人形機器人技術專利分析報告 2023

1 1 1 1 1 4 5 5 7 7 7 8 13 14 15 15 15 17 18 212 23 26 26 32 34 42 43 43 50 54 56 57 61 61 70 78 84 90 99 1013 101 1014.1.2本體結構、智能感知、運動控制屬于技 101 102 102 1034.2.3各國技術布局各有側重，中國申請人布 103 104 104 104 105 105 1061/106第一部分研究概述1.1研究背景及目標2/106技術主題一級分支二級分支三級分支人形機器人A本體結構A1頭部A2肩頸A3手臂A4下肢A5胸腹A6關節(jié)3/106技術主題一級分支二級分支三級分支A7其他結構A71皮膚A72肌肉A73整體外形B核心零部件（伺服驅動B1減速器B3編碼器C智能感知C1機器視覺C2觸覺感知C3語音語義C4定位導航C41建圖C42定位C44路徑規(guī)劃D驅動控制D1能源系統(tǒng)D11電池組D12充電D2動力系統(tǒng)D21電動驅動D22液壓驅動D23氣動4/106技術主題一級分支二級分支三級分支D3運動控制D31手臂運動控制D32步態(tài)控制D33全身協(xié)同E支撐環(huán)境E1操作系統(tǒng)E2系統(tǒng)集成E21集成要求E22數(shù)據(jù)交換E3開發(fā)平臺E31算法開發(fā)與驗證E32可視化仿真E33應用功能開發(fā)5/106達闥、追覓、戴森、本田（ASIMO）、英國EngineeredArts國防科技大學（先行者）、北京理工大學（匯童）、浙江大學（悟、空）、美國西北太平洋國家實驗室（Manny)、日本圳）機器人技術有限公司、清華大學、之江實驗室等、索尼6/106公開文本，如無特別說明，本報告所有專利數(shù)據(jù)統(tǒng)計單位均為“件”；第二部分人形機器人產(chǎn)業(yè)與技術概況2.1人形機器人產(chǎn)業(yè)概況人形機器人的靈感來源于人類的身體，來自人類的感知和運動技能，以及人類在環(huán)境中使用工具的能力，①集仿生學原理和機器電控原理于一體，通過模仿人體結構、運動特性等，設計出具有優(yōu)越性能的機電結構。人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈結構如下所示：上游：供應商上游：供應商中游下游：應用領域電機人形機器人產(chǎn)品集成8/106《增強制造業(yè)核心競爭力三年行9/106《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)10/106《關于加快場景創(chuàng)新以人工智能高水平應用促進經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展行動實施方案》力明顯增強。聚焦10大應用重點領域，突破100種以上機器人創(chuàng)新應用技術及解決方案，部長金壯龍相關11/106深圳市工業(yè)和《深圳市培育發(fā)加強機器人產(chǎn)業(yè)標準體系建設，支持機器人骨信息化局、深展智能機器人產(chǎn)圳市發(fā)展和改業(yè)集群行動計劃企業(yè)圍繞智能機器人關鍵核心技術開展高價值革委員會、深專利培育，健全智能機器人產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權保護圳市科技創(chuàng)新人—機—環(huán)境三元融合、多形態(tài)自重構、高效仿生驅動、機器人全域感知與數(shù)字孿生等前沿技術。攻關智能服務與特種機器人環(huán)境感知、進智能服務與特種機器人等機器人及平臺軟件深圳市科技創(chuàng)《深圳市加快推加強科技研發(fā)攻關。聚焦通用大模型、智能算新委、市發(fā)展動人工智能高質(zhì)力芯片、智能傳感器、智能機器人、智能網(wǎng)聯(lián)改革委、市工量發(fā)展高水平應計劃，重點支持打造基于國內(nèi)外芯片和算法的開源通用大模型。支持重點企業(yè)持續(xù)研發(fā)和迭代商用通用大模型。開展通用型具身智能機器12/106人的研發(fā)和應用。實施核心技術攻關載體扶持發(fā)揮粵港澳大灣區(qū)制造業(yè)優(yōu)勢，開展人形機器北京市人民政《北京市機器人對標國際領先人形機器人產(chǎn)品，支持企業(yè)和高產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行校院所開展人形機器人整機產(chǎn)品、關鍵零部件攻關和工程化，加快建設北京市人形機器人產(chǎn)形機器人小批量生產(chǎn)和應用為目標，打造通用智能底層軟件及接口、通用硬件開發(fā)配套設施和通用人工智能大模型等關鍵技術，大力推動開源控制系統(tǒng)、開源芯片、開源仿真軟件等研成較為完善的超算環(huán)境及軟件生態(tài)，完成百臺上海市人民政《上海市促進智培育百億級智能機器人產(chǎn)業(yè)。推廣智能機器人能終端產(chǎn)業(yè)高質(zhì)和數(shù)字孿生技術在終端研發(fā)、制造、集成等環(huán)量發(fā)展行動方案13/106上海市人民政《上海市推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動計劃基地，加快人形機器人創(chuàng)新發(fā)展。推動傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)加快機器人應用、設備聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)環(huán)2.2人形機器人技術發(fā)展情況人風網(wǎng)研究院目前人形機器人產(chǎn)品商業(yè)化發(fā)展受制于以下幾個方面：(1)伺服驅動器是人形機器人實現(xiàn)運動的核心部件，但技術應用門檻高，只有同時具備體積小、重量輕、大扭矩、高精度等性能，才能保證人形機器人在不斷變化的環(huán)境中安全、順暢地工作；(2)人形機器人產(chǎn)品技術難度大且集合度高，人形機器人是機械設計、運動控制、人工智能等領域高精尖技術的綜合體現(xiàn)，人形機器人是將前沿科技與工程技術、核心算法等高度集合的產(chǎn)品，而當前市面上的企業(yè)缺少將大量高難度技術規(guī)?；哪芰?，無法形成有效的人形機器人集合系統(tǒng)；(3)人形機器人難以與多個應用場景共振，無法適應多場景的不同需求。