工業(yè)化人形機器人變身“打工人”

　　人形機器人是未來產業(yè)的新賽道，是培育發(fā)展新質生產力的重要方向。工業(yè)生產制造場景因環(huán)境固定、操作簡單，已成為人形機器人首個大規(guī)模應用的“試驗田”。

　　工業(yè)化人形機器人是指旨在替代或協(xié)助人類，在工業(yè)環(huán)境中（如制造工廠、物流倉庫、危險區(qū)域）執(zhí)行復雜、非結構化任務的雙足或多足仿人機器人。與傳統(tǒng)工業(yè)機器人（如機械臂、AGV小車）不同，它們的關鍵特征在于“人形”和“環(huán)境適應性”。筆者從專利視角對相關技術進行分析，以期為產業(yè)高質量發(fā)展提供決策參考。

　　相關專利申請量快速增長

　　當前，人形機器人正經歷從概念驗證到應用落地的技術拐點，全球專利申請量呈現(xiàn)持續(xù)增長態(tài)勢。作為一個涉及多領域交叉融合的技術，人形機器人各技術分支的專利申請量變化趨勢有著不同的特點。

　　從該領域專利申請態(tài)勢來看，由于核心零部件與工業(yè)機器人存在通用性，技術儲備相對豐富，而實現(xiàn)高智能化的技術壁壘較高，大腦技術專利申請量相對較少，但隨著人工智能技術的突破，專利申請量快速攀升。中國、日本、美國、韓國、德國是該領域全球主要技術來源國，其中我國從2015年開始，相關專利申請量快速增長，已成為該領域全球專利申請的重要力量。

　　從《專利合作條約》（PCT）申請量占比來看，大腦智能感知以及小腦基于學習的 PCT申請占比較高，與產業(yè)發(fā)展的技術痛點相吻合。其中，美國在智能感知、運動控制和傳感器技術上的專利申請活躍。

　　對比國內外的專利申請來看，我國在“核心零部件”“大腦”“本體”方面專利申請量上均呈現(xiàn)快速趕超的態(tài)勢。廣東、北京、江蘇、浙江、上海等省市人形機器人申請量排名靠前。對于人形機器人產業(yè)而言，其發(fā)展既需要下游產業(yè)的旺盛需求進行驅動，又需要傳統(tǒng)工業(yè)機器人產業(yè)提供一定的技術基礎。京津冀、長三角、珠三角等地區(qū)既具備發(fā)達的制造業(yè)，又具備成熟的工業(yè)機器人產業(yè)鏈，為工業(yè)化人形機器人產業(yè)的發(fā)展提供了良好土壤。

　　我國該領域專利申請量排名前十的申請人中，高校/研究院所占據(jù)5席，分別是清華大學、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京理工大學、之江實驗室，具備較好的研發(fā)基礎儲備。此外，工業(yè)機器人行業(yè)、信息技術行業(yè)以及傳統(tǒng)制造業(yè)也均有重要申請人出現(xiàn)。人形機器人產業(yè)是當前的熱點投資領域，呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢。

　　關鍵技術分支存在差異

　　“大腦”承擔著類似于人類大腦的認知和決策功能，包括智能感知和分析決策兩部分。根據(jù)工業(yè)化應用場景，將智能感知分為環(huán)境感知、目標識別和缺陷檢測。其中，環(huán)境感知技術隨著傳感器采集數(shù)據(jù)的水平和計算設備的計算能力的不斷完善，模型和算法逐漸成為改進的主要方式。目標識別技術按照特定目標識別到目前復雜場景識別進行演進，對于識別物體的特征信息的要求逐步降低。缺陷檢測技術逐步演進為檢測算法的改進，專利技術儲備較為完善，相關專利技術雖并未直接記載用于工業(yè)化人形機器人，但相關技術的遷移難度較低。

　　“小腦”負責接收大腦的指令，執(zhí)行精細的運動控制任務。運動控制技術正從傳統(tǒng)的確定模型逐步向基于學習轉變。隨著人工智能技術的快速發(fā)展，2016年該領域專利申請量開始快速增長，基于學習的控制方法有著良好的適應性，成為國內外主機廠商研究的熱點。從專利的場景分布來看，搬運場景是當前主流應用場景。同時，搬運場景負載高、動作范圍大，對穩(wěn)定性和靈活性要求更高。

　　“本體”是人形機器人硬件基本載體，主要包括上肢、下肢、一體化關節(jié)和靈巧手。其中上下肢技術都已進入一個相對穩(wěn)定的優(yōu)化期。一體化關節(jié)作為連接上下肢與實現(xiàn)復雜動作的核心部件，不僅要求具有極高的集成度與緊湊性，還需確保在長時間、高強度的工作環(huán)境下保持高精度、高效率及低噪音運行，是加速產業(yè)落地的關鍵所在。在一體化關節(jié)方面，國內的申請人較為分散，主要由高校和機器人企業(yè)構成。

　　“核心零部件”方面，人形機器人核心零部件種類眾多，通用性高，按照功能類型主要分為驅動系統(tǒng)、傳動機構以及傳感反饋裝置三大類型。驅動系統(tǒng)作為工業(yè)機器人的運動基礎，經過多年的發(fā)展與完善，目前已相對成熟，各大廠商與研究機構在這一領域的專利申請態(tài)勢趨于平緩。相比之下，傳動機構作為連接驅動源與執(zhí)行端的橋梁，直接影響到人形機器人的運動靈活性與精準度。其中行星滾柱絲杠是人形機器人雙腿雙臂驅動的特有驅動部件，也是保證高負載的重要因素，國內技術儲備少、國產滲透率低。

　　推進人形機器人產業(yè)集聚

　　在筆者看來，發(fā)展工業(yè)化人形機器人應發(fā)揮專利導航在工業(yè)化人形機器人產業(yè)體系構建中各環(huán)節(jié)的決策支撐作用，賦能工業(yè)化人形機器人產業(yè)高質量發(fā)展。一是統(tǒng)籌推進人形機器人區(qū)域布局和產業(yè)集聚，二是加快推進人形機器人在更多工業(yè)化場景落地應用。

　　在關鍵核心技術方面，筆者建議，應突出跨技術領域融合創(chuàng)新，完善構建以企業(yè)為主體、市場為導向的知識產權高質量創(chuàng)造機制。一是加強產學研合作，推動機器人、人工智能、新材料等企業(yè)跨領域合作，開展技術應用聯(lián)合攻關；二是強化關鍵核心技術攻關，鼓勵高校院所、國家級創(chuàng)新平臺、新型研發(fā)機構與企業(yè)共建核心技術研發(fā)平臺，著力破解人形機器人大規(guī)模落地工業(yè)化應用的關鍵技術難題；三是加強高價值專利培育布局，針對優(yōu)勢企業(yè)的重點產品和研發(fā)項目開展專利導航，提升研發(fā)創(chuàng)新效率，制定專利布局策略。此外，優(yōu)化專利審查資源要素供給，加快該領域高價值專利的布局進程。

　　在知識產權風險防控體系和標準體系建設方面，筆者建議，加強促進專利、技術和標準融合創(chuàng)新，護航產業(yè)鏈安全發(fā)展。一是建立健全知識產權風險防控體系；二是加快工業(yè)化人形機器人標準體系建設，一方面研判可標準化的專利技術，促進標準高水平制定，另一方面關注標準參與方，提前研判相關風險，保障我國工業(yè)化人形機器人產業(yè)發(fā)展安全和抗風險能力。（國家知識產權局專利分析普及推廣項目工業(yè)化人形機器人課題組）

　　轉自：中國知識產權報

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