā)現(xiàn)技術(shù)空白［15］、給出特定的技術(shù)發(fā)展路線［16］、新興技術(shù)未來(lái)發(fā)展分析［17，18］、描述競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)［19］等。專利技術(shù)景觀分析也是以專利數(shù)據(jù)為依據(jù)的分析方法，以特定技術(shù)、產(chǎn)品或領(lǐng)域?yàn)閷?duì)象，涉及多維分析，通過(guò)時(shí)間、地理與技術(shù)領(lǐng)域的組合分析數(shù)據(jù)，形成對(duì)象多維度特征，是制定科學(xué)技術(shù)政策與商業(yè)戰(zhàn)略的有效工具［20］。專利技術(shù)景觀分析已應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展［21］、核能技術(shù)發(fā)展［22］、癌癥治療領(lǐng)域技術(shù)與未來(lái)發(fā)展［23］、玉米生物育種技術(shù)全球發(fā)展［24］、老年福祉技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀與競(jìng)爭(zhēng)格局［25］等。Aharonson［26］等在2016年提出了一種新的技術(shù)景觀構(gòu)建方式，通過(guò)構(gòu)建更細(xì)粒度的專利分類空間標(biāo)記技術(shù)研發(fā)主體擁有的專利，以向量形式展現(xiàn)專利分布，基于向量衡量技術(shù)間距離，識(shí)別離群專利，描述不同企業(yè)間技術(shù)軌跡特征，以及如技術(shù)融合、知識(shí)外溢以及技術(shù)景觀變化等微觀層面的動(dòng)態(tài)特征。這種專利標(biāo)記方式不僅提升對(duì)專利技術(shù)信息反映的準(zhǔn)確性，而且能更直觀地反映出技術(shù)動(dòng)態(tài)發(fā)展特征。

Aharonson［26］等提出的技術(shù)景觀框架利用專利自身的分類號(hào)，細(xì)化了專利分類的粒度，增加專利分類號(hào)對(duì)信息的反映準(zhǔn)確度；相對(duì)專利共被引方法，降低了因?yàn)檠芯恐黧w的決策考量對(duì)準(zhǔn)確度的影響，并且突破了本專利只能引用本專利之前授權(quán)公開(kāi)的專利的時(shí)間范圍限制以及對(duì)專利分類結(jié)構(gòu)反映不足等問(wèn)題；相對(duì)專利文本分析方法，減少了對(duì)研究者專業(yè)知識(shí)的需求導(dǎo)致的研究領(lǐng)域范圍有限的問(wèn)題。因此本文借鑒Aharonson［26］等提出的技術(shù)景觀框架，用于構(gòu)建中日護(hù)理機(jī)器人技術(shù)景觀。通過(guò)向量形式的專利分布，從橫向與縱向兩方面呈現(xiàn)中日兩國(guó)機(jī)器人技術(shù)特征的差異，不僅顯示各自的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，并且顯示兩國(guó)不同層級(jí)技術(shù)研發(fā)主體的技術(shù)距離與動(dòng)態(tài)發(fā)展特征。最后以傳感器作為護(hù)理機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)對(duì)中日兩國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利進(jìn)行對(duì)比分析，研究中國(guó)護(hù)理機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展方向。

1 研究框架與方法

專利技術(shù)景觀分析分為專利數(shù)量變化趨勢(shì)、專利質(zhì)量特征與專利結(jié)構(gòu)特征三部分，從專利數(shù)量、質(zhì)量與技術(shù)特征三方面進(jìn)行技術(shù)景觀構(gòu)建。其中專利結(jié)構(gòu)特征分析在Aharonson等［26］所提出的技術(shù)景觀框架基礎(chǔ)上，針對(duì)可獲得數(shù)據(jù)特點(diǎn)提出具體用于本文計(jì)算分析的指標(biāo)及計(jì)算方法。研究框架見(jiàn)圖1。

圖1 研究框架圖Fig.1 Research Framework

1.1 專利數(shù)量變化趨勢(shì)分析

專利數(shù)量變化趨勢(shì)旨在從專利申請(qǐng)量、專利分類與專利權(quán)人構(gòu)成三方面對(duì)比中日兩國(guó)在護(hù)理機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。

1.1.1 專利申請(qǐng)量變化趨勢(shì)

由于專利的授權(quán)周期較長(zhǎng)，且不同國(guó)家地區(qū)專利授權(quán)時(shí)間難以比較，但專利申請(qǐng)時(shí)間能夠反映專利權(quán)人發(fā)明創(chuàng)造行為，因此以專利申請(qǐng)時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行專利申請(qǐng)量變化趨勢(shì)對(duì)比。通過(guò)專利申請(qǐng)數(shù)量的變化，一定程度上能夠判斷該技術(shù)所處發(fā)展階段。

1.1.2 重點(diǎn)專利技術(shù)領(lǐng)域分布分析

專利技術(shù)領(lǐng)域分布分析反映不同創(chuàng)新主體的技術(shù)關(guān)注點(diǎn)，可以用于判斷未來(lái)可能形成的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。此外，技術(shù)領(lǐng)域分析結(jié)果為未來(lái)研發(fā)提供了方向指引。因此，本文選取有效專利信息分析更具有指導(dǎo)性。專利涉及的領(lǐng)域眾多，表達(dá)方式也不盡相同，而專利國(guó)際分類號(hào)具有較高的普適性，為此選用專利國(guó)際分類號(hào)作為技術(shù)領(lǐng)域的表達(dá)。若使用小類級(jí)別專利國(guó)際分類號(hào)，由于粒度較粗，對(duì)技術(shù)領(lǐng)域的劃分缺少可辨識(shí)度，為了更準(zhǔn)確地比較存在的技術(shù)領(lǐng)域的差異，選擇大組級(jí)別專利國(guó)際分類號(hào)定義技術(shù)領(lǐng)域。

