上?？茖W技術情報研究所：2024年人形機器人技術專利態勢報告（50頁）.pdf

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1、12024 年年第第12 期期2人形機器人技術專利態勢人形機器人技術專利態勢編者按編者按人形機器人又稱仿生人，是一種旨在模仿人類外觀和行為的機器人。人形機器人設計制造的目的是為了實現人機交互，繼而實現輔助人類的生產生活。與簡單重復性的機械流程操作只需解決效率和精密度不同，人形機器人的應用場景決定了其技術積淀必須足夠深厚，至少足以應對復雜和多樣化的生產生活場景。隨著機器人學的發展，當前已經可以設計出功能化、擬真化的人形機器人。經過人形機器人專利技術的發展，各專利局人形機器人的專利累計受理量以中國最多，其次分別為日本、美國、歐洲，中國因累計受理案件量最多成為主要競爭市場。從各個技術分支的申請量上看

2、，目前人形機器人的技術熱點在結構、感知和控制系統中。當前，以人形機器人和通用人工智能為代表的新技術、新產品、新業態蓬勃3發展，正成為全球科技創新的制高點、未來產業的新賽道和經濟增長的新引擎。筆者從知識產權的角度，梳理了人形機器人技術全球專利競爭格局、海內外專利動態、創新與思考，供讀者參考。目目4錄錄全球專利競爭格局全球專利競爭格局.4全球人形機器人的主要專利受理國為中日美.4全球人形機器人的主要專利技術在結構、感知和控制.7中國人形機器人專利申請量增速顯著.12海內外專利動態海內外專利動態.14美國宇航局和通用汽車聯合申請人形機器人專利.14優必選人形機器人有效專利數全球第一.16華為持續推進

3、人形機器人專利布局.18創新與思考創新與思考.19人形機器人的創新發展與專利保護.19從專利展望人形機器人的未來進化.21全球專利競爭格局全球專利競爭格局全球人形機器人的主要專利受理國為中日美全球人形機器人的主要專利受理國為中日美圖 1 從地域布局分析的角度，展示了 2000 年至 2022 年間，人形機器人技術專利在全球的申請趨勢。5圖 1 人形機器人技術專利的主要受理局及受理趨勢根據圖1，人形機器人全球專利申請可劃分為四個發展階段：技術萌芽階段（2000 年以前）：人形機器人技術早在 2000 年前就有相關專利申請，該階段專利申請量較少，以日本專利為主。緩慢發展階段（2000 年-2014

4、年）：專利年申請量較少，呈現緩慢增長的趨勢。前期以日本專利為主，其次是美國、韓國以及歐洲專利（以德國專利為主，其次是歐專局 EP 發明專利和歐盟 EU 外觀設計專利）。該階段后期，各國專利申請布局態勢發生變化：早期主導申請的日本專利大幅下降進入平緩發展階段，韓國、歐洲專利進入專利申請下行通道，美國專利申請量波動，而中國作為新的布局者入場，專利申請呈現緩慢增長趨勢，從 2012 年開始，中國的專利申請量超過日本成為第一。各國專利申請增減相消，因此全球專利申請量6呈現平穩發展趨勢?？焖侔l展階段（2015 年-2017年）：專利年申請量相比之前有明顯增長，主要原因在于中國眾多新申請人涌入該技術領域，

5、使得中國的專利申請量呈爆發式增長，并與其他國家的申請量之間快速拉開差距。同步呈現增長的還有美國專利、歐洲專利和 PCT 申請（Patent Cooperation Treaty，專利合作條約）。其中，美國的專利申請量于 2017 年正式超過日本，并穩定保持在僅次于中國的第二位。日本專利仍延續上一階段的平穩發展態勢，韓國專利申請量較少。穩定發展階段（2018 年以來）：人形機器人相關技術年均申請量維持高位增長，2019 年達到峰值，2020 年開始趨于穩定。在此期間仍以中國專利為主、美國專利位居第二。中國、日本、歐洲、韓國專利申請分別在各自申請區間內維持平穩狀態，美國、PCT 申請保持持續增長。

6、另由于發明專利公開有 18 個月的滯后期，因此 2021 年、2022 年的實際申請量可能多于上圖已公開的專利數。經過上述階段的發展，各專利局人形機器人專利累計受理量以中國最多，7其次分別為日本、美國、歐洲，中國因累計受理案件量最多成為主要競爭市場。圖 2 示出了人形機器人技術專利在各地區的專利申請人數及人均申請量。由圖 2 可知，在人形機器人技術領域，中國專利中的申請人數最多，其次是美國，而日本、歐洲、韓國專利申請人數較少。但從人均申請量來看，日本人均申請量遠超其他地區專利申請人，中國人均申請量最少。圖 2 各地區人形機器人技術專利申請人數及人均申請量圖 3 示出了各地區專利申請人數變化趨勢

7、，以及各年排名前三申請人專利數對于該地區當年專利申請總數的占比情況。其中，各年排名前三申請人專利數對于該地區當年專利申請總數的占比情況用來表征專利申請人的集中度。如圖 3 所示，在人形機器人技術領域，中國的專利集中度自 2000 年來整8體呈下降趨勢，并在 2014 年后在 20%-30%間波動。目前中國的專利集中度較低，雖然近年前三申請人占比有小幅度回升，考慮到中國的申請人數量多，可以推知，中國在該領域的競爭非常激烈，暫未出現壟斷態勢。圖 3 各地區專利申請人數以及集中度變化趨勢日本的專利集中度在 80%左右波動，因此，目前日本的專利集中度較高?？紤]到日本的申請人數量不多，且波動量并不大，可