人形機器人想要在各領域中落地都需投入大量研發(fā)時間和成本，企業(yè)研發(fā)出的人形機器人無法與多個場景匹配；(4)人形機器人的生產(chǎn)成本高，人形機器人需要多個部件、高性能硬件等做支撐，如相較于工業(yè)機器人只需要使用六到七個關節(jié)，人形機器人需使用幾十個關節(jié)以滿足人形機器人靈活行走的要求，因此人形機器人生產(chǎn)成本高昂。第三部分專利分析人形機器人全球專利申請可劃分為四個發(fā)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(fā)展階段(2000年-2014年):專利年申請量較少，呈現(xiàn)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(fā)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(tài)勢發(fā)生變化：早期主導申請的日本專利大幅下降進入平緩發(fā)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(xiàn)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呈現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展趨勢?？焖侔l(fā)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，使得中國的專利申請量呈爆發(fā)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(xiàn)增長的還有美國專利、歐洲專利和PCT申請(PatentCooperationTreaty,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(wěn)定保持在僅次于中國的第二位。日本專利仍延續(xù)上一階段的平穩(wěn)發(fā)展態(tài)勢，韓國專利申請量較少。穩(wěn)定發(fā)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(wěn)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(qū)間內(nèi)維持平穩(wěn)狀態(tài)，美國、PCT申請保持持續(xù)增長。另由于發(fā)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(shù)。經(jīng)過上述階段的發(fā)展，各專利局人形機器人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。專利申請量人民網(wǎng)研究院專利申請量在2014年以前的技術萌芽階段(2000年以前，圖中因數(shù)據(jù)過于集中而未示出)和緩慢發(fā)展階段(2000年-2014年),專利申請人及專利申請量較少，主要是部分日本企業(yè)較早進入該賽道，例如：豐田、本田等，在此階段專利集中度較高，但隨著申請人數(shù)的增加而降低，各年人均專利申請量從2003年前后的峰值11件左右下降到2014年前后的4件左右。從2015年開始的快速發(fā)展階段(2015年-2017年),眾多新專利申請人涌入該賽道，尤其是來自中國的申請人，例如優(yōu)必選科技、達闥、清華大學、北京理工大學等；隨之而來的是專利申請量的快速增加，2015年人均申請人達5.3件，2016人均申請量人均申請量年和2017年因申請人數(shù)持續(xù)增加而稀釋至4件左右。在2018年以來穩(wěn)定發(fā)展階段競爭逐漸白熱化，專利申請量進一步增長并維持在高位，而申請人數(shù)出現(xiàn)下降。在該階段，專利申請人的平均年申請量穩(wěn)定在4件此外，受專利公開滯后因素影響，從2021年開始專利申請量和申請人數(shù)看似下降，但實際申請人數(shù)和申請量可能多于上圖已公開數(shù)據(jù)，結合近幾年發(fā)展趨勢，預計未來幾年人形機器人技術領域的發(fā)展速度放緩，申請人持續(xù)減少但專利申請量仍將保持在高位，人均專利申請量提升，說明頭部競爭者的專利壟斷地位加強，即預示著該技術將逐漸進入成熟期。由圖可知，在人形機器人技術領域，中國專利中的申請人數(shù)最多，其次是美國，專利集中度專利集中度日本、歐洲、韓國專利申請人數(shù)較少。但從人均申請量來看，日本人均申請量遠超其他地區(qū)專利申請人，中國人均申請量最少。■申請人數(shù)一O—專利集中度50人民網(wǎng)如圖所示的是各地區(qū)專利申請人數(shù)變化趨勢，以及各年排名前三申請人專利數(shù)對于該地區(qū)當年專利申請總數(shù)的占比情況。在人形機器人技術領域，中國的專利集中度自2000年來整體呈下降趨勢，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(shù)量多，可以推知，中國在該領域的競爭非常激烈，暫未出現(xiàn)壟斷態(tài)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(shù)量不多，且波動量并不大，可以推知，日本在該領域的競爭并不激烈，但在其國內(nèi)已形成壟斷的態(tài)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，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(shù)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(tài)勢尚不明顯。專利類型及法律狀態(tài)審中發(fā)明)人民網(wǎng)研究院自2000年來，中國的發(fā)明專利占比整體呈現(xiàn)波動下降的趨勢，并在2014年后大致在60%-70%之間浮動；美國、日本和韓國的發(fā)明專利占比波動不大，且維持在90%-100%之間浮動；歐洲的發(fā)明專利占比常年維持在80%-100%之間浮動。由此可知，與美國、日本等發(fā)達國家相比，中國的發(fā)明專利占比并不具有優(yōu)勢。此外，美國和歐洲的發(fā)明專利授權率要高于中國和日本。