1.1.3 專利權(quán)人構(gòu)成分析

專利權(quán)人是專利技術(shù)的實(shí)際掌控者，不同的專利權(quán)人數(shù)量占比反映著技術(shù)的成熟狀態(tài)。通常企業(yè)型的專利權(quán)人，其技術(shù)的成熟度相對(duì)較高，因?yàn)槠髽I(yè)申請(qǐng)專利的目標(biāo)比較明確，與市場(chǎng)的關(guān)聯(lián)較密切，而高校的專利申請(qǐng)則更偏重于技術(shù)研究成果的展示，從我國(guó)不斷強(qiáng)調(diào)提高?？萍汲晒a(chǎn)業(yè)化的政策激勵(lì)，也能反映出高校專利成果與市場(chǎng)存在距離的問(wèn)題。

1.2 專利質(zhì)量特征分析

專利質(zhì)量特征可通過(guò)專利質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)了解。專利質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)按照專利內(nèi)容相關(guān)不同方面可分為體現(xiàn)專利影響力、專利蘊(yùn)含知識(shí)量及專利市場(chǎng)價(jià)值的基于被引的專利質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)；體現(xiàn)專利和最新科技發(fā)展的關(guān)系的基于引用的專利質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)；體現(xiàn)專利保護(hù)程度的基于技術(shù)保護(hù)范圍的專利質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)；體現(xiàn)專利保護(hù)范圍的基于區(qū)域保護(hù)范圍的專利質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)；體現(xiàn)專利受重視程度的基于有效維持的專利質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)等［27］。根據(jù)檢索數(shù)據(jù)特點(diǎn)，針對(duì)以上專利質(zhì)量相關(guān)方面分別選用平均被引次數(shù)、被引率作為專利被引相關(guān)指標(biāo)；選用對(duì)應(yīng)專利參考文獻(xiàn)中科技資料比例的科學(xué)關(guān)聯(lián)度［27，28］作為專利引用相關(guān)指標(biāo)；選用平均權(quán)利要求數(shù)量與平均專利寬度作為專利技術(shù)保護(hù)范圍相關(guān)指標(biāo)；選用平均專利族大小、平均專利保護(hù)區(qū)域大小、三方（美國(guó)專利商標(biāo)局、歐洲專利局與日本專利局）專利數(shù)量、PCT申請(qǐng)數(shù)量作為專利區(qū)域保護(hù)范圍相關(guān)指標(biāo)；選用專利授權(quán)率、專利有效率及專利平均壽命作為專利有效維持相關(guān)指標(biāo)，全方面對(duì)中日兩國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比。指標(biāo)體系見(jiàn)表1。

表1 專利質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Patent Quality Evaluation Indicators

1.3 專利結(jié)構(gòu)特征分析

專利結(jié)構(gòu)特征分析關(guān)注技術(shù)內(nèi)部的聯(lián)系，從中日兩國(guó)各自技術(shù)研發(fā)主體出發(fā)進(jìn)行對(duì)比。專利結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)包括技術(shù)集中度、技術(shù)接近度、技術(shù)相似度與離群專利，所有的指標(biāo)都是在專利轉(zhuǎn)換為向量形式后計(jì)算得到的。專利向量化處理是本文專利技術(shù)景觀分析的第一步。通過(guò)比較專利結(jié)構(gòu)特征，能夠了解不同技術(shù)主體在不同技術(shù)領(lǐng)域的布局重點(diǎn)，把握其未來(lái)可能的發(fā)展方向。

1.3.1 專利向量化

專利向量化指通過(guò)全部專利分類號(hào)形成技術(shù)空間，每一位置對(duì)應(yīng)一處理論上可行的技術(shù)，與專利數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配后形成技術(shù)向量，通過(guò)技術(shù)向量中的元素分布反映技術(shù)領(lǐng)域的分布。Aharonson等［26］基于全部主線子分類級(jí)別的美國(guó)專利分類號(hào)形成技術(shù)空間，通過(guò)C＋＋編寫(xiě)程序?qū)＠麛?shù)據(jù)與技術(shù)空間進(jìn)行匹配，以1或0標(biāo)記匹配或不匹配的專利，形成技術(shù)向量。但是由于具體操作步驟沒(méi)有闡述，因此難以直接套用。本文同樣為追求更細(xì)粒度的專利分類號(hào)所反映的更深入技術(shù)信息，提出基于全部大組級(jí)別的IPC專利分類號(hào)形成技術(shù)空間的方法，可得到7192個(gè)分類號(hào)，形成7192個(gè)技術(shù)空間位置。通過(guò)R語(yǔ)言編寫(xiě)程序?qū)＠麛?shù)據(jù)與技術(shù)空間進(jìn)行匹配，匹配方式與Aharonson等［26］相同。

1.3.2 技術(shù)集中度

技術(shù)集中度是對(duì)應(yīng)技術(shù)向量深度方面的特征，即通過(guò)專利在各個(gè)技術(shù)位置上的分布數(shù)量占比反映技術(shù)研發(fā)主體的研發(fā)深度，技術(shù)集中度越高，相應(yīng)的技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)深度越深，反映技術(shù)研發(fā)主體更加集中于有限的技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)。反之則相對(duì)平均布局。此部分算法與 Aharonson等［26］相同，使用Herfindahl Hirschman指數(shù)計(jì)算空間位置上的專利分布，即技術(shù)研發(fā)主體占據(jù)的各個(gè)向量空間位置上專利百分比平方和。計(jì)算結(jié)果越高，說(shuō)明該技術(shù)主體越聚集于單一技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)。公式見(jiàn)式（1）。

其中，N對(duì)應(yīng)第j個(gè)技術(shù)研發(fā)主體占據(jù)的空間位置總量，X對(duì)應(yīng)第j個(gè)技術(shù)研發(fā)主體擁有的護(hù)理機(jī)器人專利總量，Xi對(duì)應(yīng)第j個(gè)技術(shù)研發(fā)主體在第i個(gè)空間位置擁有的護(hù)理機(jī)器人專利量。