8、以推知，日本在該領域的競爭并不激烈，但在其國內已形成壟斷的態勢。美國的專利集中度呈波動下降的趨勢，并在 2014 年后在 50%上下浮動，9因此，目前美國的專利集中度處在中國和日本之間?？紤]到美國的專利申請人總量不多，可以推知，美國的專利申請人在該技術領域的競爭壓力處在中國和日本之間。歐洲、韓國的專利集中度也呈波動下降的趨勢，也在 2014 年后在 50%上下浮動。因此，目前歐洲、韓國的專利集中度與美國相仿，考慮到歐洲、韓國的專利申請人數量較小，可以推知，歐洲、韓國的專利申請人在該技術領域的競爭并不激烈，且壟斷態勢尚不明顯。資料來源：人民網資料來源：人民網.人形機器人技術專利分析報告人形機器人

9、技術專利分析報告.2023.11.272024-03-04.http:/ 1 示出了人形機器人的主要技術分支的專利布局概況。由圖 1 可知，在人形機器人技術領域，目前已積累的技術主要集中在本體結構部分，智能感知和驅動控制的申請量緊隨其后，核心零部件以及支撐環境技術分支的申請量較10少。從各個技術分支的申請量上看，目前人形機器人的技術熱點在結構、感知和控制系統中。圖 1 人形機器人的主要技術分支的專利分布情況圖 2 示出了人形機器人的各技術分支的專利分布情況。在人形機器人技術領域，專利申請主要集中在 A 本體結構、C 智能感知、D 驅動控制上，B 核心零部件、E 支撐環境技術分支的申請量較少。具

10、體而言：在 A 本體結構方面，主要布局在 A31 手掌、A33 手臂、A41 腿部、A42足部以及A6 關節；在 B 核心零部件方面，專利數量整體較少，其中B1減速器方面專利稍多；在 C 智能感知方面，專利主要布局在 C1機器視覺，其次是C44 路徑規劃；在 D 驅動控制方面，專利主要布局在 D32 步態控制以及 D31 手臂運動控11制方面；在 E 支撐環境方面，專利數量整體較少。12圖 2 人形機器人的各技術分支的專利分布情況13圖 3 示出了與 A 本體結構相關的專利技術構成情況。如圖 3 所示，在 A 本體結構相關專利中，A6關節技術是其中的核心技術，與多個其他技術分支具有關聯，尤其是

11、 A41 腿部、A42 足部、A31 手掌和 A33 手臂；A11 頭部、A12面部、A13眼睛、A21頸部技術與其他技術主題之間存在一定獨立性。圖3 A本體結構相關專利技術構成在涉及其他技術主題的主要分支中，D32步態控制與 A41腿部、A42足部關聯度高；D31 手臂運動控制與 A31 手掌和 A33 手臂關聯度高；B1 減速器、B3 編碼器均與 A6 關節技術具有一定關聯；D21 電動驅動與 A41 腿部、A6 關節技術關聯度高，D22 液壓驅動與 A41 腿部技術關聯度高，D23 氣動與 A72肌肉、A6 關節技術關聯度高。圖 4 示出了與 B 核心零部件相關的專利技術構成情況。如圖

12、4 所示，在 B14核心零部件方面，B1 減速器、B2電機、B3 編碼器均與A6關節技術關聯度高。圖4 B 核心零部件相關專利技術構成此外，B1 減速器還與 A41 腿部、A31 手掌具有一定關聯；B2 電機還與D21 電動驅動、C2 觸覺感知關聯度較高；B3 編碼器與 A33 手臂、A42 足部、D32步態控制存在一定關聯。圖 5 示出了與 C 智能感知相關的專利技術構成情況。如圖 5 所示，在 C 智能感知方面，C1 機器視覺與 C41 建圖、C42 定位、C43 自主避障、C44 路徑規劃關聯度較高，C41 建圖、C42 定位、C43 自主避障、C44 路徑規劃之間關聯度高。15圖5 C

13、智能感知相關專利技術構成此外，C1 機器視覺與 C3 語音語義存在一定關聯；C2 觸覺感知與 A31 手掌、B2 電機、D21 電動驅動、D32 步態控制存在一定關聯；C44 路徑規劃還與 D41自主避障、12 充電存在一定關聯。圖 6 示出了與 D 驅動控制相關的專利技術構成情況。如圖 6 所示，在 D 驅動控制方面，D32 步態控制與 A41 腿部、A42 足部關聯度較高，此外還涉及A6 關節、C1 機器視覺、C44 路徑規劃等技術。D31 手部運動控制涉及 A33手臂、A31 手掌等技術。D21 電動驅動主要涉及 B1 減速器、B2 電機，以及A31 手掌、A41 腿部、A6 關節等技術

14、；D23 氣動主要涉及 A72 肌肉、A6 關節、A31手掌等方面技術。16圖 6 D 驅動控制相關專利技術構成圖 7 示出了與 E 支撐環境相關的專利技術構成情況。如圖 7 所示，E 支撐環境方面專利布局較少。其中 E31 算法開發與驗證技術與 C1 機器視覺、C44路徑規劃、D32步態控制存在一定關聯。圖7 E支撐環境相關專利技術構成圖 8 示出了各國申請人技術布局情況。由圖 8 可知，各國申請人（本國國籍）技術布局側重有所不同，其中：中國申請人重點布局了 A 本體結構，占比接近 50%，此外，相對于其他申請人，在B 核心零部件方面布局占比同樣較高；日本申請人重點布局了 A 本體結構和 C