在2010年后，隨著專利申請人的大量涌入，專利申請量激增，導致中國的發(fā)明專利授權率大幅度下降，并在之后保持在50%以下，在2018年最低時甚至只有20%左右的授權率(考慮到2018年后的部分發(fā)明專利可能仍在審查階段，2018年后申請的發(fā)明專利的授權率實際上會更高)。3.1.5各國申請人技術輸出排名前十申請人國別有效發(fā)明專利量排名根據(jù)專利申請人國別信息(左圖),可以發(fā)現(xiàn)人形機器人專利申請主要來自中國(含港澳臺，下同)、日本、韓國、法國和美國申請人，其中中國、日本專利申請人總專利數(shù)均超過6000件，但有效專利分別占比47%和30%(圖中未示出，下同);韓國申請人專利數(shù)超過1000件，有效專利占比53%;法國和美國申請人專利數(shù)在700件左右，有效專利分別占比37%和54%;排名前十的其他國別申請人中，除德國超過100件、英國超過60件，其他均少于50件。的有效發(fā)明專利數(shù)量看(右圖),日本所擁有的數(shù)量位居全球第一，中國僅次于日專利數(shù)專利數(shù)各國申請人專利申請趨勢各國家申請人專利申請趨勢如圖所示，從申請時間分布來看，早期專利申請主要來自日本申請人，其在2000年至2008年保持絕對優(yōu)勢(主要來自本田和索尼，其次為豐田),但是自2003年迅速達到峰值后呈現(xiàn)波動下降趨勢。隨著韓國、中國申請人的追趕，2009年來呈現(xiàn)日本、韓國、中國申請人三足鼎立態(tài)勢，但是三者走勢仍存在區(qū)別，日本專利申請量平緩發(fā)展(主要來自精工愛普生、本田、豐田，而索尼專利申請量已顯著降低),韓國專利申請經(jīng)過2009年至2011年的峰值期后進入下行階段(主要來自三星，此外還有部分來自韓國科學院和現(xiàn)代汽車),中國專利申請則呈現(xiàn)階段性增長(主要來自清華大學、浙江大學，此外還有部分來自上海大學、北京理工大學等高等院校和科研機構)。2014年以來，中國專利申請增速顯著(主要來自優(yōu)必選、達闥、清華大學、北京理工大學、浙江大學、之江實驗室、樂聚、小米等企業(yè)、高等院校和科研機構),超過日本成為主導；迫于競爭氛圍，日本專利申請重現(xiàn)增長態(tài)勢(主要來自精工愛普生、索尼、豐田、本田和夏普),韓國(主要來自三星、韓國科學技術院)、美國(主要來自波士頓動力)專利申請也緩慢增長；此外，法國申請人在2015年集人民網(wǎng)研究院中申請了一批專利(主要來自軟銀機器人歐洲公司和奧德巴朗，且兩者為合作關系)?？傮w而言，預計中國、日本申請人未來在人形機器人專利布局上將呈現(xiàn)動力強勁態(tài)勢，屬于主要的技術來源。#布局地區(qū)#布局地區(qū)#申請人國家其他歐洲由圖所示的是各國/地區(qū)申請人向其他地區(qū)專利的專利情況流轉情況(不含本國申請),日本申請人向別國輸出的專利數(shù)量最多，可見日本申請人相比于其他地域的申請人更加重視海外市場的布局，其向外申請的專利主要流向美國、歐洲、中國和韓國等地。除日本外，中國、法國、美國、韓國等地向別國輸出的專利數(shù)量較此外，接收外國專利較多的地域主要有美國、歐洲等地。由此可知，在人形機器人技術領域，美國和歐洲的市場開放程度較高。(1)技術布局概況由圖可知，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(huán)境技術分支的申請量較少。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、A2肩A7其他結AsA2肩A7其他結As陶翠品封原翻是K護己&輥采ⅢA31手學A33手譬A42足部 B1減速器 C1機器視覺 C2觸覺感知C3語音語義 C43自主避障C44路徑規(guī)劃 D11電池組 D21電動驅動D23氣動D32步態(tài)控制D33全身協(xié)同E1操作系統(tǒng)E21集成要求E22數(shù)據(jù)交換E31算法開發(fā)與驗證 5人民網(wǎng)如圖所示的是各技術分支專利分布情況，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(huán)境技術分支的申請量較少。具體而言：及A6關節(jié)；在B核心零部件方面，專利數(shù)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(guī)劃；在D驅動控制方面，專利主要布局在D32步態(tài)控制以及D31手臂運動控制方面；在E支撐環(huán)境方面，專利數(shù)量整體較少。(2)A本體結構相關專利技術構成在A本體結構相關專利中，A6關節(jié)技術是其中的核心技術，與多個其他技術在涉及其他技術主題的主要分支中，D32步態(tài)控制與A41腿部、A42足部關聯(lián)度高；D31手臂運動控制與A31手掌和A33手臂關聯(lián)度高；B1減速器、B3編碼器均與A6關節(jié)技術具有一定關聯(lián)；D21電動驅動與A41腿部、A6關節(jié)技術關聯(lián)度高，D22液壓驅動與A41腿部技術關聯(lián)度高，D23氣動與A72肌肉、A6關節(jié)技術關聯(lián)度(3)B核心零部件相關專利技術構成在B核心零部件方面，B1減速器、B2電機、B3編碼器均與A6關節(jié)技術關聯(lián)此外，B1減速器還與A41腿部、A31手掌具有一定關聯(lián)；B2電N/m人民利(4)C智能感知相關專利技術構成在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度高。此外，C1機器視覺與C3語音語義存在一定關聯(lián)；C2觸覺感知與A31手掌、B2電機、D21電動驅動、D32步態(tài)控制存在一定關聯(lián)；C44路徑規(guī)劃還與D41自主避障、12充電存在一定關聯(lián)。涉及A6關節(jié)、C1機器視覺、C44路徑規(guī)劃等技術。D31手部運動控制涉及A3E支撐環(huán)境方面專利布局較少。其中E31算法開發(fā)與驗證技術與C1機器視覺C44路徑規(guī)劃、D32步態(tài)控制存在一定關聯(lián)。提高效率智能化外觀設計325/25年各技術效果近五年內(nèi)專利申請量占比均低于50%;各技術效果近五年內(nèi)專利申請量占比均低于50%;能化、生動自然和提高效率，其中提高效率近5年新申請量為53%;技術效果近五年內(nèi)專利申請量占比均低于50%;人民網(wǎng)研究院(1)主要技術分支趨勢由圖可知，在2000年后，隨著人形機器人技術的發(fā)展，重點技術分支的申請量呈逐步上升的趨勢。