全球全自动挤奶机器人领域专利权人分析

赵慧敏，丁芳，周希梅，李小明，陈烁宇，吕占民，聂迎利，陈兵，刘文娇

（1.中国农业科学院农业信息研究所，北京 100081；2.中国奶业协会，北京 100193；3.全国畜牧总站，北京 100125；4.北京农业职业学院，北京 100031；5.利拉伐公司，北京 100176；6.农业农村部农机化总站，北京 100122）

为促进民族挤奶装备技术的进步与发展，笔者所在研究团队主要针对挤奶设备的前沿技术——全自动挤奶机器人进行全球范围内的创新专利技术检索，进行专利导航分析，以期可以帮助国内挤奶设备研发机构更好地了解本领域专利发展态势，客观评价国内外挤奶机器人的发展差距，更加明晰挤奶设备未来研发方向，助推民族挤奶装备技术提升。本文重点分析了全自动挤奶机器人领域的专利权人。

1 检索对象

本研究目标研究对象为全自动挤奶机器人在国内外发表的专利文献，重点分析全自动挤奶机器人领域的专利权人。

本报告检索到的国内外专利数据来自Derwent Innovations Index德温特专利数据库专利检索平台。检索日期为2020年11月24日；检索范围为全部年份。经过检索、标引、清洗等筛选出全自动挤奶机器人领域的专利。

2 专利权人分析

2.1 主要专利权人专利申请概况

主要专利权人主要是根据某领域专利权人的专利产出数量遴选出主要的专利权人，作为后续多维组合分析、评价的基础，通过对清洗后的专利权人进行分析，得到全自动挤奶机器人领域以“件和项”为单位的排名前20位的主要专利权人及其专利数量（图1）。图2和图3分别显示了排名前五的专利权人的技术分布和市场分布情况。

图1 全自动挤奶机器人领域主要专利权人及其专利数量

图2 全自动挤奶机器人领域重要专利权人技术分布（TOP5）

图3 全自动挤奶机器人领域重要专利权人市场国分布（TOP5）

从图1中可以看出，排在前10位的主要专利权人中DELAVAL（利拉伐）公司排名第一，共申请了2 572件专利，838项，有效专利702件。DELAVAL 130多年前诞生于瑞典，是一家名副其实的百年老字号企业，其前身为Separator AB。自创始人Gustaf de Laval（1845-1913年）发明离心式奶油分离器并获得专利之时起，DELAVAL就一直引领着牛奶生产行业发展的方向。如今DELAVAL业务遍及全球100多个市场，可以满足奶牛存栏量10～50 000头的各种类型的客户需求。DELAVAL所提供的全方位、系统解决方案包括传统及全自动挤奶系统、牛奶质量与动物健康等，涵盖牧场运营的方方面面，每天都在被全球数以百万计的牧场经营者和生产者所使用，帮助他们利用更少的资源生产更多的牛奶，提高生产效率，实现更好的工作、生活平衡。自从1930年DELAVAL参与主要研发的第一台转台挤奶机在美国新泽西诞生以来，DELAVAL一直深耕挤奶系统领域，并以持续的科技创新引领行业发展。DELAVAL每年都将营业额的5%用于研发，不论是有90年历史的转台式挤奶方案抑或是拥有30多年历史的自愿式挤奶系统，都以自动化、数据化、智能化为目标，以期实现奶牛生产效率的最大化，因此即使在新冠疫情全球肆虐的2020年，DELAVAL全球订单仍然增长了11%，足以见其客户的满意度。

排名第二的是LELY（莱利），专利申请数量为2 044件，423项，有效专利744件。LELY于1948年由Cornelis和Arij van der Lely在发明了指轮式搂草机后在荷兰成立，其总部与执行委员会都设在荷兰。此后一直走在单盘散布机、叉钩翻草机、动力耙、切割机发明的康庄大道上，直到1992年推出了LELY“宇航员”挤奶机器人的原型，开启了挤奶机器人的研发分支，后于1995年正式在市场上推出了“宇航员”机器人挤奶系统，2005年推出了“宇航员”A3第三代自动挤奶机器人，在一定程度上提高了可靠性和灵活性。2010年推出“宇航员”A4第四代自动挤奶机器人，其采用模块化设计，中央单元配有中央真空和清洁系统，最多可用于两个挤奶单元。到2014年，LELY在全球完成了2万台“宇航员”机器人的安装，2018年推出了“宇航员”A5第五代自动挤奶机器人，采用触屏式操作、用户友好型界面，使奶牛可获得更高的活动自由度，其混合臂和I-flow概念的引入有助于使奶牛形成自然生理节奏，并提高挤奶机器人的工作能力。