1.3.3 技術(shù)接近度

技術(shù)接近度對(duì)應(yīng)技術(shù)向量廣度方面的特征，關(guān)注不同技術(shù)研發(fā)主體的技術(shù)向量之間的距離，包含重疊位置及其占比技術(shù)研發(fā)主體總量與平均技術(shù)位置距離，反映技術(shù)研發(fā)主體之間的差距。該項(xiàng)指標(biāo)可用于待評(píng)估的技術(shù)研發(fā)主體與目標(biāo)技術(shù)研發(fā)主體的技術(shù)比較，如果重疊位置越多，平均技術(shù)位置距離越近，說(shuō)明研發(fā)主體間技術(shù)越相近；如果重疊位置有限，平均技術(shù)位置距離較遠(yuǎn)，則說(shuō)明研發(fā)主體間存在共同技術(shù)領(lǐng)域，但技術(shù)相差較大，專利布局方向不同。如此可判斷待評(píng)估的技術(shù)研發(fā)主體與目標(biāo)主體技術(shù)的相似性，從而進(jìn)行投資、合作、競(jìng)爭(zhēng)等行動(dòng)決策。另外，重疊位置相對(duì)技術(shù)研發(fā)主體占據(jù)的技術(shù)位置的占比能夠反映技術(shù)的重疊為技術(shù)研發(fā)主體帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度，重疊位置占比越高，競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度越高。平均距離的計(jì)算方面，Aharonson［26］等沒(méi)有具體說(shuō)明選用的距離算法，無(wú)法直接使用，本文選用通常采用的m維空間內(nèi)兩點(diǎn)之間的真實(shí)距離的計(jì)算公式——?dú)W式距離算法計(jì)算技術(shù)向量主體平均技術(shù)位置距離，公式見(jiàn)式（2）。

其中，m對(duì)應(yīng)技術(shù)研發(fā)主體序號(hào)，N對(duì)應(yīng)IPC分類號(hào)總量。

1.3.4 技術(shù)相似度

技術(shù)相似度同樣對(duì)應(yīng)技術(shù)向量廣度方面的特征，關(guān)注不同技術(shù)研發(fā)主體的技術(shù)向量的相似度，反映技術(shù)研發(fā)主體專利布局之間的相似度。該項(xiàng)指標(biāo)搭配技術(shù)接近度，同樣可用于待評(píng)估的技術(shù)

其中，m對(duì)應(yīng)技術(shù)研發(fā)主體個(gè)數(shù)，x1與xm分別對(duì)應(yīng)技術(shù)研發(fā)主體1與技術(shù)研發(fā)主體m的技術(shù)向量，Cov（）對(duì)應(yīng)協(xié)方差，sd（）對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3.5 離群專利

離群專利關(guān)注技術(shù)向量?jī)?nèi)部元素分布方面的特征，與技術(shù)集中度相配合。技術(shù)集中度關(guān)注當(dāng)前技術(shù)研發(fā)主體集中研發(fā)的技術(shù)領(lǐng)域，而離群專利指近期授權(quán)，但是與已存在專利內(nèi)容相關(guān)性較低，因此沒(méi)有被納入當(dāng)前主體技術(shù)領(lǐng)域［29］，維持獨(dú)立狀態(tài)的專利。盡管目前離群專利與主體技術(shù)領(lǐng)域的專利關(guān)聯(lián)性較低，但是在技術(shù)研發(fā)主體的探索下，有可能建立離群專利與其他專利的關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成新型技術(shù)。所以對(duì)于離群專利的搜索能夠一定性地反映探索技術(shù)可能的發(fā)展方向。Aharonson［26］等基于自選的距離算法識(shí)別離群專利，但具體算法不詳，無(wú)法直接使用。本文首先基于技術(shù)集中度選取技術(shù)空間中的專利密集分布點(diǎn)，基于專利共現(xiàn)關(guān)系形成聚類，選取聚類以外獨(dú)立且數(shù)量較高的專利點(diǎn)或?qū)＠M作為離群專利。研發(fā)主體與目標(biāo)技術(shù)研發(fā)主體的技術(shù)比較。如果一項(xiàng)專利反映了該技術(shù)研發(fā)主體一定量的技術(shù)能力，那么多項(xiàng)專利組合形成的技術(shù)向量相似度越高，說(shuō)明研發(fā)主體間專利布局越相似，技術(shù)能力越相似。如此可判斷待評(píng)估的技術(shù)研發(fā)主體與目標(biāo)主體的未來(lái)發(fā)展方向，預(yù)測(cè)雙方合并或競(jìng)爭(zhēng)的可能性。Aharonson［26］等沒(méi)有具體說(shuō)明選用的相似性算法，無(wú)法直接使用，本文選用皮爾遜相關(guān)性系數(shù)計(jì)算向量的相似度，以此反映技術(shù)相似度。公式見(jiàn)式（3）。