其中，A本體結構部分的申請量上升得最多，C智能感知和D驅動控制次之，B核心零部件近年來申請量有所降低，E支撐環(huán)境相關申請量的增長幅度較低。(2)各技術分支趨勢由A本體結構技術分支的發(fā)展歷程可知，早期的申請人主要申請A4下肢結構由B核心零部件技術分支的發(fā)展歷程可知，早期至2012年間專利申請主要集中在B1減速器方面，B2電機和B3編碼器方面專利占比較少；2013年至2015年間，B2電機相關專利在占比突增，隨后又呈現(xiàn)回落；近年來三者專利占比仍以B1減速器為主導，而B3編碼器呈現(xiàn)增加趨勢。從目前情況來看，未來幾年，在人形機器人的B核心零部件技術分支中，B3編碼器技術分支的申請量占比有進一步增加的趨勢，有可能成為技術熱點。由C智能感知技術分支的發(fā)展歷程可知，早期的申請人主要申請C3語音語義和C1機器視覺這兩個技術分支的相關專利，隨著技術的發(fā)展，C3語音語義技術分支的申請量占比逐漸減少，C1機器視覺技術分支的申請量占比穩(wěn)定保持在30%左右；C44路徑規(guī)劃技術分支的申請量占比逐漸增多，且維持較為穩(wěn)定的增長趨勢。在發(fā)展過程中，C2觸覺感知也有過一段時間的研發(fā)熱潮，但在2019年后，該研發(fā)熱潮正逐步消散。從目前的發(fā)展情況看，未來幾年，在人形機器人的C智能感知技術分支中，C1機器視覺仍將作為智能感知技術方面的重點，而C44路徑規(guī)劃技術分支的申請量占比有進一步增加的趨勢，有可能成為未來的技術熱點。由D驅動控制技術分支的發(fā)展歷程可知，早期的申請人主要申請D32步態(tài)控制技術分支的相關專利，隨著技術的發(fā)展，D32步態(tài)控制專利申請占比逐布降低，而D31手臂運動控制技術分支的申請量占比呈現(xiàn)增加趨勢；D33全身協(xié)同方面專利申請量占比呈現(xiàn)緩慢降低趨勢；D21電動驅動專利占比波動增加至2015年左右，隨后進入下行通道；其他技術分支如D23氣動驅動、D22液壓驅動、D12充電、D11電池組等占比較少，呈現(xiàn)一定程度的波動。從目前的發(fā)展情況看，未來幾年，在人形機器人的D驅動控制技術分支中，D31手臂運動控制技術分支的申請量占比有進一步增加的趨勢，有可能成為技術熱點?？v觀E支撐環(huán)境技術分支的發(fā)展歷程可知，早期的申請人主要申請E33應用功能開發(fā)和E32可視化仿真技術分支的相關專利，隨著技術的發(fā)展，E33應用功能開發(fā)技術分支的申請量占比逐年下滑，E32可視化仿真技術分支的申請量占比先下降后上升，E31算法開發(fā)與驗證和E22機器人間數(shù)據(jù)交換技術分的申請量占比先上升后減少，E1操作系統(tǒng)的申請量占比于2014和2015年爆發(fā)式增長，并穩(wěn)定在25%從目前的發(fā)展情況看，未來幾年，在人形機器人的E支撐環(huán)境技術分支中，E32可視化仿真、E31算法開發(fā)與驗證以及E1操作系統(tǒng)技術分支的申請量占比有進一步增加的趨勢，有可能成為技術熱點。(3)雙足運動控制技術演進路線雙足運動控制是人形機器人控制的重點技術，也是實現(xiàn)仿人化的難點所在，以下是雙足控制技術的技術路線演進圖與技術演進的分析。幾血2000年前2014年2013年2017年2010年2008年2022年限公司2000年以前的專利主要通過控制行走的速度控制機器人的步態(tài)。在2000年至2002年之間，相關專利主要通過在控制機器人腿部動作的同時，配合機器人其他部位進行運動的三維補償，以保持機器人步態(tài)平衡。在2003年，相關專利通過檢測機器人的步態(tài)數(shù)據(jù)，并通過設置補償器，或結合檢測到的環(huán)境信息，修正步態(tài)數(shù)據(jù)，以確保機器人行走時的步態(tài)穩(wěn)定性。2004年的相關專利主要通過機器人腳底的傳感器感應到的平面，控制機器人腳底的法線矢量與重力矢量之間的角度關系，調(diào)整機器人的步態(tài)。在2005年至2008年間，相關專利主要通過在機器人的足底、關節(jié)等處設置傳感器，利用傳感器獲得的數(shù)據(jù)，對機器人的步態(tài)進行實時修正。在2009年至2010年間，部分專利通過測量機器人周圍的環(huán)境信息，測算機器人的姿態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)測算出的姿態(tài)數(shù)據(jù)控制機器人的步態(tài)和動作。在2011年至2019年間，各大學和研究所引領雙足機器人的步態(tài)控制方法，其中，在2013年，部分專利通過減小雙足機器人步行過程中所需的最小地面摩擦系數(shù)，從而提高雙足機器人在低摩擦系數(shù)地面的步行能力，即提高雙足機器人在比較滑的地面上的行走能力；在2014年后，專利通過提高機器人步行過程中的精度，以提高機器人步行的穩(wěn)定由圖可知，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智能感知，在E支撐環(huán)境方面布局專利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(huán)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(huán)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。(1)類型構成概況■發(fā)明■實用新型■外觀設計■發(fā)明■實用新型■外觀設計科研機構320000人民網(wǎng)研究院/或科研機構為技術供給方的產(chǎn)學研成果，且以發(fā)明專利申請為主。(2)地域分布情況各地區(qū)申請人類型構成各地區(qū)各類型申請人專利數(shù)■企業(yè)■院校■科研機構■個人■其他■產(chǎn)學研42中國的申請人中，企業(yè)的申請量占比最高，但院校的申請量與企業(yè)的申請量之間的差距并不大，由此可知，中國的企業(yè)和院校在人形機器人技術領域，都具有較高的研發(fā)水平；日本的申請人中，企業(yè)的申請量占據(jù)絕對的數(shù)量優(yōu)勢，院校、科研機構、個人等其他類型的申請人有所參與，但專利申請量極少；韓國的申請人中，企業(yè)的申請量占據(jù)較為明顯的數(shù)量優(yōu)勢，科研機構的數(shù)量次之，可知韓國的科研機構在人形機器人技術領域相比于院校和個人，具有更好的科美國的申請人中，企業(yè)的申請量最多，院校、個人以及科研機構的數(shù)量較少。