排名第三的是GEA（基伊埃），申请专利746件，216项，有效专利288件。1999年主要从事金属交易业务起家的Metallgesellschft AG公司收购了GEA AG，2005年正式更名为GEA Group Aktiengesellschaft，其五大事业群部之一的牧场科技部负责挤奶机器人的研制与应用实施。最新的GEA挤奶机器人R9500，面向商业化牧场提供全自动机器人挤奶系统，可选择单箱或多箱系统，采用新一代3D影像技术，可量身定制供给单元且可最大限度地节约水电资源，同时采用革命性的体细胞在线检测传感器以助力牧场健康管理，为此荣获了美国食品药品监督管理局（FDA）A级认证。

排名第四的是TECHNOLOGIES HOLDINGS，申请专利396件，74项。TECHNOLOGY HOLDINGS是一家美国并购咨询集团，自2000年成立以来一直协助全球公司和私募股权基金制定收购、增长和退出战略。Technology Holdings通过协助客户制定和执行跨地域的增长战略以及实现战略退出等帮助客户建立全球业务。其重点领域为：数字化转型、商业智能与分析、IT服务和云、工程服务等。该公司拥有专业团队，与行业专家、研究机构、供应商和分析师密切合作，以确定趋势并提供对重点领域的见解。该公司本身并无挤奶机产品，从专利价值预测中可以得知，该公司所拥有的专利价值排名均较高，且其高价值专利申请都集中于2011年之后。专利转让数据显示，其在2006年从挤奶机生产商Boumatic Lccus收购了一件关于挤奶杯组件的高价值专利（US7350478B2），多年来还向专门从事工业和非工业应用的先进机器人技术的Rotec工程公司（ROTEC ENGINEERING B.V.,Emmeloord,NL）及著名的挤奶设备发明家CHOWDHURY MOFAZZAL、全球技术系统（Global Tech Systems Inc.,NM,US）等公司、个人收购了多件专利。TECHNOLOGIES HOLDINGS公司重要专利的申请时间主要集中在2010～2016年。技术主要集中在和乳房定位、乳房定位清洗和挤奶单元相关的技术，这表明资本市场最为重视的技术集中在这几个方面。

通常情况下，通过市场占有因素和专利布局情况两个因素可筛选出创新主体，市场份额能够体现该创新主体在产业内的实际地位，而特定领域的专利申请量能够反映创新主体的研发能力以及其对该技术相关的市场判断。通过前期的行业调研，结合市场份额、专利申请态势以及产业实际量产情况，我们认为，在市场份额和专利申请均处于领先地位的DELAVAL、LELY、GEA是全自动挤奶机器人领域的重要创新主体。

从全自动挤奶机器人领域Top20的专利权人来看，没有任何一家中国的企业或高校、科研院校进入排名中，这也印证了我国在该领域起步晚，缺乏技术积累，还需加强对挤奶机器人技术方面专利申请的重视，以提前进行专利布局。

经分析发现，DELAVAL掌握最多的技术是5,挤奶单元、5,挤奶单元-＞5.4,挤奶杯组及挤奶杯；2,挤奶箱。结合IPC技术分析显示，DELAVAL独有的技术中数量比较多的技术有：G01N 1/20（物理-＞测量；测试-＞调查或分析材料通过确定它们的化学或物理属性-＞抽样；准备收回样品标本调查-＞设备-＞在液体中材料流动或下降或流畅状态[5项]）；B29C 33/76（执行操作；塑料的运输-＞工作；一般工作物质的塑性状态-＞塑造或加入塑料；成型材料的塑性状态，而不是另有规定；后处理的形状的产品-＞模具或核心；细节或者配件系统-＞核心[5项]）；G06T 7/285（物理-＞计算；计算或计算-＞图像数据处理或一代，一般运动-＞图像分析-＞分析-＞使用立体图像序列对[5项]）。

DELAVAL近期申请的技术主要集中在：B23Q 3/155（执行操作；-＞机床运输；金属加工业未列项目-＞细节，组件，或为机床配件-＞设备控股，支持，或定位，工作或工具，一种通常可移动的机器-＞安排自动插入或删除工具[3项]）和G06T 7/70（物理-＞计算；计算或计算-＞图像数据处理或一代，一般-＞图像分析-＞确定对象或相机的位置或方向[3项]）。该公司的技术研发地（最早优先权国）主要在瑞典、美国、英国，市场地（公开国）主要在瑞典和美国。

