深度分析全球范人形機(jī)器人技術(shù)專利布局趨勢(shì)

當(dāng)前，以人形機(jī)器人和通用人工智能為代表的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)蓬勃發(fā)展，正成為全球科技創(chuàng)新的制高點(diǎn)、未來產(chǎn)業(yè)的新賽道和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎，世界主要經(jīng)濟(jì)體紛紛將其提升至國(guó)家戰(zhàn)略高度。11月2日，工業(yè)和信息化部印發(fā)《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》提出，人形機(jī)器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進(jìn)技術(shù)，有望成為繼計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品。到2025年，我國(guó)將初步建立人形機(jī)器人創(chuàng)新體系，“大腦、小腦、肢體”等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破，整機(jī)產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。到2027年，人形機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提升，形成安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系，構(gòu)建具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，綜合實(shí)力達(dá)到世界先進(jìn)水平。

技術(shù)研發(fā)是人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，針對(duì)人形機(jī)器人核心技術(shù)的專利布局，是技術(shù)研發(fā)過程中樹立競(jìng)爭(zhēng)壁壘、提升競(jìng)爭(zhēng)力的重要環(huán)節(jié)。

11月27日，人民網(wǎng)研究院發(fā)布《人形機(jī)器人技術(shù)專利分析報(bào)告》。報(bào)告對(duì)全球范圍內(nèi)的人形機(jī)器人技術(shù)專利進(jìn)行了深度分析，探討人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展至今的技術(shù)專利布局趨勢(shì)，并對(duì)行業(yè)未來的技術(shù)發(fā)展走向進(jìn)行了展望。報(bào)告由中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟及傳播內(nèi)容認(rèn)知全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員張冬明提供學(xué)術(shù)支持。

中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)陳丹針對(duì)報(bào)告表示，目前在人形機(jī)器人技術(shù)申請(qǐng)數(shù)量、有效技術(shù)專利數(shù)等維度上，中國(guó)及來自中國(guó)的企業(yè)都位于全球前列，反映出中國(guó)在人形機(jī)器人技術(shù)方向的研發(fā)熱度較高。但從全球范圍來看，美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家及地區(qū)，人形機(jī)器人技術(shù)積淀很深，中國(guó)在人形機(jī)器人專利的質(zhì)量上，與上述國(guó)家及地區(qū)依然存在差距。隨著國(guó)家對(duì)于人形機(jī)器人支持力度的不斷提升，中國(guó)人形機(jī)器人發(fā)展將進(jìn)入快車道，我國(guó)企業(yè)應(yīng)牢牢把握戰(zhàn)略機(jī)遇，積極搶占技術(shù)創(chuàng)新高地，打通產(chǎn)業(yè)鏈條關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，推動(dòng)中國(guó)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將人形機(jī)器人塑造為國(guó)際上閃亮的“中國(guó)名片”，打造經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新引擎，助推經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

報(bào)告顯示，人形機(jī)器人全球?qū)＠暾?qǐng)主要經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：

第一個(gè)階段為技術(shù)萌芽階段(2000年以前)：人形機(jī)器人技術(shù)早在2000年前就有相關(guān)專利申請(qǐng)，該階段專利申請(qǐng)量較少，以日本專利為主。

第二個(gè)階段為緩慢發(fā)展階段(2000年-2014年)：專利年申請(qǐng)量較少，呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì)。前期以日本專利為主，其次是美國(guó)、韓國(guó)以及歐洲專利。該階段后期，各國(guó)專利申請(qǐng)布局態(tài)勢(shì)發(fā)生變化：早期主導(dǎo)申請(qǐng)的日本專利大幅下降進(jìn)入平緩發(fā)展階段，韓國(guó)、歐洲專利進(jìn)入專利申請(qǐng)下行通道，美國(guó)專利申請(qǐng)量波動(dòng)，而中國(guó)作為新的布局者入場(chǎng)，專利申請(qǐng)呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，從2012年開始，中國(guó)的專利申請(qǐng)量超過日本成為第一。各國(guó)專利申請(qǐng)?jiān)鰷p相消，因此全球?qū)＠暾?qǐng)量呈現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)展趨勢(shì)。

第三個(gè)階段為快速發(fā)展階段(2015年-2017年)：專利年申請(qǐng)量相比之前有明顯增長(zhǎng)，主要原因在于中國(guó)眾多新申請(qǐng)人涌入該技術(shù)領(lǐng)域，使得中國(guó)的專利申請(qǐng)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，并與其他國(guó)家的申請(qǐng)量之間快速拉開差距。同步呈現(xiàn)增長(zhǎng)的還有美國(guó)專利、歐洲專利和PCT申請(qǐng)(Patent Cooperation Treaty，專利合作條約)。其中，美國(guó)的專利申請(qǐng)量于2017年正式超過日本，并穩(wěn)定保持在僅次于中國(guó)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(shì)，韓國(guó)專利申請(qǐng)量較少。