需要說明的是，從上述圖表中可知，中國地區(qū)和日本地區(qū)的產(chǎn)學研申請人數(shù)量相近，而日本的產(chǎn)學研申請人專利數(shù)量超過200件，中國的產(chǎn)學研申請人專利數(shù)量僅有130件左右，即在人形機器人技術領域，中國的產(chǎn)學研成果的專利轉化率相比于日本，還有一定差距。(3)法律狀態(tài)由圖可知，企業(yè)、院校以及科研機構的專利法律狀態(tài)分布大致相同，在有效專利占比方面，科研機構具有微弱的優(yōu)勢。而在個人和其他類型申請人申請的人形機器人相關專利方面，失效的比例超過50%,可知個人和其他類型申請人的研發(fā)能力，與企業(yè)、院校和科研機構的研發(fā)能力之間具有較為明顯的差距。此外，產(chǎn)學研成果的有效專利和審中專利占比較多，失效專利占比最少。(4)技術分布及布局趨勢院校由圖可知，在各個重點技術分支中，企業(yè)類申請人的申請量均最多，其次就是發(fā)明授權率發(fā)明授權率在技術布局側重方面，A本體結構是各類申請人均重點關注的技術分支，其次是C智能感知和D驅動控制，在B核心零部件和E支撐環(huán)境方面專利布局較少。院校類申請人相對于其他申請人更側重于D驅動控制和B核心零部件方面的布局；產(chǎn)學研合作則側重于C智能感知方面的布局。由圖可知，2001年至2006年企業(yè)類申請人以A本體結構、D驅動控制和B核心零部件為主，2007年至2014年，企業(yè)類申請人在上述各技術分支的專利申請有所下滑，但其發(fā)明專利的授權率穩(wěn)定在70%附近。而2014年后，隨著企業(yè)類申請人專利申請總量的增加，企業(yè)類申請人的發(fā)明授權率逐漸下降，跌落至50%左右。從2017年以來的專利年申請量變化趨勢看，企業(yè)類申請人近5年來加大了對C智能感知、D驅動控制技術分支的專利申請力度，A本體結構的專利年申請量有所下降。發(fā)明授權率)人民網(wǎng)研究院發(fā)明授權率由圖可知，2014年前，院校類申請人的專利已申請量較少，其發(fā)明專利的授權率較高，并在70%附近波動。而2014年后，隨著院校類申請人專利申請總量的增加，院校類申請人的發(fā)明授權率下降至50%左右。從上述數(shù)據(jù)可以看出，企業(yè)類申請人和院校類申請人產(chǎn)出高質(zhì)量專利的能力較為穩(wěn)定，但在近年增加申請量后，發(fā)明專利的授權率均有一定程度的下降。從2017年以來的專利年申請量變化趨勢看，院校類申請人近5年來加大了對C智能感知以及E支撐環(huán)境技術分支的專利申請力度，A本體結構、D驅動控制和B核心零部件的專利年申請量呈現(xiàn)波動下降的趨勢。發(fā)明授權率發(fā)明授權率科研機構專利申請人專利申請/授權趨勢由圖可知，2014年以前，科研機構類申請人的申請量較低，其發(fā)明專利授權率在80%左右波動。而在2014年后，隨著總申請量的增加，科研機構類申請人的發(fā)明專利授權率波動較大，在2018年超過70%,在2019年降至不足30%。由此可見，科研機構類申請人在人形機器人領域產(chǎn)出高質(zhì)量專利的能力并不穩(wěn)定。從2017年以來的專利年申請量變化趨勢看，企業(yè)類申請人近5年來對A本體結構、B核心零部件、C智能感知、D驅動控制以及E支撐環(huán)境技術分支的申請力度均有所增加，并在2020年左右達到申請總量的頂峰，其中D驅動控制方面持續(xù)增長的勢頭尤為明顯。N/人可民J3.3.2主要申請人排名小米0數(shù)據(jù)),在人形機器人技術領域，本田、索尼、優(yōu)必選科技三家在專利申請總量上位居前三名，但本田和索尼的失效專利量較多，優(yōu)必選科技在有效專利量和審中專利量方面均為該技術領域的第一名。主要申請人有效發(fā)明專利數(shù)排名而進一步結合專利類型和法律狀態(tài)，在人形機器人技術領域，本田、優(yōu)必選、三星有效發(fā)明專利持有量在400件以上，位居前三名，屬于本領域申請人第一梯隊，有效發(fā)明專利在300件以上的豐田和精工愛普生則屬于第二梯隊，可見排名靠前的申請人主要為實力較強的老牌日韓企業(yè)，優(yōu)必選科技則作為中國人形機器人代表企業(yè)躋身其中。在排名靠前的其他申請人中，則以高等院校和科研機構為主。此外，與上文的主要申請人有效專利總量比較可得，各申請人的有效專利均以發(fā)明專利居多。研究院研究院此外，對于各申請人有效專利，選擇有效專利數(shù)排名靠前的11家申請人，專利的申請年份分布情況如圖所示(發(fā)明專利一般為20年，實用新型專利一般為10年，外觀設計專利按不同地區(qū)規(guī)定包括10年、15年或25年；此外，雖然近年有效專利數(shù)量顯示較少，但預期未來隨著專利逐步授權而增加)?？梢园l(fā)現(xiàn)，在專利有效期內(nèi)，早年有效專利主要集中在本田(日)、索尼(日)、三星(韓)等申請人名下。其中，本田在2005年達到峰值，隨后各年專利申請持續(xù)但是有效專利數(shù)呈現(xiàn)減少態(tài)勢；索尼專利申請則主要集中在2003年-2005年以及2017年來，其他年份有效專利數(shù)較少；三星專利申請主要集中在2007年-2012人民網(wǎng)年間，其他年份有效專利數(shù)較少，但是近年來呈現(xiàn)緩慢增長態(tài)勢。中期有效專利主要集中在豐田(日)、精工愛普生(日)、軟銀(法)。其中，豐田有效專利申請時間主要開始于2007年，并逐年緩慢增長，至2018年達到峰值；精工愛普生有效專利申請時間主要開始于2011年，于2016年達到峰值后呈現(xiàn)逐年下降趨勢；軟銀有效專利主要分布在2014年-2017年間，尤其是集中在2015年，但是近年來已不再出現(xiàn)新的有效專利。近期有效專利排名靠前的申請人中開始出現(xiàn)中國、美國申請人，例如開展人形機器人技術研發(fā)的院校：北京理工大學(中)和清華大學(中),以及人形機器人領域優(yōu)勢企業(yè)：波士頓動力(美)、優(yōu)必選(中)和達闥(中)。