15、 智能感知，在 E 支撐環境方面布局17專利較少；韓國申請人重點布局了 A 本體結構、C 智能感知和 D 驅動控制，在 B 核心零部件和E 支撐環境方面布局專利較少；法國申請人重點布局了 A 本體結構和 C 智能感知，并且在 E 支撐環境方面布局占比相對于其他申請人而言較高，在D 驅動控制方面布局占比較少；美國申請人重點布局了A本體結構、C 智能感知和D 驅動控制。圖 8 各國申請人技術布局情況資料來源：人民網資料來源：人民網.人形機器人技術專利分析報告人形機器人技術專利分析報告.2023.11.272024-03-04.http:/ 年 11 月 27 日，人民網研究院發布人形機器人技術專利

16、分析報告（以下簡稱報告），報告由中國機器人產業聯盟及傳播內容認知全國重點實驗室研究員張冬明提供學術支持。報告顯示，中國已成為人形機器人技術專利申請數量和有效專利數量最多的國家。人形機器人專利申請主要來自中國、日本、韓國、法國和美國，其中中國、日本專利申請人總專利數均超過 6000 件。從申請時間來看，早期專利申請主要來自日本申請人，其在 2000 年至192008 年保持絕對優勢（主要來自本田和索尼，其次為豐田）。2014年來，中國人形機器人技術專利申請增速顯著，主要來自清華大學、北京理工大學、浙江大學等高校，以及優必選科技等企業。當前，優必選科技排在全球人形機器人領域有效技術專利總量的前列。

17、從技術專利數量可以看出，中國企業和機構進行了大量的前瞻性技術布局，經過多年持續的研發投入儲備了大量核心技術，這為中國人形機器人產業打下了良好的技術基礎，提升了整體競爭力，將助力人形機器人產業高質量發展，幫助中國更好地迎接第四次工業革命的新技術浪潮。近十年，全球范圍內的人形機器人技術專利申請數量呈現出增速顯著提升的趨勢。在主要申請國家中，中國的專利集中度相對較低，這說明了中國在該領域的競爭相對激烈，行業活力較強。隨著越來越多的企業、高校、科研機構持續投入人形機器人研發，各項技術的進步也加快了人形機器人產品研發和商業化應用，推動人形機器人進入產業化落地階段。從落后到跟跑乃至領跑的發展過程，體現了近

18、十年中國人形機器人產業發展加速。一方面得益于中國機器人產業發展勢頭強勁，產業規模已居全球首位，20此外，中國在基礎核心技術方面也取得了持續的突破，使得人工智能技術進入了全球的第一梯隊，為人形機器人產業的發展奠定了堅實的基礎。另一方面，中國政府高度重視人形機器人的發展，并將其列為重點支持的戰略性新興產業之一。近日，工信部印發通知，組織開展 2023 年未來產業創新任務揭榜掛帥工作，面向元宇宙、人形機器人、腦機接口、通用人工智能等 4 個重點方向，聚焦核心基礎、重點產品、公共支撐、示范應用等創新任務，發掘培育一批掌握關鍵核心技術、具備較強創新能力的優勢單位，突破一批標志性技術產品，加速新技術、新產

19、品落地應用。早在今年 7 月，北京市印發北京市機器人產業創新發展行動方案（2023-2025 年），提出要全力建設全球機器人技術創新策源地、應用示范高地和高端產業集聚區，構建“1+4”機器人產品體系，即加緊布局人形機器人，帶動醫療健康、協作、特種、物流 4 類優勢機器人產品躍升發展。預計到2025 年，北京將打造國內領先、國際先進的機器人產業集群，產業創新能力21大幅提升，全市機器人核心產業收入達到300億元以上。業內人士表示，一方面，人形機器人產業技術壁壘高、產業附加值高、市場規模巨大，可以為其他前沿技術研發和應用提供平臺支撐，為經濟增長提供新動能。另一方面，人形機器人能夠填補勞動力缺口，提

20、高生產效率。養老、醫療、教育、家政等機器人的推廣應用，有利于提高人民生活水平，增進民生福祉。資料來源：人民網 資料來源：人民網 2023-11-27 新聞新聞海內外專利動態海內外專利動態美國宇航局和通用汽車聯合申請人形機器人專利美國宇航局和通用汽車聯合申請人形機器人專利美國宇航局（NASA）和通用汽車（General Motors）這兩個處于自主機器人前沿的組織開發了 Robonaut 2（R2）。R2 是一種最先進、靈巧的人形機器人，能夠以自動化方式或通過遙操作（teleoperation）來執行任務。整個項目中開發的技術代表了自主人形機器人的前沿。這些技術既可以以模塊化方式，也可以作為集成