2 實(shí)證分析

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以INCOPAT數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)來(lái)源，基于Goeldner［2］等的檢索式結(jié)構(gòu)并參考專家意見(jiàn)迭代修改，最終以（TI＆AB＝（robot*AND（health OR care OR personal OR partner OR humanoid OR service OR companion OR“human robot interaction”O(jiān)Rmedical OR support OR assistant））NOT（industrial OR surgicalOR automotive OR car OR chariot OR anesthesia OR construction OR DNA OR“minimally invasive”O(jiān)R endoscopy OR cancer OR surgery OR stroke OR（young OR juvenile OR adolescen*OR infant OR teenage*OR youth OR child*OR bab*）OR（explosive OR“explosive handling”）OR（“welding control”O(jiān)R welding OR abrasive）OR space OR farm OR（patrol OR inspect*）OR agricultur*ORmanufactur*OR assembl*ORmilitary OR“production line”O(jiān)R（underwater OR sea OR marine）OR“steering gear”O(jiān)R wharf OR“road cleaning”O(jiān)R horticultur*OR compet*OR train*OR fight*OR“versus fighting”O(jiān)R lathe OR workshop OR mount*OR lathe OR（underwater OR sea OR marine）OR（animal*OR pet*）ORmaterial*OR“pole climbing”O(jiān)R logistic*OR editorial*OR toy*）AND IPC分類號(hào)＝（B25JOR B62D OR G06FOR A61BOR G05D OR G05B OR A61H OR A47LOR H04L）NOT（G10N OR B24B OR F16L OR G06Q OR B65G））作為中國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利檢索式；以（TI＆AB＝（robot*AND（health OR care OR personal OR partner OR humanoid OR service OR companion OR“human robot interaction”O(jiān)R medical OR support OR assistant））NOT（industrial OR surgical OR automotive OR anesthesia OR construction OR DNA OR“minimally invasive”O(jiān)R endoscopy OR cancer OR surgery OR stroke OR（young OR juvenile OR adolescen*OR infant OR teenage*OR youth OR child*OR bab*）OR martial art OR（“welding control”O(jiān)R welding OR abrasive）OR work*OR inspect*OR assembl*ORmount*OR lathe OR（underwater OR sea OR marine）OR manufactur*OR（animal*OR pet*）ORmaterial*OR peel*OR spray*OR logistic*OR editorial*OR toy*）AND IPC分類號(hào)＝（H04N OR H04M OR G06T OR F16H OR G16L OR B62D OR A61H OR A61G OR G06QOR G05B OR G05D OR A63H OR G06FOR A61BOR B25J）NOT（B23P OR B65G OR H01L））作為日本護(hù)理機(jī)器人專利檢索式。檢索時(shí)間為2019年5月16日，檢索年份不限。分別去除噪聲，缺失項(xiàng)數(shù)據(jù)后，中國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利總共5257項(xiàng)，日本護(hù)理機(jī)器人專利1198項(xiàng)。

2.2 護(hù)理機(jī)器人技術(shù)景觀分析

2.2.1 專利數(shù)量變化趨勢(shì)分析

1）專利申請(qǐng)量變化趨勢(shì)分析

專利申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)趨勢(shì)如圖2所示。首先，日本護(hù)理機(jī)器人專利申請(qǐng)的起始年份早于中國(guó)，第一項(xiàng)專利是1977年的機(jī)器人防碰撞控制方法專利，中國(guó)護(hù)理機(jī)器人的第一項(xiàng)專利是1988年的多軸機(jī)器人裝置。此外，日本的專利申請(qǐng)持續(xù)時(shí)間超過(guò)中國(guó)，每年申請(qǐng)量變化相對(duì)穩(wěn)定，整體呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)。相對(duì)而言，中國(guó)直到1999年才開(kāi)始每年持續(xù)申請(qǐng)護(hù)理機(jī)器人專利。到2007年中國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利申請(qǐng)量增長(zhǎng)率明顯提升并超過(guò)日本，2013年專利累計(jì)申請(qǐng)量超過(guò)日本，并且直到2018年持續(xù)高速增長(zhǎng)，顯示中國(guó)對(duì)于護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)投入顯著增加。根據(jù)專利申請(qǐng)量增長(zhǎng)率來(lái)看，中國(guó)2000年之后的護(hù)理機(jī)器人專利申請(qǐng)趨勢(shì)增長(zhǎng)水平基本持平日本1990年之前的增長(zhǎng)水平。根據(jù)美國(guó)N.Abernathy與James M.Utterback（1976）所提出的技術(shù)生命周期理論的A-U模型可推測(cè)，日本的護(hù)理機(jī)器人專利研發(fā)進(jìn)入轉(zhuǎn)型階段，產(chǎn)品中出現(xiàn)平衡技術(shù)、市場(chǎng)及其他制度因素的主導(dǎo)設(shè)計(jì)，創(chuàng)新以過(guò)程創(chuàng)新為主。而中國(guó)處于易變階段，競(jìng)爭(zhēng)中的創(chuàng)新主體需要試制各種外型與功能的產(chǎn)品，探尋用戶的真正需求。

圖2 中日兩國(guó)年度專利申請(qǐng)累計(jì)量增長(zhǎng)趨勢(shì)Fig.2 Development Trend of Cumulative Annual Patent Applications in China and Japan

2）重點(diǎn)專利技術(shù)領(lǐng)域分布分析

中國(guó)專利領(lǐng)域分布見(jiàn)表2，日本專利領(lǐng)域分布見(jiàn)表3。中國(guó)研發(fā)投入集中于B25J11／00；日本研發(fā)投入集中于B25J5／00。兩國(guó)均大量投入研發(fā)的專利種類有 B25J19／00、B25J11／00、B25J13／00、G05D1／02。根據(jù)占比，兩國(guó)投入程度相似的是 B25J19／00與 G05D1／02，其中在 B25J19／00領(lǐng)域中日兩國(guó)在 B25J19／02，B25J19／04，B25J19／06的數(shù)量分布基本相同，對(duì)應(yīng)機(jī)器人的基本功能模塊，位置識(shí)別功能模塊。但是在B25J11／00領(lǐng)域與B25J13／00領(lǐng)域，兩國(guó)的分布卻截然相反。中國(guó)大量投入研發(fā)的領(lǐng)域是B25J11／00，其中有效專利對(duì)應(yīng)具有明確用途的機(jī)器人或系統(tǒng)、機(jī)器人軀體結(jié)構(gòu)；日本大量投入研發(fā)的領(lǐng)域有B25J13／02，B25J13／06，B25J13／08，其中涉及的研發(fā)領(lǐng)域主要有機(jī)器人控制裝置與方法、機(jī)器人定位識(shí)別與響應(yīng)系統(tǒng)。對(duì)比之下，日本護(hù)理機(jī)器人專利偏重機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中機(jī)器人零部件與系統(tǒng)集成部分，而中國(guó)主要設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)鏈中的機(jī)器人本體。日本的專利研發(fā)布局注重影響機(jī)器人性能的關(guān)鍵部件；而中國(guó)的專利布局偏向具有完整的功能機(jī)器人。