LELY掌握最多的技术也是5,挤奶单元，其次是1,控制中心及控制面板。该公司的技术研发地主要在欧洲（重点在荷兰）和澳大利亚，市场地主要在荷兰和德国。

GEA掌握最多的技术是5,挤奶单元、5,挤奶单元-＞5.4,挤奶杯组及挤奶杯。该公司的技术研发地主要在德国、美国和荷兰，市场地主要在德国、美国和欧洲其他一些国家。

TECHNOLOGIES HOLDINGS掌握最多的技术是5,挤奶单元，5.6,自动奶杯套杯及脱落的定位及乳头识别装置。该公司的技术研发地主要在美国、荷兰，市场地主要在德国和欧洲其他一些国家。

从前20位专利权人的专利申请数量来看，专利主要集中在排名前4的机构中。专利申请数量合计5758件，占全部专利数量的49.83%。有效专利数量合计2 095件，在本数据集全部有效专利（3 146件）中占比66.60%。说明全自动挤奶机器人领域的技术主要集中在少数机构手中。

2.2 中国主要专利权人专利申请概况

图4显示了中国全自动挤奶机器人领域主要专利权人（专利申请数量大于3件）及其专利数量。来自中国申请专利最多的专利权人是FOSHAN NANHAI JIAYANG METAL PROD CO LTD，共申请专利12项（12件），ANHUI YOMO MACHINERY GROUP CO LTD紧随其后，其申请专利10项（16件）。

图4 中国全自动挤奶机器人领域主要专利权人及其专利数量（单位：项/件）

从具体的各项技术来看，A N H U I Y O M O MACHINERY GROUP CO LTD申请的专利涉及技术范围较广。其中以5,挤奶单元（5.4,挤奶杯组及挤奶杯）最多，其次是2,挤奶箱。而FOSHAN NANHAI JIAYANG METAL PROD CO LTD申请的专利只涉及5,挤奶单元技术，集中在5.4,挤奶杯组及挤奶杯。INST AGRO FOOD SCI & TECHNOLOGY CHINESE和JIANGSU YINJUE INTELLIGENT TECHNOLOGY CO申请的专利涉及的技术主要集中在5,挤奶单元技术，分别涉及其中各个环节。

在这些公司中，只有TOPPOR HEALTHTEC INC在国外申请了专利，涉及欧洲（3件）、美国（2件）和国际申请（1件）。

中国主要专利权人的Top10中，企业有6家，科研院校有4家，且有三家在Top5以后。一般来说，企业为最直接的市场竞争主体，申请量可在一定程度上体现出其技术研发实力以及对特定技术或产品的保护力度；而高校和科研机构等非生产经营单位通常不具备独立完整的参与行业市场竞争的能力，研发成果偏向于前沿探索和基础理论研究，技术成果能在短期内直接应用于产业生产的比率较低，一般认为其专利申请设计技术的成熟度总体偏低，距离产业化仍有一定差距。结合申请时间段的数据，说明在我国的全自动机器人创新研究领域，安徽永牧处于相对领先的地位，而几大院校如中国农科院、北京农业信息研究中心、河北科技大学、山东农业大学应加强该领域研究成果的专利转化。

2.3 专利权人合作分析

申请人合作分析是对申请人合作申请专利的情况进行对比分析，借以发现申请人的知识产权共享模式、创新能力、被支持力度和技术流动信息等，图5显示了排名前20的（拥有21项专利家族以上）技术申请人的合作网络情况（只显示了合作的机构）。

图5 全自动挤奶机器人排名前20专利权人合作分析

LELY和MAASLAND合作完成了83项专利，是合作专利数量最多的。涉及的学科方向有1,控制中心及控制面板（26项）、2,挤奶箱（23项）、3,清洗机构（24项）、5,挤奶单元（67项）。

DELAVAL与PROLION合作了一项专利，涉及5.1,自动奶杯套杯或脱杯机械臂及动力装置，DELAVAL与GEA合作了一项专利，涉及5.4,挤奶杯组技术。而PROLION与GEA合作申请了4项专利，涉及1,控制中心及控制面板（1项）、2.4,挤奶箱奶牛识别装置（1项）、4,冷却设备（1项）、5.1,自动奶杯套杯或脱杯机械臂及动力装置（1项）。

DEC INC和TECHNOLOGIES HOLDINGS CORP合作申请了6项专利。涉及5.4,挤奶杯组及挤奶杯（4项）、5.2,挤奶单元末端执行机构（1项）、5.3,真空泵（1项）、2.2,进护栏及出护栏（1项）、2.4,挤奶箱奶牛识别装置（1项）。

