国内“扭矩传感器”专利方向布局初步探索

扭矩传感器大量应用于高性能汽车领域，随着汽车自动化技术的不断提升扭矩传感器被大量用于汽车电子中。在新的应用领域中，自适应机器人可能成为该传感器使用的新一个热点。机器人同人类一样，大量关节运动需要进行扭矩测量，因此作为工业自动化领域的重要支柱，扭矩传感器将会在未来的工业互联网、无人工厂和新型机器人产业中发挥极其重要的作用。基于以上趋势，国内的扭矩传感器市场或许会有新一轮的爆发，国内的生产研发企业需要提升产业研发能力，生产高精尖的产品，并且形成足够的专利壁垒，这样才有机会进行产业升级。本文做一个初步的传感器介绍和专利布局技术方向的探讨，以期抛砖引玉，让更多行业内的专业人士都能对此核心技术加大关注。

一、扭矩传感器的市场介绍

根据报道，中国扭矩传感器的市场可能在2025年达到282亿元。扭矩传感器应用范围较广，驱动该市场增长的主要因素包括：对先进和高性能车辆需求的不断增加、扭矩测量重要性的日益增加，以及电动助力转向（EPS）系统对扭矩传感器需求的不断增长。

机器人行业的知名企业，非夕（Flexiv）机器人公司在展位上展出了智能机器人，该机器人有7个关节，每个关节都装有扭矩传感器，能在运动过程中抵抗扰动。结合当前的热点，工业4.0和未来可能发展的无人工厂，智能机器人将在各行各业普及。机器人同人一样，进行复杂的物体移动需要依靠关节，而关节的姿态控制和精度控制大量依靠扭矩传感器，因此先进制造业甚至衍生出来的先进服务人（保姆机器人等）将大量采用扭矩传感器，笔者认为该行业可能是未来很长一段时间的热点，扭矩传感器可能是传感器领域的一颗明珠。

二、当前扭矩传感器的专利初步方案

根据网站查询结果，笔者发现当前中国企业获得的扭矩传感器专利较少，大多数为中国高校申请，而国外的汽车零部件制造公司，例如通用、博世、丰田等在中国的扭矩传感器领域获得较多的发明专利。说明国外的汽车制造企业和汽车零配件企业在这一领域拥有较多的技术和知识产权，因此我国企业可以考虑将重点转移至适合机器人行业特点的扭矩传感器，做到专业化和定制化。中国高校申请了大量扭矩传感器的专利，今后一段时间可能会有紧密的产学研结合，高校多年研究的技术应用于实践。

笔者认为，中国企业的专利方向应当主要着重于应用扩展端，对于核心的工艺可以在实践中逐步申请。这种专利方案的优势在于：第一、中国目前的工艺技术相对落后，而跨领域的扭矩传感器（汽车行业跨越至智能机器人行业）工艺相对来说比较稳定，短期内在工艺领域有所突破比较困难，投入多而收益少，不利于中小科技企业的原始积累。第二、应用端的研发工作需要比较大的灵活性，需要快速的执行能力，中小型科技企业相对于传统的大型企业，在这方面优势很大。第三、应用端的扩展性很强，尤其结合国家的战略，工业互联网、中国制造等，能够在本土得到极快实践，有助于做大做强。

中国本土扭矩传感器厂家应当同中国实际的国情和发展趋势相结合，推出专门用于机器人行业的，尤其是高端智能机器人行业的特定扭矩传感器，实现弯道超车。

三、研发和专利布局的方向推荐

基于互联网技术的无线扭矩传感器技术。工业4.0以万物互联为基础，基于网络传输技术，实现远端控制，对于扭矩传感器而言，需要实时确定扭矩大小，结合某些编码器的特性或者和编码器联合使用实时反馈机器人的姿态和工作负载。通过无线技术形成连续的节点输出，同中央高性能计算机相连，实现类似自动驾驶云计算输出反馈，可以极大提高运动控制的精度和智能化程度，实现高精度的控制。

大数据领域同扭矩传感器的结合。扭矩传感器可以用于诊断设备的工作状况，工作节点的扭矩变化，经常同之前的磨损有关，也可以预示今后可能出现故障的概率和时间，相互之间有一定的统计学意义。将扭矩传感器引申至大数据领域，在算法层面实现创新，申请大量的方法专利，保护技术的外在延伸，可以阻断竞争对手进入自身重点发展领域的可能性。

基于特殊应用场合的特殊工艺和特殊封装方式。由于中国在扭矩传感器领域的工艺技术相对落后，且工艺技术需要大量的人力物力投入，因此在进行工艺技术革新时候，尤其要考虑到现实的使用情况，对于小众市场（market niche）的应用需要着重研究，以避开同成熟大企业的直接竞争。本文所述的智能机器人领域需要不同于传统汽车领域的扭矩传感器，包括在安转结构，防护强度和防护结构，特殊材料的应用方面，均与传统汽车领域有明显的不同，进入新的行业可以因地制宜投入足够研发，在专利上形成足够壁垒，防止传统扭矩传感器生产企业横向跨入新兴市场。

特殊新材料的应用探索。中国扭矩传感器生产企业应当联合高等学校和科研机构，针对新兴市场和新的应用单独开发新的材料，这些材料应当具有明显的新的特征，足以形成技术壁垒，避免国外厂家的进入。

四、专利布局的法律意义

由于传感器领域的特殊性，大量国外厂家垄断高端传感器的制造，扭矩传感器作为新的传感器发展点，势必会引起国外大厂的技术垄断，今后可能会引起较多的专利诉讼。因此，从法律角度来说，国内新兴企业需要做好提前的防备，这个是专利布局的最核心的法律意义。

对于在某些领域形成足够专利壁垒的国内新兴企业，可以避免国外领先的大厂由于技术封锁造成的损失，例如可以通过交叉授权，提高自身的谈判能力；通过自己足够的专利壁垒避免国际大厂进入某些新兴的应用领域。通过对前一节所述的技术领域专利布局，可以有效的延伸产品线未来的发展可能性，从而在新的下一个结合点阻断国际竞争对手的横向进入可能性。通过足够的专利质量和数量，对进入新兴企业的竞争对数，实施有效的阻击。

五、专利布局的经济意义

专利融资可能会成为未来高科技企业获得资金的主要方式，工信部将加快知识产权的融资步伐[3]。中国资产评估协会也将发布新的关于知识产权的资产评估准则。

专利作为一项资产，具有成本弱对应性，一般来说，也不具有公开活跃市场进行交易，因此未来的收益作为资产的价值评估手段，会大量采用收益法为基础进行资产评估。单一专利存在不稳定的可能性，但是形成足够专利数量的专利组合，稳定性可能会极大的增强。形成延伸型专利布局，对于扭矩传感器这一未来拥有广阔市场的传感器技术而言，获得足够的融资途径是完全可能的。进行专利布局，可以有效获得资金通融的支持，企业在创业初期可以利用自身先进的技术，获得需要的资金。

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