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      起重機的智能化技術專利分析

      發布時間:2020-09-28 10:02所屬分類:計算機網絡加入收藏

      摘要:目前,隨著現代化技術的發展,起重機作為一種不可缺少的搬運、裝卸設備,使用者對其性能的要求越來越高,尤其是對起重機智能化作業方面的要

        摘要:目前,隨著現代化技術的發展,起重機作為一種不可缺少的搬運、裝卸設備,使用者對其性能的要求越來越高,尤其是對起重機智能化作業方面的要求越來越高,突破復雜環境下的人工智能、自動識別作業環境、復雜設備的壽命周期管理、故障診斷報警等智能化技術,最終開發出具有高度自動化水平、自帶安全管理系統、可以實現遠程監測控制的智能裝備也逐漸成為起重機智能化發展的研究熱點。本文從相關專利文獻的角度對起重機的智能化技術進行了統計分析,包括專利申請的趨勢、專利申請分布情況和重要申請人信息,并具體對技術組成和具有代表性的專利進行了分析。

        關鍵詞:起重機;智能化;自動識別;安全管理系統;故障診斷

      智能化論文

        1 引言

        公元前10年,古羅馬建筑師維特魯維斯曾在其建筑手冊里描述了一種起重機械,這種機械有一根桅桿,桿頂裝有滑輪,由牽索固定桅桿的位置,用絞盤拉動繞過滑輪的纜索,以吊起重物,但起升幅度很小,操作也十分吃力。到了15世紀,意大利科學家發明了轉臂式起重機,才解決這些問題。1805年,格蘭工程師倫尼為倫敦船塢建造了第一批蒸汽起重機。20世紀初期,歐洲開始使用塔式起重機,隨著起重機的發展,起升機構、運行機構、變幅機構、回轉機構和金屬結構等成為了起重機設備不可缺少的重要結構部件。直到現在,各行業生產規模的擴大,生產自動化程度的提高以及科學技術的發展,推動了現代設計和制造能力的提高,起重機作為各領域物料搬運的主要設備,各行業對起重機的安全性、便捷性、智能化的要求也越來越高,其中智能化也逐步成為起重機未來的發展趨勢之一[1]。

        起重機在特定的范圍下進行水平方向移動和垂直方向起升物體,主要用來搬運物料,其動作特點具有動作間歇性和作業循環性[2]。起重機被廣泛應用于廠房、搬運場地、倉庫、港口等,在生產活動中是不可或缺的。起重機具有多個不同的類型,按照用途可以分為通用起重機、建筑起重機、冶金起重機、鐵路起重機、港口起重機、造船起重機、甲板起重機等,按照結構不同可劃分為橋式起重機、龍門起重機、流動起重機、懸臂起重機、塔式起重機、纜索起重機、船式起重機、運載橋等[3]。

        通常,智能起重機是將某些智能技術整合到起重機中,使起重機可以有效完成自身的起重任務,并可通過編程自動控制操作和移動,也可以全面識別外界環境,對人的操作進行模擬,起升吊運物體[4]。無需很多專業人員,僅需一名操作人員在中央控制室便可以監控多臺起重機按照生產需求進行規范作業,因此,智能起重機也被稱為無人起重機或起重機器人,因此,智能起重機可以大大縮減人力需求,大幅度改善工作效率[5]。

        2 起重機智能化技術的專利現狀分析

        本文主要采用incopat數據庫,針對去噪后的起重機智能化技術在全球的970件專利文獻進行申請趨勢分析,其中,由于專利文獻從提出申請到向公眾公開有時間的延后,因此,2019年及2020年的樣本會不完整,所以,對于申請量趨勢圖中2019年和2020年申請量下降的趨勢不排除是由于樣本數據量的不完整性造成的。排除了2019—2020年部分尚未公開的專利,可以看出,起重機智能化技術專利文獻的申請量從2005年開始呈現上升態勢,而從2009年開始該技術的專利文獻申請量進入了明顯增長階段,這也與各起重廠家和研究單位對起重機行業智能化技術的關注程度變化相一致。

        2.1 專利申請量趨勢分析

        圖1示出了起重機的智能化技術的全球專利申請趨勢狀態。由圖1可以看出,該技術專利最早出現在1989年,其技術發展趨勢按照專利申請量的情況主要分為3個階段:

        階段1:申請起步階段(2006年之前)

        1989年—2006年,這一時期起重機的智能化技術的專利申請量較少,1989年出現了第一項涉及起重機智能化技術的相關專利申請,隨后的一段時期內,申請量一直維持在較低的水平,沒有明顯的增幅,直到2006年專利申請量達到5項,相比2005年申請量開始出現了有史以來第一次明顯的增加。這段時期由于產業化水平以及起重廠家和科研單位對智能化起重機的關注程度相對較低,導致起重機的智能化技術相關專利申請量較少。

        階段2:緩慢發展階段(2007年—2009年)

        2007年—2009年,起重機的智能化技術相關專利申請數量開始出現增長,但增長速度較慢,這也標志著起重機的智能化技術進入了初步發展階段,同時,該技術的生命周期也進入成長期,標示著起重機的智能化技術的專利研究開始受到相關領域的廣泛關注,使該技術的相關專利申請量處于緩慢平穩增長狀態。

        階段3:快速發展階段(2010年—2018年)

        從2010年開始,起重機智能化技術的相關專利申請量呈現出迅速增長的態勢,直到2018年申請量達到214件,這說明該技術已廣泛受到關注,且該技術領域主體對起重機智能化技術的創新研發和對專利的重視程度大大提高,并逐漸開始重視專利布局。

        2.2主要國家/地區/組織專利申請量分析

        專利申請具有地域性,某一特定技術領域的專利申請的地域分布可以反映出該技術領域的發展狀態。經過對起重機智能化技術相關專利申請的地域分布進行統計分析(如圖2所示),可以看出,中國、韓國、世界知識產權組織的相關專利申請量排在前三位,其中,中國的申請量占據第一位,占全部申請量的95.97%,遙遙領先其他國家或組織。由此可以反映出中國在起重機的智能化技術上具備較強的技術儲備和研發能力,同時也展現了中國的相關企業和科研單位在起重機的智能化技術上的優勢。

        2.3 全球主要申請人分析

        由圖3可知,全球排名比較靠前的申請人大多數是中國的企業、高校及科研單位。其中,徐州重型機械有限公司、武漢理工大學、長沙桑尼重工機械有限公司排在前三位,申請量相差不多,均具有較強的技術研發能力,另外,排在第四位和第五位的分別是中聯重科股份有限公司和太原科技大學,也具有較多的申請量,技術能力同樣不可小覷。排名第六位到第十九位的申請人擁有幾乎相同數量的專利申請量,由此可見,本技術領域的專利分布并非一枝獨秀,相反,分布比較廣泛,呈現遍地開花的景象,這一現象也對該技術的進一步發展大有裨益。

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