其中，北京理工大學有效專利的申請時間開始較早，但是主要集中在2019年來；清華大學有效專利申請時間集中在2016年后，但是近期呈現(xiàn)不穩(wěn)定的波動態(tài)勢；波士頓動力有效專利集中在2014年后，且2019年前趨勢較為平穩(wěn)，2020年來有效量降低；優(yōu)必選有效專利申請年份主要開始于2016年，且在2018年達到峰值，近年來有效量維持在100件以上；達闥有效專利申請年份主要開始于2016年，且集中在2019年后。總體而言，基于因專利通過審查授權而使有效專利數(shù)增長的預期，未來優(yōu)必選、達闥、索尼、三星、波士頓動力、北京理工大學的有效專利數(shù)預期將維持較為積極的增長態(tài)勢，而軟銀有效專利可能不再增長，其他申請人有效專利增長趨勢不顯著。3.3.3主要申請人專利活躍度主要申請人專利活躍度優(yōu)必選泥以陽大學近5年年均申請量加愛曾生如圖所示的各申請人氣泡(數(shù)量較多的氣泡中填充餅圖，其他則未填充)大小為其歷年來專利申請總量，其中根據(jù)專利法律狀態(tài)劃分為有效、審中、失效三個類別；各氣泡的橫坐標值為其近五年(即2018年來)專利申請量占其專利申請總量之比；各氣泡的縱坐標值為其近五年專利申請量除以五獲得的數(shù)值。可見，在人形機器人技術領域，本田、優(yōu)必選科技、豐田、三星、精工愛普生、索尼等企業(yè)的專利申請總量較多。其中，優(yōu)必選科技近5年的年均申請量最多，且近五年申請量占比將近80%。而本田、豐田、三星、精工愛普生專利申請總量雖大，但是近五年的專利申請量占比均在40%以下。可以發(fā)現(xiàn)中國申請人近5年年均申請量及占比遠高于其他國家，這與該產(chǎn)業(yè)近年來在國家政策支持下快速發(fā)展有密切關系。另外，其他國家申請人在人形機器人領域專利布局時間較早、近年專利申請數(shù)量有所減少，也導致其他國家申請人近幾年專利申請量不如中國申請人。本田本田豐田三星達閥小米的由圖所示，可將各申請人分成以下幾種類型：支的專利為主；的專利為主；此外，對于專利申請量較低的核心零部件、支撐環(huán)境技術分支，精工愛普生、環(huán)境方面布局較多專利。整體而言，本田、索尼、優(yōu)必選科技、豐田為技術布局覆蓋度較為全面的申請心專利占比11.15%、重點專利占比21.62%、一般專利占比36.2主要申請人技術分布概覽軟銀理5從核心專利分布來看，本田、索尼、三星等申請人重點專利以上的專利數(shù)占其自身專利總量的一半以上，掌握著本領域核心技術，對于技術發(fā)展具有較大的話語權；其次是軟銀、豐田、Aldebaran、精工愛普生等申請人。國內(nèi)申請人中，清華大學、浙江大學、北京理工大學等院校具備本領域核心專利和重點專利，優(yōu)必選科技、達闥等企業(yè)具備較多本領域重點專利。重點申請人優(yōu)勢專利分布對比A1頭部 56②畫0回包包@648畫圖畫日4國外申請人中，從技術分布來看，本田、豐田、索尼、三星技術布局較為相似，均注重A4下肢、A6關節(jié)、C1機器視覺、D3運動控制方面的專利布局，而精工愛普生則更為側重A3手臂、B2電機、C2觸覺感知等方面的專利布局。在重點專利積累方面，本田在A4下肢、D3運動控制相關技術方面重點專利數(shù)量最多，具有顯著優(yōu)勢。此外，豐田在D3運動控制、索尼在C1機器視覺、三星在D3運動控制等方面具備技術優(yōu)勢。日核心零部件E3開發(fā)平臺國內(nèi)申請人中，優(yōu)必選科技布局領域較為全面，且在C4定位導航、C1機器視覺、D3運動控制方面具備較多重點專利；達闥布局的重點專利主要集中在C1機器視覺，在該領域的重點專利數(shù)量略高于優(yōu)必選科技；清華大學專利申請集中在A3手臂、D3運動控制，且重點專利數(shù)量優(yōu)勢顯著,此外還在B1減速器、A6關節(jié)方面具備一定優(yōu)勢；浙江大學和北京理工在多個技術分支也擁有一定數(shù)量的重點專利。根據(jù)當前人形機器人面世產(chǎn)品落地應用情況，針對當前熱點人形機器人產(chǎn)品及其公司專利布局情況進行分析。WalkerX:WalkerX在2021年世界人工智能大會發(fā)布，身高130cm、體重63kg,是優(yōu)必選科技自主研發(fā)的最新一代大型仿人服務機器人。WalkerX具備由41個高性能伺服關節(jié)構成的靈巧四肢以及多目立體視覺、全向聽覺等感知系統(tǒng)。其中，通過步態(tài)規(guī)劃與控制技術升級，更快更穩(wěn)行走，行走速度最快可達3km/h,還可以在20度斜坡行走，實現(xiàn)“坡度實時自適應”。WalkerX針對多項技術進行了升級。例如，采用U-SLAM視覺導航技術，實現(xiàn)自主規(guī)劃路徑；基于深度學習的物體檢測與識別算法、人臉識別等，可以在復雜環(huán)境中識別人臉、手勢、物體；升級手眼協(xié)調(diào)等AI和機器人集成技術，可提供更加精準靈活的服務。(1)專利申請概況優(yōu)必選專利類型與申請趨勢■發(fā)明■實用新型■外觀設計如圖所示，優(yōu)必選科技在人形機器人領域以發(fā)明專利申請為主，占比超過七成，實用新型和外觀設計為輔。優(yōu)必選科技的申請階段可以分為起步階段(2013年至2015年)和快速發(fā)展階段(2016年至今)。優(yōu)必選科技成立于2012年，在起步階段，優(yōu)必選科技的專利申請量較少；在2016年后，優(yōu)必選科技的專利申請量與其人形機器人產(chǎn)品關聯(lián)緊人民網(wǎng)密，呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，并在2017年后穩(wěn)定在每年200件左右，在2020年和2021年的年申請量接近250件。在此期間，優(yōu)必選科技2016年推出Alpha,2019年推出Walker,2021年推出WalkerX。另由于發(fā)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。優(yōu)必選專利地域布局與法律狀態(tài)51/失效10)由圖可知，優(yōu)必選科技申請的人形機器人相關專利主要布局在中國本土，海外布局主要集中在美國、日本以及歐洲等地，且失效專利量少。人民網(wǎng)研究院(2)技術布局情況2010前2011201220132014201520162017201820192020202120222023口全部■近5年由圖可知，優(yōu)必選科技在2013年開始申請人形機器人技術領域相關的專利，其前期主要在A1頭部、A6關節(jié)、B1減速器、C1機器視覺等技術分支進行專利布局。