表2 中國(guó)護(hù)理機(jī)器人前十位專利IPC類別分布Tab.2 Top 10 IPC Categories of Patents of Care Robotics in China

表3日本護(hù)理機(jī)器人前十位專利IPC類別分布Tab.3 Top 10 IPC Categories of Patents of Care Robotics in Japan

3）專利權(quán)人構(gòu)成分析

專利權(quán)人分布見(jiàn)表4。其中中國(guó)專利權(quán)人以高校為主，而日本專利權(quán)人以企業(yè)為主。中國(guó)方面有效專利數(shù)量排名前十位的專利權(quán)人除去與華南理工大學(xué)合作申請(qǐng)專利的廣州綠松生物科技有限公司以外，只有上海未來(lái)伙伴機(jī)器人有限公司一家企業(yè)；而日本方面專利權(quán)人主要為企業(yè)，且具有傳統(tǒng)產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如汽車企業(yè)與電子企業(yè)，反映出這些企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

表4 中日護(hù)理機(jī)器人有效專利數(shù)量前十位專利權(quán)人Tab.4 Top 10 patentees of Care Robotics in China and Japan

2.2.2 專利質(zhì)量特征分析

根據(jù)表1的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表5。

表5 中日護(hù)理機(jī)器人專利質(zhì)量對(duì)比Tab.5 Quality of Patents of Care Robotics in China and Japan

計(jì)算結(jié)果顯示中國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利質(zhì)量整體弱于日本護(hù)理機(jī)器人專利。專利被引方面由于中國(guó)被引用的專利數(shù)量與總被引次數(shù)已經(jīng)落后日本，導(dǎo)致平均被引次數(shù)及被引率都明顯落后，顯示中國(guó)專利的影響力較弱。專利引用的科學(xué)聯(lián)系度方面，盡管中國(guó)專利對(duì)期刊文獻(xiàn)、會(huì)議文獻(xiàn)與專著等科技相關(guān)資料的總體引用量超過(guò)日本，但是引用科技資料的中國(guó)專利數(shù)量相對(duì)中國(guó)專利總量較少，因此中國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利整體與最新科技發(fā)展的整體聯(lián)系程度較弱。專利保護(hù)范圍方面，盡管日本由于地域優(yōu)勢(shì)在三方專利數(shù)量上占優(yōu)，但是在平均專利族大小方面與PCT申請(qǐng)數(shù)量方面日本的領(lǐng)先顯示其對(duì)專利的保護(hù)程度強(qiáng)于中國(guó)，保護(hù)范圍大于中國(guó)，因此國(guó)際市場(chǎng)的參與程度強(qiáng)于中國(guó)。在專利有效維持方面，盡管中國(guó)由于專利發(fā)展起步較晚導(dǎo)致專利平均壽命方面存在劣勢(shì)，但是專利有效率方面的落后顯示中國(guó)專利帶來(lái)的預(yù)期收益弱于維護(hù)成本，導(dǎo)致專利權(quán)人對(duì)專利的維持重視度不高。而相對(duì)中國(guó)快速增長(zhǎng)且遠(yuǎn)超日本的專利申請(qǐng)量，專利授權(quán)率的落后顯示中國(guó)護(hù)理機(jī)器人的專利質(zhì)量有待加強(qiáng)。

選取被引量較高的有效發(fā)明授權(quán)專利對(duì)標(biāo)題與摘要進(jìn)行內(nèi)容分析，發(fā)現(xiàn)包含機(jī)器人的具體運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與構(gòu)造內(nèi)容的專利受到高度關(guān)注，比如醫(yī)療機(jī)器人機(jī)械手取放醫(yī)療工具與夾取物體的動(dòng)作、應(yīng)對(duì)地面顛簸震動(dòng)的移動(dòng)裝置，而單純的控制系統(tǒng)與程序關(guān)注度弱于機(jī)器人的機(jī)體活動(dòng)部分構(gòu)造。說(shuō)明當(dāng)前研究關(guān)注的是護(hù)理機(jī)器人機(jī)體部件的具體運(yùn)行方式以及與環(huán)境的直接互動(dòng)，將護(hù)理機(jī)器人視為具有自主活動(dòng)能力的機(jī)器人而非功能型儀器。這方面，中國(guó)盡管存在機(jī)器人移動(dòng)裝置的專利，但是并非針對(duì)護(hù)理機(jī)器人，且專利引用程度落后日本。

2.2.3 專利結(jié)構(gòu)特征分析

為了突出比較重點(diǎn)，本文選擇有效專利持有數(shù)量前十位的專利權(quán)人進(jìn)行技術(shù)集中度、技術(shù)接近度、技術(shù)相似度的對(duì)比，其中技術(shù)接近度包括重疊度與距離。技術(shù)集中度根據(jù)式（1）計(jì)算，技術(shù)接近度根據(jù)式（2）計(jì)算，技術(shù)相似度根據(jù)式（3）計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表6～表11。離群專利部分則利用全部有效專利的專利分類號(hào)進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表12與表13。

表6 日本護(hù)理機(jī)器人專利權(quán)人技術(shù)集中度Tab.6 Technological Concentration of Patentees of Care Robotics in Japan

表7 日本護(hù)理機(jī)器人專利權(quán)人技術(shù)接近度1）Tab.7 Technological Proximity of Patentees of Care Robotics in Japan1）