第四個(gè)階段為穩(wěn)定發(fā)展階段(2018年以來)：人形機(jī)器人相關(guān)技術(shù)年均申請(qǐng)量維持高位增長(zhǎng)，2019年達(dá)到峰值，2020年開始趨于穩(wěn)定。在此期間仍以中國(guó)專利為主、美國(guó)專利位居第二。中國(guó)、日本、歐洲、韓國(guó)專利申請(qǐng)分別在各自申請(qǐng)區(qū)間內(nèi)維持平穩(wěn)狀態(tài)，美國(guó)、PCT申請(qǐng)保持持續(xù)增長(zhǎng)。

目前中國(guó)是全球申請(qǐng)人形機(jī)器人技術(shù)專利最多的國(guó)家，累計(jì)申請(qǐng)數(shù)量已達(dá)6618件。其中，中國(guó)企業(yè)優(yōu)必選科技的人形機(jī)器人有效技術(shù)專利數(shù)量達(dá)763件，排名全球第一。

報(bào)告主要內(nèi)容如下：

一、人形機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

人形機(jī)器人在外形上擁有類似人類的肢體結(jié)構(gòu)(如具有雙足、雙臂)，全身關(guān)節(jié)較多且受力復(fù)雜，集仿生學(xué)原理和機(jī)器電控原理于一體，通過運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力組件配合智能感知、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，能如人類一般在不同環(huán)境中完成外界感知、雙足行走、使用工具、行為交互等一系列任務(wù)。其技術(shù)分支可分成本體結(jié)構(gòu)、核心零部件、智能感知、驅(qū)動(dòng)控制、支撐環(huán)境五個(gè)主要模塊。

人形機(jī)器人的發(fā)展已有超半世紀(jì)的歷史，迄今為止，人形機(jī)器人經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：

第一個(gè)階段是1969-1995年，此時(shí)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)是一個(gè)緩慢靜態(tài)行走的過程，以早稻田大學(xué)的人形機(jī)器人WABOT為代表；

第二個(gè)階段是1996-2015年，此時(shí)是連續(xù)動(dòng)態(tài)行走，這時(shí)候更多考慮到了機(jī)器人的質(zhì)心慣量以及質(zhì)心的加速度等因素，代表是日本本田的人形機(jī)器人ASIMO；

第三個(gè)階段是2016年至2020年，追求的是高動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)性能，以波士頓動(dòng)力的Atlas機(jī)器人做出的令人驚嘆的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作為標(biāo)志；

第四個(gè)階段是2021年至今，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與成熟，人形機(jī)器人開始進(jìn)入商業(yè)化落地的初級(jí)階段，以亞馬遜的Digit和優(yōu)必選科技Walker為代表，未來可能還會(huì)包括特斯拉的Optimus。

二、人形機(jī)器人技術(shù)專利地域布局分析

1.中國(guó)已成為人形機(jī)器人技術(shù)專利主要申請(qǐng)國(guó)

目前，中國(guó)已累計(jì)申請(qǐng)6618件人形機(jī)器人技術(shù)專利，是申請(qǐng)人形機(jī)器人技術(shù)專利數(shù)量最多的國(guó)家。

中國(guó)政府高度重視人形機(jī)器人的發(fā)展，并將其列為重點(diǎn)支持的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。9月13日，工業(yè)和信息化部印發(fā)《關(guān)于組織開展2023年未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新任務(wù)揭榜掛帥工作的通知》，面向元宇宙、人形機(jī)器人、腦機(jī)接口、通用人工智能4個(gè)重點(diǎn)方向提出了2025年的具體目標(biāo)，進(jìn)一步明確了人形機(jī)器人攻關(guān)重點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景，有望加速人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化落地。

2.從落后到跟跑乃至領(lǐng)跑，中國(guó)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速

在人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展早期，日本的企業(yè)及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)為主要參與方，同時(shí)也是主要的技術(shù)專利申請(qǐng)人。2015年以來，中國(guó)在人形機(jī)器人技術(shù)專利申請(qǐng)方面增速顯著，專利申請(qǐng)數(shù)量(261件)首次超越日本(214件)；2016年，中國(guó)人形機(jī)器人技術(shù)專利申請(qǐng)量首次成為全球第一(721件)；2022年，中國(guó)人形機(jī)器人技術(shù)專利申請(qǐng)總量(6596件)超過日本(6058件)成為全球第一。