21、系統用于許可，以增強機器人產品。圖 1 示出了機器人22R2的外觀。圖 1 機器人 R2 的外觀R2 具有先進的接口和控制技術，其允許 R2（和其他人形機器人）實現安全有效的自主控制或基于遙操作的控制。接口實現簡單的控制，而額外的控制系統確保安全的人機交互，監控機器人系統的健康狀況，為機器人電機提供故障安全中斷，并確保在各種潛在運動中的電氣連接。美國宇航局和通用汽車開發的自主機器人 R2 所包含的技術包括：人形機器人的安全工作空間控制技術、自主控制系統、健康管理系統以及高度耐用的連接器引腳。在人類（例如，工廠工人或宇航員）在 R2 附近工作或與 R2 互動的場景中，安全至關重要。人形機器人的安

22、全工作空間控制技術在速度控制機器人機構23（美 國 專 利 US8,676,382）以 及 力 或 阻 抗 控 制 機 器 人（美 國 專 利US8,483,877）中應用工作空間限制的方法，有助于確保這種安全性。為了實現機器人 R2 與人類間的安全互動，開發了一種新穎的安全監控系統。該系統甚至滿足國際空間站（ISS）的嚴格要求，以確保人類能夠以安全的方式在人形機器人附近工作或與人形機器人互動。人形機器人的自主控制系統可以包括多優先級操作空間阻抗控制系統、交互式機器人控制架構和附加系統。其中，多優先級操作空間阻抗控制系統（美國專利 US8,170,718）提供包括可編程笛卡爾剛度的手臂控制；交

23、互式機器人控制架構（美國專利 US8,364,314、US8,260,460 和 US8,706,299）包括簡單的 GUI 以提供交互式的開發和工作環境，其中該交互式的開發和工作環境集成了由 R2 生成的傳感器數據和反饋；附加系統選擇并控制適當的機械手來執行抓取操作（美國專利 US8,483,882）。機器人 R2 具有先進的控制架構，其利用位于關節級電機控制器的高性能阻抗控制器和中央處理器中基于模型的動態控制系統來實現性能要求。24人形機器人健康管理系統用于人類機器人的診斷、預測和健康管理（美國專利 US8,369,992），其可以在機器人系統的所有硬件和軟件級別上運行，以實現系統范圍的可

24、觀察性、可控性、可維護性、可伸縮性和可擴展性。機器人 R2 具有健康管理系統，其在機器人系統的所有硬件和軟件級別上運行，以確保系統范圍的可觀察性、可控性、可維護性、可伸縮性和可擴展性。另外，人形機器人健康管理系統還可以包括電磁電機制動技術，以提供允許機器人電機（例如，無刷直流電機）的選擇性和可靠制動的電磁故障安全制動器（美國專利 US8,067,909），從而確保人形機器人安全有效的操作。先進的電磁故障安全制動系統主動控制電磁制動系統的電源，以實現機器人電機（例如，無刷直流電機）的選擇性制動，從而提高安全性。高度耐用的連接器引腳旨在解決具有柔性構件的機器人系統中連接器的高故障率（美國專利 US

25、8,033,876）。連接器經常彎曲以至于引起變形并損害連接性，在該情況下，該引腳可以增加連接器的耐用性。機器人 R2 的先進的接口和控制技術能夠確保人機交互的安全性，可以廣泛應用于人形機器人的控制、工業制造與維修、太空探索、個人援助和護理、危25險環境中的應急服務和操作、重復性任務的自動化等領域。資 料 來 源：資 料 來 源：NASA TECHNOLOGY TRANSFER PROGRAM.Advanced Humanoid Robotic Interface&Control(MSC-TOPS-103)Cutting-edge systems for humanoid robotics 2

26、023-12-10.https:/technology.nasa.gov/patent/MSC-TOPS-103優必選人形機器人有效專利數全球第一作為國內人形機器人領域的代表企業之一，深圳企業優必選人形機器人有效專利數、近 5 年年均專利申請數均居全球第一。11 月 27 日，人民網研究院發布人形機器人技術專利分析報告，采集了來自全球范圍內超過 15000件人形機器人技術相關專利。報告數據顯示，中國在人形機器人專利申請數量和有效專利數量上均居全球第一。報告顯示，以專利申請人維度統計，優必選科技是全球范圍內持有有效人形機器人技術專利數量最多的企業，其所持有的有效專利數量達 763 件；在有效發明

27、專利維度，也以 476 件位居中國第一、全球第二。同時，在人形機器人技術專利申請趨勢來看，優必選科技近 5 年年均申請專利數量接近 200 件，多26于本田、豐田、波士頓動力等企業，位居全球第一。除了數量上的優勢外，報告也體現了優必選科技在人形機器人技術布局方面的全面性。報告統計顯示，在核心零部件、本體結構、驅動控制三個領域，優必選科技的專利申請數量均為中國第一、全球第二。圖 1 示出了優必選人形機器人在迪拜與全球各地游客打太極的情景。圖 1 優必選人形機器人在迪拜打太極的情景作為人形機器人領導者，自 2012 年成立以來，優必選科技持續投入人形機器人核心技術研發，截至 2023 年 4 月

28、30 日，優必選科技的全棧式技術擁有 1750 項機器人及人工智能相關專利，其中約 850 項為發明專利，超過 350項為海外專利；2020 年-2022 年期間，優必選科技研發開支平均占年收入的比重超過一半。伴隨著鑼聲的響起，優必選(9880.HK)于 2023 年 12 月 29 日279 時 30分成功登陸港交所，正式成為港股“人形機器人第一股”。除了企業自身的競爭力外，報告也體現了中國人形機器人產業在全球范圍內的技術專利優勢。報告顯示，中國在人形機器人技術專利方面于多個維度居全球前列。例如，在人形機器人技術專利累計申請總量上，中國以總計 6618件專利申請數，超過日本、韓國、美國等國家