1）技術(shù)集中度對(duì)比分析

根據(jù)表6、表9結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)技術(shù)集中度的影響因素并不只是研發(fā)主體占據(jù)的空間位置的數(shù)量，并非研發(fā)主體占據(jù)的空間位置數(shù)量越少，技術(shù)集中度越高。需要綜合考慮空間位置數(shù)量及各個(gè)位置上的專利數(shù)量。日本方面技術(shù)集中度較高的技術(shù)主體有精工愛(ài)普生公司、安川電機(jī)公司、富士股份有限公司、富士通公司；最低的技術(shù)主體是豐田汽車公司，其專利在不同的空間位置分布相對(duì)平均。中國(guó)方面技術(shù)集中度較高的技術(shù)主體有常州大學(xué)、上海大學(xué)、廣州綠松生物科技有限公司；最低的技術(shù)主體是浙江大學(xué)。根據(jù)兩國(guó)內(nèi)部技術(shù)主體集中度最高的領(lǐng)域以及外國(guó)企業(yè)在本國(guó)的有效專利的集中分布的領(lǐng)域可總結(jié)出兩國(guó)各自重視的技術(shù)領(lǐng)域，日本護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)集中于B25J5／00（裝在車輪上或車廂上的機(jī)械手）、B25J13／00（機(jī)械手的控制裝置）、B25J19／00（與機(jī)械手配合的附屬裝置，例如用于監(jiān)控、用于觀察；與機(jī)械手組合的安全裝置或?qū)ｉT適用于與機(jī)械手結(jié)合使用的安全裝置）等領(lǐng)域。而中國(guó)集中于B62D57／00（僅以具有除車輪或履帶以外的其他推進(jìn)裝置或接地裝置為特征的車輛，或者以車輪或履帶加上具有除車輪或履帶以外的其他推進(jìn)裝置為特征的車輛）、A61B5／00（用于診斷目的的測(cè)量）、B25J9／00（程序控制機(jī)械手）、B25J17／00（接頭）等領(lǐng)域。根據(jù)兩國(guó)各自技術(shù)研發(fā)主體的專利分類號(hào)對(duì)應(yīng)的空間位置，日本護(hù)理機(jī)器人研發(fā)主體在A63H，B25J小類級(jí)別的專利分類領(lǐng)域集中投入研發(fā)，尤其在B25J小類區(qū)域覆蓋了除B25J1／00以外技術(shù)位置。而中國(guó)的重點(diǎn)投入研發(fā)集中于B25J9／00，B25J17／00，B62D57／00多個(gè)大組級(jí)別領(lǐng)域，在小類級(jí)別領(lǐng)域相對(duì)分散。但日本整體覆蓋的小類級(jí)別專利領(lǐng)域范圍仍超過(guò)中國(guó)。根據(jù)專利分類內(nèi)容，日本領(lǐng)先的技術(shù)研發(fā)主體集中于機(jī)械手及其附屬裝置，以及病人或殘疾人的椅子或?qū)Ｓ眠\(yùn)輸工具這兩個(gè)領(lǐng)域，與老年健康護(hù)理機(jī)器人的生理與安全功能需求相關(guān)［30］；中國(guó)的技術(shù)研發(fā)主體以特殊接地移動(dòng)裝置的車輛（如多足機(jī)器人等）、機(jī)器人對(duì)環(huán)境的識(shí)別功能、機(jī)械手及其夾取結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的研發(fā)為主。

表8 日本護(hù)理機(jī)器人專利權(quán)人技術(shù)相似度Tab.8 Technological Similarity of Patentees of Care Robotics in Japan

表9 中國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利權(quán)人技術(shù)集中度Tab.9 Technological Concentration of Patentees of Care Robotics in China

表10 中國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利權(quán)人技術(shù)接近度1）Tab.10 Technological Proximity of R＆D Institutions of Care Robotics in China1）

表11 中國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利權(quán)人技術(shù)相似度Tab.11 Technological Similarity of Patentees of Care Robotics in China

2）技術(shù)接近度對(duì)比分析

技術(shù)接近度方面，根據(jù)表7、表10結(jié)果，高重合度意味著技術(shù)研究主體之間重合的技術(shù)領(lǐng)域占比自身整體技術(shù)領(lǐng)域較高，而技術(shù)距離則反映技術(shù)研究主體之間研發(fā)的區(qū)別程度，因此重合度越高，技術(shù)距離越近意味著技術(shù)主體之間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度越高。總體上日本技術(shù)研究主體之間的距離大于中國(guó)技術(shù)研究總體，中國(guó)內(nèi)部高校之間的距離比高校與企業(yè)及企業(yè)與企業(yè)之間的距離更近。國(guó)家內(nèi)部方面，日本的ATR研究所與豐田汽車公司，豐田汽車公司與索尼公司，精工愛(ài)普生公司與索尼公司與發(fā)那科公司的技術(shù)距離較近，重合度較高。其中ATR研究所與豐田的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度最高。中國(guó)方面，北京理工大學(xué)與哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)，浙江大學(xué)與華南理工大學(xué)、上海未來(lái)伙伴機(jī)器人公司，上海大學(xué)與上海未來(lái)伙伴機(jī)器人公司，上海交通大學(xué)與廣州綠松生物科技公司技術(shù)距離較近，重合度較高。其中北京理工大學(xué)與浙江大學(xué)的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度最高。其余機(jī)構(gòu)盡管有一定的重合領(lǐng)域或較高的重合度，但是由于技術(shù)向量平均距離較遠(yuǎn)，說(shuō)明在重合領(lǐng)域之外技術(shù)主體有相互區(qū)別的研發(fā)領(lǐng)域，所以競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度相對(duì)較低。根據(jù)重疊位置對(duì)應(yīng)的專利分類，日本領(lǐng)先的技術(shù)研發(fā)主體基本都投入了 B25J5／00、B25J9／00、B25J13／00、B25J19／00等領(lǐng)域。根據(jù)日本老年健康護(hù)理機(jī)器人的功能需求［30］，可推測(cè)機(jī)械手是日本護(hù)理機(jī)器人的核心技術(shù)領(lǐng)域。中國(guó)方面，雖然技術(shù)主體間重合度弱于日本，但是大部分技術(shù)研發(fā)主體投入了 B25J9／00、B25J17／00、B62D57／00等 領(lǐng) 域。盡管中國(guó)在特定小類領(lǐng)域的覆蓋程度弱于日本，但在B25J小類區(qū)域的投入同樣集中，因此可推測(cè)機(jī)械手是護(hù)理機(jī)器人的重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域。但是其余領(lǐng)域中國(guó)的技術(shù)主體研究分布較分散，并未形成小類級(jí)別集中投入的核心技術(shù)領(lǐng)域或者共性技術(shù)領(lǐng)域，只有在B62D57／00大組領(lǐng)域相對(duì)集中。因此機(jī)器人的特殊接地移動(dòng)裝置屬于中國(guó)當(dāng)前的共性技術(shù)領(lǐng)域。

