版权信息
省级大型综合性科技类期刊
主管部门:自治区科技厅
主办单位:自治区科学技术信息研究院 
协办单位:自治区科学技术情报学会
编辑出版:科技期刊编译室
刊社地址:内蒙古呼和浩特新城西街149号本刊杂志社
邮政编码:100010
电      话:0471-2536371

E-mail  :

nmgkjzz@vip.163.com 

网站地址:www.nmgkjzz.com


往期杂志
当前位置: 首页>往期杂志>详细介绍

基于路径规划的自主式吸尘器专利分析

时间:2016-09-05来源: 作者: 点击: 134次

  

钦爽 周庆成

 (国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心 光电技术发明审查部 武汉 430070)

 

  :本文对基于路径规划的自主式吸尘器技术的专利申请进行了统计,通过分析国内外专利申请量趋势和产出国分布情况,梳理了该领域的技术发展脉络;并通过介绍重要申请人与其代表性发明的关键技术,为我国在该领域的研究发展和专利布局提供了参考。

关键词:路径规划;自主式;吸尘器;专利分析

【中图分类号】TP242     【文献标识码】B

 

Patent analysis focus on autonomous vacuum cleaner

technology based on route planning

 

QIN Shuang

Patent Examination Cooperation Hubei Center of the The Patent Office,SIPO, Examination Department of the Optoelectronic Technology, Wu Han 430070, China

 

Abstract: The paper shows the statistical result of the patent focus on autonomous vacuum cleaner technology based on route planning. By analyzing the distribution of domestic and international applications and introducing some prominent applicants and the core technology of their represent active inventions, an unambiguous development history of this field is presented. It could provide some references for relative enterprises about their research direction and patent layout.

Key words: route planning; autonomous; intelligent vacuum cleaner; patent

 

1 自主式吸尘器技术概述

自主式吸尘器是服务机器人的典型应用,它能够在房间中自动行走以清洁地面。当前,自主式吸尘器系统的核心技术是路径规划技术。基于路径规划则是根据所感知到的信息,结合存储的环境地图信息,并按照优化指标,自主规划出一条能够避免碰撞障碍的路径,并覆盖所需清扫区域。本文将主要介绍基于路径规划的自主式吸尘器的技术内容。

2 专利技术的整体分析

根据基于路径规划的自主式吸尘器的技术主题特点,截止到2015年12月31日,共在CNABS专利库中检索到180件专利申请,在VEN专利中检索到553项专利申请。基于前期资料收集,以专利申请数量为切入点,选取全球专利申请量趋势和产出国分布情况两个方面,对基于路径规划的自主式吸尘器的专利技术进行分析。

2.1全球专利申请量趋势分析

基于在VEN数据库中检索得到的553项专利申请,分析1989年至2014年内基于路径规划的自主式吸尘器全球专利申请总量随年份变化的趋势,得到图2-1。

由图可知,1989年至1994年,每年的专利申请量均不多于10件;从1995年至2004年,申请量处于较平稳的增长趋势;从2005年开始,申请量出现持续快速地增长,并在2007年达到最高峰。考虑专利申请公开的时延性,近几年的申请量统计数据并不完整。分析发现,基于路径规划的自主式吸尘器起步较晚,且前期发展较慢,主要原因是商业全球化、自动化以及智能化发展不够快速。到后期随着经济的快速发展,智能化电子设备受到人们的青睐,基于路径规划的自主式吸尘器技术开始被重视,专利申请数量也持续增长。

2.2 专利申请产出国分布分析

专利申请产出国表示某项技术的原创技术国,一个国家拥有的原创技术越多,说明其在该技术领域的研发能力和技术实力越强。对检索到的专利文献的产出国进行统计,得到图2-2。

图2-2  全球专利申请产出国分析

分析图2-2可知,排名靠前的国家依次为日本、美国、韩国、德国、中国,这也在一定程度上反映了各国在基于路径规划的自主式吸尘器方面的技术发展情况。日本以30%的专利申请比例占据第1,美国在该领域的专利申请量也很大,中国以11%的专利申请比例次于电子行业发达的德国,世界排名第5。这也从侧面反映出尽管中国在该方面的技术起步较晚,但后期发展还是非常迅速。这可能由于随着清扫机器人商用化产品的上市,刺激了其在中国的研发。

3 主要申请人和技术分支的分析

本节将对自主式吸尘器领域的重要申请人进行分析,并对其代表性的研究成果进行介绍,以梳理技术分支发展脉络并体现技术的演进。相比而言,国外在该领域的研究较为成熟,本文将重点介绍国外的主要申请人及其研究成果。

(1)Dyson(戴森)公司

英国 Dyson(戴森)公司早在2001初就发布了一款型号为DC06的智能吸尘器(申请号为GB9827758的申请专利)。DC06智能吸尘器由3个板载微型电脑组成了其强大的“大脑”,并借助70多个感应器在每秒钟内做出10次判断,进而可在房间内自动探索行进路线,并对外围环境进行实时探测和分析。它是世界上首次研发的全自动“清洁机器人”。

