人形機器人是未來產業的新賽道，是培育發展新質生產力的重要方向。工業生產制造場景因環境固定、操作簡單，已成為人形機器人首個大規模應用的“試驗田”。
工業化人形機器人是指旨在替代或協助人類，在工業環境中（如制造工廠、物流倉庫、危險區域）執行復雜、非結構化任務的雙足或多足仿人機器人。與傳統工業機器人（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，以期為產業高質量發展提供決策參考。
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持續增長態勢。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勢來看，由于核心零部件與工業機器人存在通用性，技術儲備相對豐富，而實現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，與產業發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快速趕超的態勢。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而言，其發展既需要下游產業的旺盛需求進行驅動，又需要傳統工業機器人產業提供一定的技術基礎。京津冀、長三角、珠三角等地區既具備發達的制造業，又具備成熟的工業機器人產業鏈，為工業化人形機器人產業的發展提供了良好土壤。
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5席，分別是清華大學、浙江大學、哈爾濱工業大學、北京理工大學、之江實驗室，具備較好的研發基礎儲備。此外，工業機器人行業、信息技術行業以及傳統制造業也均有重要申請人出現。人形機器人產業是當前的熱點投資領域，呈現多元化發展趨勢。
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。根據工業化應用場景，將智能感知分為環境感知、目標識別和缺陷檢測。其中，環境感知技術隨著傳感器采集數據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，執行精細的運動控制任務。運動控制技術正從傳統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、一體化關節和靈巧手。其中上下肢技術都已進入一個相對穩定的優化期。一體化關節作為連接上下肢與實現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、高強度的工作環境下保持高精度、高效率及低噪音運行，是加速產業落地的關鍵所在。在一體化關節方面，國內的申請人較為分散，主要由高校和機器人企業構成。
“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、傳動機構以及傳感反饋裝置三大類型。驅動系統作為工業機器人的運動基礎，經過多年的發展與完善，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勢趨于平緩。相比之下，傳動機構作為連接驅動源與執行端的橋梁，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集聚
在筆者看來，發展工業化人形機器人應發揮專利導航在工業化人形機器人產業體系構建中各環節的決策支撐作用，賦能工業化人形機器人產業高質量發展。一是統籌推進人形機器人區域布局和產業集聚，二是加快推進人形機器人在更多工業化場景落地應用。
在關鍵核心技術方面，筆者建議，應突出跨技術領域融合創新，完善構建以企業為主體、市場為導向的知識產權高質量創造機制。一是加強產學研合作，推動機器人、人工智能、新材料等企業跨領域合作，開展技術應用聯合攻關；二是強化關鍵核心技術攻關，鼓勵高校院所、國家級創新平臺、新型研發機構與企業共建核心技術研發平臺，著力破解人形機器人大規模落地工業化應用的關鍵技術難題；三是加強高價值專利培育布局，針對優勢企業的重點產品和研發項目開展專利導航，提升研發創新效率，制定專利布局策略。此外，優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、技術和標準融合創新，護航產業鏈安全發展。一是建立健全知識產權風險防控體系；二是加快工業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，保障我國工業化人形機器人產業發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化人形機器人課題組）
轉自：中國知識產權報
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