3）技術(shù)相似度對(duì)比分析

技術(shù)相似度方面，根據(jù)技術(shù)相似度識(shí)別研究布局相似的研究主體，根據(jù)相似主體預(yù)見(jiàn)特定主體未來(lái)可能投入的研究領(lǐng)域。根據(jù)表8、表11結(jié)果，日本技術(shù)研究主體整體相似度高于中國(guó)技術(shù)研究主體。日本內(nèi)部本田汽車公司與ATR研究所，ATR研究所與豐田汽車公司，豐田公司與索尼公司相似度最高，而這些主體均在A63H11／00、B25J5／00、B25J9／00、B25J13／00有大量投入。在此基礎(chǔ)上可預(yù)見(jiàn)本田汽車公司在A63H3／00、F15B15／00領(lǐng) 域，ATR 研 究 所 在A61H3／00、B25J17／00、H04N5／00領(lǐng)域，豐田汽車公司在 A63H3／00、A63H11／00、B25J5／00、F15B15／00、G10L15／00領(lǐng)域，索尼公司在 A61H3／00、B25J19／00領(lǐng)域投入研發(fā)。中國(guó)方面哈爾濱工業(yè)大學(xué)與上海未來(lái)伙伴機(jī)器人公司，常州大學(xué)與上海大學(xué)及上海交通大學(xué)，華南理工大學(xué)與廣州綠松生物科技公司相似度最高，分別在 B25J9／00、B62D57／00與A61B5／00領(lǐng)域共同重點(diǎn)投入，因此可預(yù)見(jiàn)上海未來(lái)伙伴機(jī)器人公司增加在B25J9／00與B25J17／00的投入，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開(kāi)始B25J19／00的投入，常州大學(xué)開(kāi)始在B25J11／00領(lǐng)域投入，上海大學(xué)與上海交通大學(xué)在B62D57／00領(lǐng)域繼續(xù)投入，廣州綠松生物科技公司在B25J11／00、G05D1／00領(lǐng)域增加投入。結(jié)合上文技術(shù)集中度與接近度判斷，日本的技術(shù)研發(fā)主體研發(fā)集中于B25J小類級(jí)別的技術(shù)領(lǐng)域，其余技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)主體各自覆蓋不同小類級(jí)別進(jìn)行研發(fā)，可推測(cè)日本的研發(fā)布局屬于以機(jī)械手領(lǐng)域?yàn)楹诵模虿煌较虬l(fā)展功能用途的形式；中國(guó)的技術(shù)主體研發(fā)布局同樣在B25J小類領(lǐng)域相對(duì)集中，但是覆蓋程度與集中程度弱于日本，不同主體間在相互距離較遠(yuǎn)的大組級(jí)別領(lǐng)域集中研發(fā)，尚未形成群體的核心領(lǐng)域，但是中國(guó)整體相似度高于日本，因此中國(guó)不同研究主體的研發(fā)布局相似度較高，由此可推測(cè)中國(guó)尚處于通過(guò)差異性產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)迎合需求的技術(shù)研發(fā)階段。

4）離群專利對(duì)比分析

結(jié)果顯示，日本方面未來(lái)可能發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域 有 A61B19／00、B25J3／00與 A63H11／00或A61B19／00、B25J3／00與 B25J5／00，主要涉及醫(yī)療或手術(shù)機(jī)器人；以及B62D55／00與 B60R25／00或 B62D55／00與 B62D57／00，主要涉及履帶式機(jī)器人接地移動(dòng)裝置以及車輛防盜。中國(guó)方面未來(lái)可能發(fā)生的技術(shù)領(lǐng)域包括 G05B17／00與G05B13／00或G05B17／00與G05D1／00以及 G05B23／00與 B62D57／00或 G05B23／00與 G05B19／00或G05B23／00與G05D1／00，主要涉及機(jī)器人控制系統(tǒng)。

表12 日本離群專利Tab.12 Patent Outlier in Japan

表13 中國(guó)離群專利Tab.13 Patent Outlier in China

表14 中日護(hù)理機(jī)器人傳感器技術(shù)專利質(zhì)量對(duì)比Tab.14 Patent Quality of Sensor of Care Robotics in China and Japan

3 護(hù)理機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)專利質(zhì)量對(duì)比分析

護(hù)理機(jī)器人雖然屬于機(jī)器人中的一種，機(jī)器人的關(guān)鍵核心技術(shù)同樣也影響著護(hù)理機(jī)器人的發(fā)展，鑒于針對(duì)機(jī)器人的專利技術(shù)研究已經(jīng)有文獻(xiàn)進(jìn)行了分析［2，31］，本文所分析的護(hù)理機(jī)器人作為一類特殊的機(jī)器人，其關(guān)鍵核心技術(shù)也有特殊性，根據(jù)文獻(xiàn)［32］可知，傳感器是護(hù)理機(jī)器人領(lǐng)域的關(guān)鍵，為此，本文利用DII數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)該領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)行專利比較。結(jié)果見(jiàn)表14。