(2)松下电器

2002年3月25日,松下电器产业公司公开了一种家用吸尘器机器人的试制机。该吸尘器机器人能够根据房间形状和垃圾多少等进行自动清扫,还具有避让桌椅、墙壁等障碍物的功能。该吸尘器机器人为了避开障碍物,采用了光和超声波的测距传感器以及压感传感器;为了保持既定的行进方向,内置有回转传感器;并且为了即使在地毯表面上也能够直线前进,该吸尘器机器人中还安装了方向舵传感器。此外,松下电器产业公司在后续的研究中为了实现更智能化的服务,还在吸尘器机器人内部增设了更多的传感器。如:感知火源或热源的热传感器;防止从台阶等高处跌下的落差传感器;检测添加动力的负载传感器;检测机身所受外力大小的重量传感器,以及防滑传感器等。

(3)Samsung 公司

韩国Samsung公司于2004年发布了代号为VC-RP30W的吸尘器机器人,主要适用于家庭。VC-RP30W的主要特点是采用3D地图技术进行定位,并能敏捷地避让障碍物。它的智能判断系统非常强大,可以快速准确地分辨出日常生活用品与垃圾,另外,用户可以设定它的清扫区域和工作时间,主人不在家时其可自动打扫,并且主人可通过网络遥控它,通过通信系统和吸尘器上的摄像单元观察房间。

(4)ELECTROLUX(伊莱克斯)公司

以家电著名的厂商伊莱克斯在瑞典推出了一款名叫“三叶虫”的吸尘器机器人。“三叶虫”吸尘器的主要特点是能够自行设计最佳清洁行进路线,它采用超声波不仅可探测障碍物,还可测量房间的尺寸,基于这些测量数据,机内的计算机运算出最佳清洁行进路线。“三叶虫”分三个挡位运作:正常、快速和点清理,其在收集满垃圾时还会发出灯光警告。“三叶虫”由可充电电池驱动,充满电后可工作60分钟。

(5)LG电子

2005年,韩国LG电子推出了ROBOKING吸尘器机器人,这款吸尘器机器人内包括100多项LG电子的专利技术,其与以往吸尘器相比具有高一级别的多种先进功能。它不仅能在存在发生冲撞可能的情况下启动缓冲传感器以避让障碍物,还能有效地识别门槛、阳台等区域界线,通过设置在机身底部的四个红外线传感器识别地面的高度,而采用“溜边”功能,沿着区域边界进行清扫,避免了侧翻的危险。它也能计算最具效率的清洁行进路线,接受定时预约清洁,它还具备无噪声清洁的静噪功能。

在国外机器人吸尘器产品的推动下,我国也开始对该领域进行研究,并且在运动规划和控制方面取得了一定的成果。浙江大学于2002年设计出国内第一个具有初步智能的自主式吸尘机器人(CN02137830),后期通过与苏州TEK公司合作研发,到2003年时,系统在自主能力和工作效率方面就都获得了较大的改善。龙昌国际公司与哈尔滨工业大学联手推出了一款HIT-1型家庭清扫智能服务机器人。其它大学如上海交通大学和华南理工大学(CN200610032660)均对吸尘器机器人的核心模块进行了技术研究。

4小结

本文通过分析基于路径规划的自主式吸尘器技术的专利申请以及重要申请人与其代表性发明的核心技术,不仅梳理了该领域的技术发展脉络,也为我国相关企业的研究发展和专利布局提供参考。

 

参考文献

[1]       周盛荣. 智能家庭清扫机器人的研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2006.

[2]       吴秋轩, 曹广益. 家用服务型吸尘机器人的发展与现状[J]. 电气传动自动化, 2003, 25(6): 1-4.

[3]       罗胜. 吸尘机器人的现状及其智能系统的若干关键技术[J]. 传感器与微系统, 2007, 26(11): 5-9.

[4]       邓宝林. 清洁机器人避障控制系统的研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2005.

作者简介:

钦爽,硕士,国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心光电部分析检测室,第八期审查员,审查领域:家用清洁用具技术方向。

周庆成,硕士,国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心光电部分析检测室,室主任。

 

作者申明:

    对于本文的贡献,周庆成等同于第一作者。

 

本刊创刊于1982年,是由自治区科技厅主管、自治区科技信息研究院主办,由自治区科技情报学会协办、国内外公开发行的省级综合性科技刊物,是反映内蒙古自治区科技与经济发展的窗口。杂志入选《中国期刊全文数据(CJFD)》全文收录期刊和《中国学术期刊综合评价数据(CAJCED)统计刊源期刊,《中国核心期刊(遴选)数据库》收录。本刊是公开发行的综合性科技期刊,为月刊,大16开本。本刊坚持以科技创新为目标,融科技、经济、信息、产业、市场为一体,是促进科技成果转化、推动科技进步、加强技术创新,促进经济发展的专业性期刊。