在2018年后，優(yōu)必選科技在A3手臂、A4下肢、A6關節(jié)和C1機器視覺技術分支保持專利年申請量，逐步減少對A1頭部、B4伺服驅動器技術分支的專利申請量，并在C4定位導航和D3運動控制技術分支加大了專利申請的力度。優(yōu)必選科技研發(fā)的人形機器人為大型雙足人形機器人(對應A本體結構),搭A不體結構A1頭部A6關A7其他結構A不體結構A1頭部A6關A7其他結構載高性能伺服關節(jié)(對應布局B1減速器、A6關節(jié));具有多維力覺(對應C2觸覺感知)、多目立體視覺(對應C1機器視覺)、全向聽覺(對應C3語音語義)和慣性、測距等全方位感知系統(tǒng)，包括視覺定位導航(對應C4定位導航),以及手眼協(xié)調(diào)操作技術(對應D3運動控制)。從專利布局情況來看，優(yōu)必選科技對于人形機器人核心技術的專利布局覆蓋較為全面，且數(shù)量較多。(3)技術功效解讀○專利總數(shù)●近5年專利數(shù)準確精確穩(wěn)定生動準確精確降低成本降低成本簡化易操控提高降低提高降低A2肩頸A21頸部A3手臂A31手學A33手譬A4下肢A41腿部AS的腹護護由圖可知，優(yōu)必選科技在A基礎結構部分的專利主要集中在A3手臂、A4下肢、A6關節(jié)技術分支中，聚焦行業(yè)對于人形機器人本體結構和外形的提升，相關專利致力于實現(xiàn)穩(wěn)定可靠(結構以及零件之間的連接穩(wěn)定可靠，使用壽命長、不易損壞等)、生動自然(外形擬人化)、準確精確(參數(shù)準確、力控精確等)、結構簡化(降低生產(chǎn)制造成本)等效果?？煽孔匀痪_簡化易操控成本效率智能化性好能耗設計55技術分支B核心零部件方面，主要布局在B1減速器方面，實現(xiàn)的技術效果包括穩(wěn)定可靠(減小摩擦、提高使用壽命、避免過載、避免過溫損壞)、準確精確(轉子回零精確、定位準確、力控精確)、結構簡化、降低成本等。穩(wěn)定生動○專利總數(shù)●近5年專利數(shù)己C1機器視覺4C3語音語義C42定位C43自主避障C44路徑規(guī)劃由圖可知，優(yōu)必選科技在C智能感知部分的專利主要集中在C1機器視覺和C44路徑規(guī)劃技術分支中，聚焦于行業(yè)以機器視覺技術作為智能感知的核心，實現(xiàn)避障、路徑規(guī)劃、目標識別等精密執(zhí)行操作，關注高精度識別和準確定位導航等技術問題，相關專利致力于實現(xiàn)準確精確(提高識別精度、提高定位精度、數(shù)據(jù)采集準確等)、穩(wěn)定可靠(運算結果和規(guī)劃建議可靠、受環(huán)境干擾小)等技術效果。D2動力系統(tǒng)D3運動控制D2動力系統(tǒng)D3運動控制優(yōu)必選專利技術功效矩陣(D驅動控制)可靠自然精確簡化易操控成本效率智能化性好能耗設計技術問題，相關專利致力于實現(xiàn)穩(wěn)定可靠(動態(tài)穩(wěn)定性、平衡性好)、生動自然(動作擬人、平滑自然)、準確精確(運動軌跡精確、速度控制精確、角度控制精確)優(yōu)必選專利技術功效矩陣(E支撐環(huán)境)可靠自然精確簡化易操控成本效率智能化性好能耗設計Atlas:Atlas是波士頓動力研發(fā)的代表產(chǎn)品，身高180cm,體重80kg,具有28個關節(jié)。Atlas可以在障礙環(huán)境內(nèi)“跑酷”,做出跳躍、俯沖翻滾、空翻等一系列高難度全身動作。與預先編程的跳舞動作不同，在跑酷中，Atlas需要感知周圍環(huán)境，從預設的動作模板(行動庫)中作出選擇，來應對所遇到的障礙。硬件結構上，Atlas擁有輕量級結構件皮膚和足部力控傳感器，雷達與深度相機形成視覺感知，28個液壓關節(jié)驅動完成一系列其敏捷動作，本體搭載3臺NUC/工控機負責整體控制系統(tǒng)的運算。軟件方面，波士頓動力運用行為庫、實時感知和模型預測控制 (MPC)技術將相機、雷達等傳感器接收的數(shù)據(jù)進行分析并對決策制定和動作規(guī)劃提供最有效的支持。(1)專利申請概況波士頓動力專利類型與申請趨勢波士頓動力在2014年開始申請人形機器人相關的專利，專利申請量波動較大，2019年申請量達到峰值68件。另由于發(fā)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。由圖可知，波士頓動力在人形機器人領域只申請發(fā)明專利。人民網(wǎng)研究院波士頓動力專利地域布局與法律狀態(tài)失效1)失效1)由圖可知，波士頓動力申請的人形機器人相關專利主要布局在美國，其海外布局主要集中在日本和歐洲等地，且失效專利量少。A3手譬A4下肢A5胸腹A7其他結構B1減速器B2電機 C1機器視覺C2觸覺感知C3語音語義C4定位導航D1能源系統(tǒng)D2動力系統(tǒng)E1操作系統(tǒng)E3開發(fā)平臺口全部■近5年口全部■近5年5②②5544503由圖可知，波士頓動力在2010年前就開始申請人形機器人技術領域相關的專運動控制等技術分支進行專利布局。在2018年后，波士頓動力繼續(xù)在A4下肢和D3運動控制技術分支保持專利年申請量，逐步減少對D2動力系統(tǒng)技術分支的專利申請量，并在C1機器視覺和C4定位導航技術分支加大了專利申請的力度。A本體結構A4下肢A本體結構A4下肢波士頓動力研發(fā)的人形機器人主要賣點在于，利用輕量級結構件皮膚和足部力控傳感器(對應A4下肢),配合28個液壓關節(jié)(對應A6關節(jié)),以及3臺NUC/工控機(對應D2動力系統(tǒng)),利用雷達和深度相機在障礙環(huán)境中感知周圍環(huán)境(對應C1機器視覺),進行模型預測控制以及路線規(guī)劃決策，進行跳躍、俯沖翻滾、空翻等一系列高難度全身動作(對應D3運動控制、C4定位導航)。從專利布局情況來看，波士頓動力對于產(chǎn)品主要特點的專利布局覆蓋面較為全面，且數(shù)量較多。(3)技術功效解讀0專利總數(shù)●近5年專利數(shù)穩(wěn)定生動準確結構降低提高適應降低外觀可靠自然精確簡化易操控成本效率智能化性好能耗設計護A31手學由圖可知，波士頓動力在A基礎結構部分的專利主要集中在A41腿部技術分支中，主要用于實現(xiàn)穩(wěn)定可靠、生動自然、準確精確、降低成本以及提高效率等技術效果?？煽孔匀痪_簡化易操控成本效率智能化性好能耗設計在B核心零部件方面，波士頓動力主要布局在B2電機和B3編碼器方面，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠、準確精確、降低成本、提高效率、適應性好等技術效果。