29、，排名全球第一；在有效發明專利上，也以 1699 件位居全球第二。在人形機器人技術專利集中度上，中國自2014 年來的專利集中度在 20%-30%波動，這一數據遠低于日本、美國等國家，體現出中國人形機器人行業較強的活力。中國人形機器人產業的發展，經歷了從落后到跟跑，乃至領跑的過程。在人形機器人行業發展早期，日本的企業及學術機構為主要參與方，同時也是主要的技術專利申請人。2015 年，中國在人形機器人技術專利申請方面增速顯著，專利申請數量（261 件）首次超越日本（214 件）；2016 年，中國人形機器人技術專利申請量首次成為全球第一（721 件）；2022 年，中國人形機器人技術專利申請總量

30、（6596 件）超過日本（6058件）成為全球第一。報告指出，當前以人形機器人和通用人工智能為代表的新技術、新產品、28新業態蓬勃發展，正成為全球科技創新的制高點，未來產業的新賽道和經濟增長的新引擎。報告顯示中國機器人產業的發展勢頭強勁，產業規模已居全球的首位。機器人行業的前景是一片廣闊的藍海。工信部 2023 年 10 月印發的人形機器人創新發展指導意見指出：人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品，將深刻變革人類生產生活方式，重塑全球產業發展格局。資料來源：資料來源：1 深圳商報 深圳商報 2023-11-30 新聞新聞2 澎

31、湃新聞 澎湃新聞 2023-12-31 新聞新聞華為持續推進人形機器人專利布局華為持續推進人形機器人專利布局自 2022 年以來，華為在機器人方面布局不斷。2022 年 4 月，達闥機器人與華為在北京簽署合作協議，共同建設昇騰 AI 生態。根據協議，雙方將共同打造云端機器人城市運營聯合解決方案，推廣機器人運營服務，并開展多模態大模型開發、機器人創新應用等領域的全方位合作。292023 年6月，華為全資成立了東莞極目機器有限公司，注冊資本為 8.7億元，經營范圍為電子器件制造、工程和技術研究試驗等。華為或將借助極目機器切入機器人賽道。2023 年9月，華為在全連接大會上，在華為云機器人平臺，攜手

32、共創具身智能未來的專題演講中探討了未來將如何探索具身智能并打造智能機器人，迎接下一個 AI 浪潮，將致力于為企業提供機器人平臺，讓企業能夠更加靈活地使用機器人，并將其應用于不同的場景。2023 年 11 月 17 日，樂聚宣布首款基于開源鴻蒙的人形機器人發布，其硬件設備基于開源鴻蒙的 KaihongOS 人形機器人智能開發平臺，是一款以人形機器人為載體的萬物互聯教學系統。此外，華為獲得了多個機器人相關的專利授權，如“機器人的安全防護方法、裝置與機器人”（2022 年 6月）、“一種機器人手臂及機器人”（2023年 1 月）、“一種人機對話的系統和方法”（2023 年 6 月）等。2023 年

33、6 月，華為云計算技術有限公司申請專利“一種模型更新方法及裝置”，用于解決足式機器人基于預設的運動決策模型，無法在真實環境中穩定運行的問題。這些專利均對人形30機器人落地有著重要意義。從上述布局來看，華為目前對于人形機器人的商業盈利模式仍然處于探索之中，但進入人形機器人產業趨勢已經較為明確。資料來源：新浪財經 資料來源：新浪財經 2023-11-30 新聞新聞31創新與思考創新與思考人形機器人的創新發展與專利保護人形機器人的創新發展與專利保護2023 年 10 月 20 日，工業和信息化部印發人形機器人創新發展指導意見（下稱指導意見），按照“謀劃三年、展望五年”作出部署，提出到2025 年，人

34、形機器人創新體系初步建立；2027 年，技術創新能力顯著提升，綜合實力達到世界先進水平。推進人形機器人產業創新邁向應用層面，離不開技術創新的有力支撐，更需要盡早進行完善的知識產權布局。中國電子學會副秘書長梁靚介紹，人形機器人反映了當今世界智能裝備的較高技術水平，將成為推動經濟高質量發展的新引擎。當前，人形機器人正處于產業發展的培育期，產業各方普遍期望加快研制成熟可應用的產品。業內專家指出，領域內創新主體應錨定關鍵技術加強研發創新，并做好全過程知識產權布局，推動人形機器人產業高質量發展。站上時代風口 創新提速發展站上時代風口 創新提速發展當前，人形機器人與通用人工智能融合發展正迎來“熱潮”。指導

35、意見指32出，人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品，將深刻變革人類生產生活方式，重塑全球產業發展格局。在今年的世界機器人大會新聞發布會上，仿生人形機器人“介紹”了大會有關情況，引發關注。該機器人研發企業遼寧新次元智能科技發展有限公司（下稱EX機器人）便是一家集仿生人形機器人研發、生產、制造、運營等于一體，具備批量化生產仿生人形機器人能力的企業?！皠撔率瞧髽I發展的力量，技術是一個品牌的底氣?！盓X 機器人營銷總監馬成君介紹，EX 機器人在機器人結構、核心零部件、虛擬現實技術等多個重點領域展開攻關，掌握了機器人機械結構、控制系統、