分析結(jié)果表明，盡管中國(guó)護(hù)理機(jī)器人傳感器技術(shù)有效專利數(shù)量接近日本專利的三倍，但是專利授權(quán)率方面中國(guó)明顯落后，說(shuō)明其中大部分有效專利處于申請(qǐng)狀態(tài)而非授權(quán)狀態(tài)。專利平均壽命顯示中國(guó)專利整體維持程度弱于日本。另外在三方專利數(shù)量與PCT申請(qǐng)數(shù)量中國(guó)護(hù)理機(jī)器人傳感器技術(shù)相對(duì)上文中國(guó)護(hù)理機(jī)器人專利增長(zhǎng)明顯，但根據(jù)專利發(fā)明人與專利權(quán)人名稱可推測(cè)其中大部分并非中國(guó)本土專利權(quán)人所持有專利，而是外國(guó)專利權(quán)人在包括中國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家及地區(qū)所申請(qǐng)專利，缺少中國(guó)本土專利。而其余專利質(zhì)量指標(biāo)反映中國(guó)專利的技術(shù)保護(hù)程度與保護(hù)范圍以及與最新科技發(fā)展的聯(lián)系程度平均水平同樣弱于日本專利。

4 結(jié)論與建議

本文對(duì)中日兩國(guó)護(hù)理機(jī)器人的專利技術(shù)景觀分析結(jié)果顯示：

1）總體趨勢(shì)方面，中國(guó)護(hù)理機(jī)器人技術(shù)處于快速發(fā)展階段，日本進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。專利分類領(lǐng)域反映的技術(shù)研發(fā)布局中，中日兩國(guó)在機(jī)械手配合的附屬裝置的讀出裝置、觀察裝置、安全裝置；機(jī)械手及其控制裝置；二維的位置或航道控制等技術(shù)領(lǐng)域投入程度相似。專利研究主體中，中國(guó)以高校為主，日本以機(jī)器人相關(guān)部件生產(chǎn)企業(yè)為主。相同專利數(shù)量下，中國(guó)單一研究主體的影響力弱于日本研究主體。專利質(zhì)量對(duì)比體現(xiàn)中國(guó)專利的影響力、與最新科技的聯(lián)系、受保護(hù)程度以及有效維持能力均弱于日本，尤其缺少對(duì)于機(jī)器人與環(huán)境互動(dòng)機(jī)體構(gòu)造相關(guān)專利的保護(hù)與研發(fā)

2）從技術(shù)集中度、技術(shù)接近度、技術(shù)相似度綜合反映出的研發(fā)路徑看，日本以機(jī)械手為核心技術(shù)領(lǐng)域，不同技術(shù)研究主體根據(jù)不同的功能用途發(fā)散研究；中國(guó)則是不同技術(shù)主體分別機(jī)器人接地移動(dòng)裝置，環(huán)境識(shí)別與機(jī)械手夾取結(jié)構(gòu)等不同技術(shù)領(lǐng)域合作投入，研發(fā)領(lǐng)域相對(duì)分散，但是研發(fā)路徑相似度較高。

3）根據(jù)離群專利對(duì)技術(shù)未來(lái)研發(fā)分析的判斷，日本集中于醫(yī)療或手術(shù)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域；中國(guó)集中于機(jī)器人控制系統(tǒng)。

根據(jù)中日專利技術(shù)景觀對(duì)比，結(jié)合我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園布局規(guī)劃，中國(guó)工業(yè)與信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部三部委聯(lián)合印發(fā)的《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》，中國(guó)智能護(hù)理機(jī)器人將實(shí)現(xiàn)面向老人照護(hù)需求，具有智能感知識(shí)別、自主移動(dòng)等能力，與用戶進(jìn)行交流，輔助老人進(jìn)行家務(wù)勞動(dòng)，提供多樣性的護(hù)理服務(wù)。對(duì)中國(guó)護(hù)理機(jī)器人技術(shù)未來(lái)研發(fā)的建議如下：

1）機(jī)械手是護(hù)理機(jī)器人的核心功能領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)集中投入研發(fā)。同時(shí)擴(kuò)展研究范圍，覆蓋機(jī)械手專利相關(guān)領(lǐng)域，形成中國(guó)自身的核心技術(shù)。

2）機(jī)器人的接地移動(dòng)裝置目前已是領(lǐng)先研究主體的共性研究領(lǐng)域，同樣需要繼續(xù)投入研發(fā)，作為中國(guó)護(hù)理機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。機(jī)器人內(nèi)部控制系統(tǒng)與機(jī)器人接地移動(dòng)裝置以及位置姿態(tài)控制系統(tǒng)的結(jié)合是中國(guó)護(hù)理機(jī)器人未來(lái)可能發(fā)展的方向之一，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注。

3）目前護(hù)理機(jī)器人機(jī)體運(yùn)動(dòng)相關(guān)設(shè)計(jì)與構(gòu)造相關(guān)的專利受到高度關(guān)注，且傳感器是護(hù)理機(jī)器人感知技術(shù)的關(guān)鍵部件［32］，而中國(guó)目前缺少相關(guān)本土專利權(quán)人所持有專利。因此研究應(yīng)轉(zhuǎn)向以傳感器為中心的機(jī)體關(guān)節(jié)等部位零部件設(shè)計(jì)構(gòu)造。因此需要工業(yè)生產(chǎn)型企業(yè)的參與，由相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)或機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園承擔(dān)研發(fā)生產(chǎn)，促進(jìn)企業(yè)參與護(hù)理機(jī)器人研發(fā)，同時(shí)促進(jìn)企業(yè)之間的合作，掌握機(jī)器人關(guān)鍵部件的技術(shù)。

4）發(fā)揮中國(guó)以高校為主的研發(fā)模式優(yōu)勢(shì)，利用高校資源重點(diǎn)對(duì)護(hù)理機(jī)器人結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行研究。建立類似華南理工大學(xué)與廣州綠松生物科技有限公司的高校與企業(yè)合作模式，增加高校與機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園或生產(chǎn)企業(yè)的互動(dòng)。