2.4 重要失效专利挖掘

全自动挤奶机器人技术涉及的11 555件专利中有5 857件已失效，占比较高，为50.71%。其中，许多涉及真空室及其零部件、排奶连接管、挤奶箱进护栏、奶杯奶管结构清洗及机器控制、奶衬奶杯壳、机械臂的相关技术已失效。在欧洲（主要在俄罗斯、德国）、美国申请的大量专利均处于失效状态。通过挖掘重要失效专利加以利用能够有效提高技术开发效率，减少技术开发成本。笔者检索到5件重要失效专利以供参考，分别为：专利权人为DELAVAL的US8210122B2、US8171883B2；专利权人为GEA AG的US20070137579A1、US20060196431A1；专利权人为JENRIK AG LLC的US20080227662A1。

3 结论

全自动挤奶机器人全球主要专利权人依次为DELAVAL、LELY、GEA、TECHNOLOGIES H O L D I N G S，前三家企业市场均有产品，而TECHNOLOGIES HOLDINGS是位于美国的一家并购咨询集团，其重要专利的申请时间主要集中于2010～2016年，技术集中于乳房定位、乳房定位清洗和挤奶单元相关的技术，主要为视觉系统机器人相关操作和信号自动化控制方面，说明这是资本市场所重视的技术部分。在近十年的技术中，DELAVAL的少量专利集中于奶衬和图像识别方面，LELY则集中于机械臂自动化和图像识别方面。这些企业在专利权人的排名中位列前茅，在全自动挤奶机器人领域专利转化应用的比率相对较大。该领域重要专利权人专利的市场国分布在欧盟、美国、德国、俄罗斯、瑞典、澳大利亚、加拿大、中国等国家或地区。

中国的全自动挤奶机器人专利权人主要是安徽永牧机械集团、佛山南海佳阳金属制品有限公司、中国农科院等。佛山南海佳阳金属制品有限公司12项专利均在2017年申请，均为实用新型专利，主要涉及5.4,挤奶杯组及挤奶杯，其虽然申请了很多专利，但均因为未缴年费而失效。

在华专利的排名靠前专利权人依次为DELAVAL（45项，28项有效专利）、FOSHAN NANHAI JIAYANG METAL PROD CO LTD（12项，0项有效专利）、ANHUI YOMO MACHINERY GROUP CO LTD（10项，6项有效专利）、GEA AG（9项，8项有效专利）、LELY GROUP（7项，4项有效专利）、SHANGHAI MILKOWS EQUIP CO LTD（7项，2项有效专利），在华专利的国内专利权人的专利有效数量占比远远低于国外专利权人。DELAVAL、GEA、LELY也是国际专利权人排名Top5的知名企业，他们在中国的布局起始年依次为1988、2006、2004年。排名第三的安徽永牧，从2016年才开始申请专利，此后陆续有专利进行申请，发展势头强劲。

全自动挤奶机器人技术涉及的失效专利有5857件，占全部专利的50.71%，占比较高，其中，许多涉及真空室及其零部件、排奶连接管、挤奶箱进护栏、奶杯奶管结构清洗及机器控制、奶衬奶杯壳、机械臂的相关技术已失效。

4 结语

我国挤奶机器人相关专利不论是企业还是科研单位均以挤奶单元、控制中心及控制面板方面居多，建议在促进科研院所进行技术积累的同时，可引导科研院所和企业之间的联合，构建二者之间畅通的联合通道，畅通技术交流，共同创新，实现技术突破，加强奶业信息化、智能化装备需求调查，以市场需求为导向使技术和应用结合，提高专利的潜在转化率，加速理论、算法达到产品、应用的转化，缩短国内外差距，并防止重复、无效研发。

在该领域我国的专利权人只有T O P P O R HEALTHTEC INC在国外申请了少量专利，与重点专利权人在全球多个国家申请了多项专利技术保护相比，差距非常大。我国专利权人发展技术时尤其要注意专利侵权问题，同时也要注意将自主知识技术及时在国外申请技术保护。

全自动挤奶机器人技术领域失效专利占比较高，早期技术相关专利均已失效，且很多都是之前在欧洲（主要在俄罗斯、德国）和美国申请的专利。我国相关研究人员应该充分调研和利用这些失效专利以节约研发成本，缩短研发周期。利用失效专利虽然可避免昂贵的专利购买费用，但失效专利不是万能的，在利用时同样需要规避风险，关注其有效性、时效性、先进性以及产业化问题，不能盲目利用。我们在利用时需先进行全面市场调研，跟踪前沿技术，防止技术落后，要挑选有市场前景的失效专利。