36、智能交互系統、新材料仿生皮膚等人形機器人重要領域的核心技術，并重點對創新成果進行知識產權布局?！皳顿Y銀行高盛預測，到 2035 年，人形機器人市場規模有望達到 1540億美元。因此，開展人形機器人技術及產業創新，整合和集中優質資源攻關關鍵技術和核心零部件薄弱環節，將是對傳統機器人產業鏈的升級和再造，有望33搶占科技競爭新高地，開辟未來產業新賽道，構建數字經濟與實體經濟融合的橋梁。此外，人形機器人具備類人形態，能夠適配人類工作環境，在養老助殘、環境清潔、醫療康養等領域具備巨大應用潛力，為緩解老年護理勞動力短缺問題、減輕家庭和社會負擔等提供新的解決思路?！绷红n表示。面對巨大的市場需求，我國創新主

37、體正進一步推動人形機器人的研發創新?！靶凶?、爬坡、取咖啡我們的人形機器人小星不但能實現類似人腦的思考與判斷，并且能完成被交付的復雜任務?！北本┬莿蛹o元科技有限公司（下稱星動紀元）有關負責人介紹，這得益于星動紀元在人形機器人“大腦”“小腦”“肢體”等一批關鍵部件上的技術研發攻關?！肮痉e極推動將人形機器人與大模型結合，使機器人可以在視覺圖像和大模型的指導下完成貨物搬運、手上操作等各項復雜的工作；強化學習算法與傳統控制學算法的融合，使得機器人突破模型建立與預測的局限，能夠更好地適應不同的環境。這些創新成果旨在解決人形機器人智能性和動態性不足，以及成本高昂等痛點。目前，星動紀元已就人形機器人結構及其

38、關鍵核心零部件、上層通用算法等方面的創新進行了專利布局?！痹?4負責人表示。重視保護運用 產業方興未艾重視保護運用 產業方興未艾工業和信息化部在針對指導意見發布的解讀中指出，我國人形機器人產業前期已有一定基礎，但在關鍵基礎部件、操作系統、整機產品、領軍企業和產業生態等方面仍存在短板弱項。業內專家指出，需要集聚資源推動關鍵技術創新，在產業共性技術研發方面形成合力，突破人形機器人產業關鍵卡點，做好知識產權布局，培育形成新質生產力，推動產業高端化發展?！跋嚓P單位應組織實施揭榜掛帥，協調組織專精特新企業，重點圍繞自研芯片、驅傳動裝置等人形機器人核心關鍵領域開展技術研發，研究感知、認知等共性問題解決方案

39、，并積極推進人工智能、大數據等新一代信息技術與人形機器人深度融合；發揮人形機器人相關組織作用，推進技術交流、供需對接、國際合作，研判產業發展趨勢特征、挖掘產業人才；推進人形機器人制造業創新中心建設，整合科研機構、企事業單位等資源，形成產學研深度融合格局；建設人形機器人供需對接平臺，構建應用牽引、整機帶動、軟硬協同、生態培育的人形機器人創新發展路徑，支持企業拓寬人形機器人應用場景，推動人形35機器人產品市場化應用?！绷红n指出。作為一家由清華大學交叉信息研究院孵化的企業，星動紀元上述負責人建議，企業應高效開展人形機器人領域產學研合作?！霸诋a學研合作中，企業可以借助高校的研究實力和人才優勢，開展前沿

40、技術研究和創新活動，高校、科研機構借助企業提供的市場需求和產業化經驗，為科研創造更多實踐機會和成果轉化渠道?！毙莿蛹o元上述負責人說，在產學研合作中，要格外重視知識產權工作。參與各方應建立緊密的合作機制，共同制定知識產權保護策略，明確各方的權利和義務，通過簽訂合作協議、設立聯合實驗室等方式，明確創新成果轉移轉化的路徑和方式，建立合理的技術轉讓和轉化收益分配機制，確保知識產權的創造、運用、保護得到有效推進，推動人形機器人產業加速發展?！澳壳?，人形機器人進入高速發展階段，但距離真正商業化還有很長的路要走?！蹦戏娇萍即髮W電子與電氣工程系主任孟慶虎指出，要實現人形機器人大范圍應用，知識產權工作不容忽視。

41、“知識產權決定一家企業是敢為人先還是照貓畫虎。領域內創新主體應積極加強知識產權保護工作，既保障自身權利不被36侵犯，又能與其他企業形成開展自主攻關、加速創新創造的競發優勢，實現良幣驅逐劣幣，推動人形機器人產業高質量發展?！泵蠎c虎表示。資料來源：中國知識產權報 資料來源：中國知識產權報 2023-12-05 新聞新聞從專利展望人形機器人的未來進化從專利展望人形機器人的未來進化人形機器人的表現對我們來說并不完全陌生。還有，科幻電影在我們對這類機器人的理解中發揮了很大作用。這方面最好的例子之一就是電影機器管家（Bicentennial Man）。這部美國科幻劇于 1999年上映，講述了安德魯（羅賓威

42、廉姆斯飾演）一個能夠感受情感的人形機器人的故事。雖然這部電影讓我們對人形機器人有了一個大致的了解，但它的技術遠不止看上去那么簡單。此外，它是一個具有一些類似人類的特征的、看起來像人類的機器人。就像人類一樣，它有軀干、頭部、兩個胳膊和兩條腿。它的設計和材料可因用途而異。Nigel Shadbolt 博士（牛津大學教授）評論說，“我們現在正在進入一個兒童將與機器人朋友一起成長、老年人將由機器人看護照顧的時代”。37人形機器人在商業上是可行的，并被證明在對人類來說困難的領域是有用的。它們被構建成為模仿人類運動和互動的專業服務機器人。作為示例，專業服務機器人可以應用于國防領域、檢查與維護領域、災難響應