/1.M研究院/1.M○專利總數(shù)●近5年專利數(shù)穩(wěn)定可靠生動自然生動自然降低結構提高效率降低結構提高效率適應智能化性好降低能耗外觀設計己C1機器視覺&0C3語音語義C41建圖C43自主避障C44路徑規(guī)劃由圖可知，波士頓動力在C智能感知部分的專利主要集中在C1機器視覺和C44路徑規(guī)劃技術分支中，主要用于實現(xiàn)穩(wěn)定可靠、生動自然、準確精確、降低成本、提高效率、智能化以及適應性好等技術效果。口驅動控制口驅動控制波士頓動力專利技術功效矩陣(D驅動控制)穩(wěn)定生動準確結構降低提高適應降低外觀可靠自然精確簡化易操控成本效率智能化性好能耗設計級23/41ao/2422/37船8由圖可知，波士頓動力在D驅動控制部分的專利主要集中在D22液壓驅動和D32步態(tài)控制技術分支中，主要用于實現(xiàn)穩(wěn)定可靠、生動自然、準確精確、降低成663/4.日波士頓動力專利技術功效矩陣(E支撐環(huán)境)E2系統(tǒng)集成E2系統(tǒng)集成可靠自然精確簡化易操控成本效率智能化性好能耗設計Digit:Digit是美國人形機器人企業(yè)AgilityRobotics的代表產(chǎn)品，2022年4月AgilityRobotics獲得亞馬遜產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基金等機構的投資。Digit人形機器人身高175cm,體重小于65kg,最多可攜帶16kg的東西，當在行走時感知到有人或障礙物時可暫停，能夠旋轉上半身“凝視”并朝不同方向看，能夠在碰撞時使用手臂、手和腳保持平衡，能夠拾取和放下不同大小和重量的物體，能夠從路緣石上爬(1)專利申請概況Agility專利類型與申請趨勢■發(fā)明■實用新型■外觀設計2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年Agility在2019年開始申請人形機器人相關的專利，在2019年僅申請2件外觀專利，2020年申請了絕大部分的發(fā)明專利。另由于發(fā)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。由圖可知：Agility在人形機器人領域的發(fā)明專利占比超過8成，其余則僅申請外觀專利，沒有申請實用新型專利。Agility專利地域布局與法律狀態(tài)日本3(有效1/審中2/)由圖可知，Agility申請的人形機器人專利更注重在海外的布局，其海外的申請量大于美國本土的申請量，且審中專利和失效專利的數(shù)量較多。A本體結構(2)技術布局情況A3手譬A4下肢A5胸腹A7其他結構B1減速器B2電機B3編碼器C1機器視覺C2觸覺感知C3語音語義C4定位導航D1能源系統(tǒng)D2動力系統(tǒng)D3運動控制E1操作系統(tǒng)E2系統(tǒng)集成E3開發(fā)平臺2010前2011201220132014201520162017201820192020202120222023口全部■近5年8284由圖可知，Agility在2019年才開始申請人形機器人技術領域相關的專利，主要在A4下肢和A7其他結構(車載連接組件)技術分支申請專利，在C4定位導航、D1能源系統(tǒng)(充電)也布局有部分專利。Agility研發(fā)的人形機器人主要賣點在于，可攜帶16kg的東西行走并保持手腳平衡(對應A4下肢、A7其他結構(車載連接組件),但D3運動控制方面布局缺失),可以在行走時感知障礙并暫停(對應C4定位導航，但C1機器視覺方面布人民網(wǎng)研究院局缺失),能夠旋轉上半身朝向相應方向(D3運動控制方面布局缺失)?？梢园l(fā)現(xiàn)，Agility主要關注A4下肢和(3)技術功效解讀可靠可靠降低結構降低簡化易操控成本適應提高降低適應提高降低能耗外觀設計A22護口驅動控制D21電動驅動D22液壓驅動D23氣動D31手臂運動控制D32步態(tài)控制D33全身協(xié)同由圖可知，Agility在A基礎結穩(wěn)定生動準確結構降低提高適應穩(wěn)定生動Optimus/擎天柱：人形機器人Optimus于2022年特斯拉AIDay中亮相，成為第一個完全依靠AI算法、自身電池電控和高集成電驅執(zhí)行器驅動的人形機器人。硬件方面，“擎天柱”身高172cm,整體重量73kg;行走功率500W,坐下功率100W,整體參數(shù)與2021年概念機略有出入。電機驅動上，“擎天柱”擁有2.3KWH、52V電壓的電池組，內(nèi)置電子電器元件的一體單位；選用28個定制關節(jié)驅動器，復用汽車動力總成設計經(jīng)行業(yè)深度設計6種關節(jié)驅動器，包括3種不同規(guī)格的舵機和3種不同規(guī)格的直線執(zhí)行器?！扒嫣熘比砑s50個自由度，機器人單手具有6個執(zhí)行器，11個自由度，在對生拇指與金屬肌腱的配合下，“擎天柱”能夠完成對不同重量和大小的物件的抓握，膝關節(jié)構造成四連推桿結構。特斯拉采用與Autopilot相同的算法框架，通過自動標注(AutoLabeling)、仿真(Simulation)和數(shù)據(jù)引擎(DataEngine)形成訓練數(shù)據(jù)用以訓練“擎天柱”的神經(jīng)網(wǎng)絡。“擎天柱”的大腦位于軀干，搭載特斯拉自研的DOJOD1超級計算機芯片，D1芯片采用7納米制造工藝，處理能力為每秒1024億次。(1)專利申請概況特斯拉專利類型與申請趨勢由圖可知，特斯拉在2022年開始在人形機器人領域申請專利，且只申請外觀設計專利(共5件)。特斯拉專利地域布局與法律狀態(tài)特斯拉的外觀專利全部有效，且主要集中在日本(4件)和歐洲(1件)。(2)技術布局情況2010前2011201220132014201520162017201820192020202120222023A本體結構A1頭部A3手譬3枝心柔部件B1減速器B2電機由圖可知，特斯拉在2022年才開始在人形機器人技術領域申請專利，目前只在A7其他結構(整體結構)技術分支申請有5件外觀設計專利。特斯拉人形機器人產(chǎn)品主要具備電池組(涉及D1能源系統(tǒng))、關節(jié)驅動器(涉及A6關節(jié))、舵機、直線執(zhí)行器等動力組件(涉及D2動力系統(tǒng)),此外還具有絡計算機視覺技術(涉及C1機器視覺)。對于當前專利布局數(shù)量較少的情況(僅定靠定靠5件申請于2022年的外觀設計專利),考慮到專利自申請日起最晚18個月公開的(3)技術功