43、領域，醫療領域，還可以應用于取決于人形機器人的能力的其他領域?，F在，讓我們研究一些與人形機器人相關的專利：US8511964B2-人形機器人相關專利列表中的第一項公開了一種機器人，其包括軀干、兩個手臂、兩只手、頸部和頭部。軀干沿著主軸延伸，并且呈現出兩個肩部。兩個手臂從相應的肩部可移動地延伸。圖 1 示出了美國專利US8511964B2 公開的人形機器人的結構。圖 1 US8511964B2 公開的人形機器人的結構示意圖38US20120209433A1-該發明公開了一種社交機器人。該社交機器人包括頭部，其中設有由網絡攝像頭構成的人工視覺系統、由麥克風構成的語音識別系統以及表情系統。該社交機器

44、人包括兩個用于運動的工作輪。圖 2 示出了美國專利申請US20120209433A1 公開的人形機器人的結構。圖2 US20120209433A1 公開的人形機器人的結構示意圖US8676381B2-該專利公開了一種機器人，其在關節中包括用于穩定行走的伺服電機。該關節包括傳感器單元，用于測量機器人的著陸信息和高度信息。圖 3 示出了美國專利US8676381B2 公開的人形機器人的結構。39圖 3 US8676381B2 公開的人形機器人的結構示意圖下面將結合機器人學簡史來進一步介紹人形機器人的發展和展望。圖 4 示出了機器人學發展的簡史。圖4 機器人學簡史圖1495 年，列奧納多達芬奇勾畫了

45、一個“人形機器人”的計劃，該人形機器人被稱為列奧納多的機器人（Leonardos Robot）。該機器人可以站立、坐著、揮動手臂、抬起護目鏡和移動頭部，同時張開和合上下巴?；喓屠|線有助于整個機器人的功能。1927 年，第一次世界大戰老兵威廉理查茲上尉和飛機工程師艾倫雷菲爾40制造了第一個野蠻機器人（Eric）。該機器人由兩個人操作，而 Eric 的聲音通過無線電信號接收。他能坐和站。2000 年，本田（Honda）制造了第一個行走機器人 ASIMO（AdvancedStep in Innovative Mobility，創新移動性的先進階段）。ASIMO 有能力識別物體、手勢、周圍環境、聲音

46、和面孔。2001 年，索尼還制造了一款緊湊型機器人（高 50cm）。它能夠兩足運動它不僅能完成基本動作，還能單腳保持平衡，甚至能踢球。2003 年，大阪大學開發了 Actroid，其在視覺上與人類非常相似。它可以模仿類生物的功能，諸如眨眼、說話和呼吸。2004 年，阿魯迪巴機器人（Aldebaran Robotics）開發了 Nao可編程機器人。Nao 是索尼機器狗 Aibo 的替代品。Nao 參加了一項名為 RoboCup 標準平臺聯賽（SPL）的國際機器人足球比賽。2016 年，大衛漢森（美國機器人專家）發明了 Sophia世界上第一個機器人公民。她有五十種面部表情，同樣能表達感情。Sop

47、hia 獲得了聯合國開發計劃署有史以來第一個創新冠軍的稱號，也是第一個非人類。她甚至獲得了41聯合國的頭銜。此外，Sophia 使用語音識別技術，能夠隨著時間變得更聰明！我們可以使用這個機器人完成很多任務。為了確保它們能夠處理各種情況，我們必須為其設計選擇合適的材料。以下是一些機制：傳感器為了讓機器人表現得像人一樣，傳感器發揮了很大的作用。傳感器的使用放大了這些人形機器人的能力。這些傳感器可以讓機器人像人類一樣執行各種智能功能。人形機器人中使用了各種傳感器，例如光傳感器、聲音傳感器、溫度傳感器、接觸傳感器、接近傳感器、距離傳感器、壓力傳感器、傾斜傳感器。例如，在 AISMO 中，軀干的下部具有

48、地面傳感器，該傳感器包括一個激光傳感器和一個紅外傳感器。該激光傳感器檢測地面，而紅外傳感器檢測成對的地板標記，以便它可以根據計劃的地圖確認路徑導航。致動器人體是動態的，并且根據需要來工作。我們可以很容易地撿起一塊石頭，并且這可以在 10 到 15 秒內發生。為了能夠在機器人中復制這一點，我們使用像肌肉和關節一樣工作的致動器（雖然利用不同的結構），以實現與人類運動相同的效果。主要是旋轉致動器在人形機器人中起著重要的作用。圖5 示出了致動器在人形機器人中的分布示例。42圖 5 致動器在人形機器人中的分布示例控制器控制器是機器人中用來協調機械系統的所有運動的部分?？刂破鬟€通過各種傳感器接收來自周圍環

49、境的輸入。機器人控制器的核心是與輸入/輸出以及監控設備相連的微處理器?？刂破靼l出的命令激活由各種控制器、致動器和放大器組成的運動控制機構。電機（直流/交流）電機幫助機器人實現旋轉運動。步進電機無需額外的編碼器即可提供精確的定位。無刷直流電機是自主功能的理想選擇，因為它們即使在最小的電源電壓下也能驅動。如今，電子換向直流電機是長使用壽命和最大動態的最佳選擇。電源機器人的工作動力由電池提供液壓、太陽能或氣動電源。人工智能早期的機器人和機器人技術僅限于機械和電子領域，因為它43們被用于提高工藝的機械輸出。然而，在人工智能的幫助下，機器人現在在許多方面變得更加智能和高效。人工智能通過工藝對人類進行包括

50、學習能力、使用語言的能力在內的再創造，這使得人形機器人更具互動性。例如，如果你想讓機器人開門，那么機器人將收集可用的數據，即，它是哪種門閂、把手的形狀，并將其輸入人工智能，人工智能將分析數據并指導機器人臂開門。如今，人形機器人被用作若干科學領域的研究工具。這些機器人被指定執行不同的功能。它們被用于檢查、維護以及災難響應（在發電廠），以減輕人類工人的費力且危險的任務。同樣，它們也準備接管宇航員在太空旅行中的日常任務。除了研究以外，人形機器人還執行諸如個人援助之類的人類任務，通過這些任務，它們可以幫助病人和老人。它們在可能危及人類生命的危險工作中也很有用。人形機器人也在基于程序的職業中找到相關性，

51、如接待處管理和取代汽車生產線工人。他們可以使用工具，并且操作為人類設計的設備和車輛。例如，女性機器人 Ursula 可以唱歌、演奏音樂、跳舞，還可以在環球影城44（Universal Studios）對她的觀眾說話。有幾個迪士尼主題公園的項目使用了看起來像人類的電子機器人。圖 6 示出了迪士尼主題公園所使用的人形機器人的示例。圖 6 迪士尼主題公園所使用的人形機器人SophiaSophia 是由香港漢森機器人（Hanson Robotics）公司開發的社交機器人，該機器人是機械、電子和人工智能的獨特結合。Sophia 是由人類精心制作的科幻角色，描繪了人工智能和機器人技術的未來，并為先進的機器

52、人技術提供了一個良好的平臺（US7113848B2）。圖 7 示出了社交機器人Sophia 的示意圖。45圖7 社交機器人 Sophia如前所述，她是世界上第一位機器人公民，也是聯合國開發計劃署的第一位機器人創新大使。憑借她展示超過 60 種不同人類表情的能力，她可以輕松地與人類互動。Actroid（表演機器人）由日本大阪大學開發，Actroid 是一種安卓機器人。它由 Kokoro 有限公司制造，其第一個安卓版本于 2003 年推出。從那以后，安卓機器人通過使用智能傳感器和致動器變得更加智能。這使它更加逼真。圖 8 示出了安卓機器人Actroid的示意圖。圖 8 安卓機器人 Actroid4

53、6Geminoid F石黑浩實驗室（Hiroshi Ishiguro Laboratories）制造的人形機器人系列中最受歡迎的一個，Geminoid 機器人看起來像成年女性。新的 Geminoid F（“F”代表女性）也被設計成由人類操作員遠程控制。該安卓機器人可以模仿女性的面部表情。圖9 示出了機器人Geminoid F 的示意圖。圖9 機器人 Geminoid FRomeo法國阿魯迪巴公司想開發能夠幫助老年人做家務，并且甚至成為他們朋友的機器人?？紤]到這一點，他們開發了被稱為 Romeo 的機器人Romeo 的每一個動作都是由 maxon 的馬達驅動的。羅密歐看起來像個男孩，并且有著柔和

54、的外表，顯得很友好（US9840009B2）。圖 10 示出了機器人Romeo 的示意圖。47圖10 機器人 RomeoJunko Chihira超現實的安卓機器人 Junko Chihira 是由電子巨頭東芝創造的。Junko 機器人不會走路，但它可以用手臂做手勢，并且無法進行對話。她（Junko Chihira）可以問候顧客和訪客。她會說日語、漢語、英語、德語，甚至會手語。圖11 示出了安卓機器人Junko Chihira 的示意圖。圖 11 安卓機器人Junko ChihiraNadine它是由新加坡南洋理工大學創建的。Nadine 是社交機器人的48一個很好的例子。它的 USP 在于她

55、能夠記住對話。Nadine 在新加坡友邦保險公司擔任客戶服務代理。這是世界上第一次使用這樣的機器人作為客戶服務代理。圖 12 示出了安卓機器人 Junko Chihira 的示意圖。圖 12 安卓機器人Junko Chihira幾年前只有人形機器人的實驗研究，而現在隨著發展速度的加快，人形機器人被用于醫療、交通和許多其他領域。波士頓咨詢集團估計，到 2025 年，機器人將能夠完成 25%的勞動。這將提高產品質量，降低生產成本。諸如美國、加拿大、日本、韓國和英國之類的許多國家在采用機器人方面處于領先地位。據消息人士稱，到 2025 年，他們將安裝 75%的機器人。然而，為了簡化機器人和人類之間的交互，研究人員正在不斷研究人類機制。人形機器人將繼續在機器人研究中發揮重要作用，因為它是一個未來的概念，并正在成為未來工業49工具的最大潛力。有許多公司正致力于為醫療領域創造人形機器人。資 料 來 源：資 料 來 源：Sagacious IP.Humanoid Robot Related Patents The Future of Robotic Evolution.2024-03-04.https:/