從落后到跟跑乃至領(lǐng)跑，近十年來中國(guó)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。以優(yōu)必選科技為代表的企業(yè)和以清華大學(xué)、北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校為代表的研究機(jī)構(gòu)成為重要的專利申請(qǐng)人。通過長(zhǎng)期持續(xù)的研發(fā)投入建立技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，是在人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中逐步獲得領(lǐng)導(dǎo)地位的必經(jīng)之路。

3.中國(guó)人形機(jī)器人專利申請(qǐng)活躍度高，行業(yè)活力強(qiáng)

自2000年來，在人形機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)的專利集中度整體呈下降趨勢(shì)，并在2014年后在20%-30%間波動(dòng)。因此，目前中國(guó)的專利集中度較低，可以推知，中國(guó)在該領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈，行業(yè)活力較強(qiáng)。

相比之下，日本、韓國(guó)、歐洲等國(guó)家及地區(qū)的專利集中度較高，說明專利主要集中在行業(yè)的頭部企業(yè)中，行業(yè)活力相對(duì)較低。

4.中國(guó)的有效發(fā)明專利數(shù)量居全球第二

發(fā)明專利的持有量，能夠在一定程度上體現(xiàn)國(guó)家在對(duì)應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力和產(chǎn)出績(jī)效，對(duì)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)國(guó)家在全球相關(guān)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局中的位置和水平具有參考價(jià)值。在人形機(jī)器人領(lǐng)域，以有效發(fā)明專利計(jì)算，中國(guó)共擁有發(fā)明有效專利1699件，僅次于日本(1743件)，排名全球第二。

三、人形機(jī)器人專利技術(shù)布局分析

1.技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量不斷上升，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化落地趨勢(shì)加快

近十年，全球范圍內(nèi)的人形機(jī)器人技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量呈現(xiàn)出增速顯著提升的趨勢(shì)。越來越多的企業(yè)、高校、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)持續(xù)投入人形機(jī)器人研發(fā)，各項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步加快了人形機(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用，人形機(jī)器人有望加快商業(yè)化步伐。

2.人形機(jī)器人技術(shù)專利申請(qǐng)三大熱點(diǎn)方向：本體結(jié)構(gòu)、智能感知、驅(qū)動(dòng)控制

在人形機(jī)器人的技術(shù)分支上，本體結(jié)構(gòu)、智能感知、驅(qū)動(dòng)控制是三個(gè)主要的技術(shù)專利布局領(lǐng)域，其中，關(guān)節(jié)、腿部、機(jī)器視覺、步態(tài)控制等技術(shù)是重點(diǎn)的專利布局分支。

四、人形機(jī)器人專利申請(qǐng)人分析

1.人形機(jī)器人有效技術(shù)專利數(shù)量概覽

以申請(qǐng)人所持有的有效專利數(shù)分析，優(yōu)必選科技已經(jīng)在人形機(jī)器人的有效專利儲(chǔ)備量方面排名全球第一，高于本田、索尼、豐田等企業(yè)，體現(xiàn)了中國(guó)企業(yè)在全球人形機(jī)器人行業(yè)已占據(jù)一席之地。

2.人形機(jī)器人有效發(fā)明專利數(shù)量概覽

以申請(qǐng)人所持有的有效發(fā)明專利數(shù)分析，從20世紀(jì)80年代起就已投入人形機(jī)器人研發(fā)的日本企業(yè)本田以659件有效發(fā)明專利排名全球第一，這也體現(xiàn)了本田作為老牌人形機(jī)器人企業(yè)，在相關(guān)技術(shù)研發(fā)方面的投入積累。優(yōu)必選則以476件有效發(fā)明專利排在全球第二。

3.人形機(jī)器人技術(shù)專利申請(qǐng)人活躍度概覽

以技術(shù)申請(qǐng)活躍度分析，近五年來，在人形機(jī)器人領(lǐng)域，優(yōu)必選科技年均專利申請(qǐng)數(shù)近200件，這一數(shù)字高于專利申請(qǐng)總量排名靠前的老牌申請(qǐng)人本田、豐田、三星、精工愛普生、索尼，以及在近年于人形機(jī)器人領(lǐng)域頗受關(guān)注的波士頓動(dòng)力等企業(yè)。

4.優(yōu)必選科技、本田、索尼、豐田等企業(yè)為技術(shù)布局覆蓋度較為全面的申請(qǐng)人

不同企業(yè)在人形機(jī)器人的技術(shù)專利申請(qǐng)方面往往會(huì)側(cè)重于不同的技術(shù)分支。整體而言，優(yōu)必選科技、本田、索尼、豐田等企業(yè)為技術(shù)布局覆蓋度較為全面的申請(qǐng)人。

以核心零部件、驅(qū)動(dòng)控制、本體結(jié)構(gòu)三個(gè)技術(shù)分支來看，優(yōu)必選科技的專利申請(qǐng)數(shù)量均排在中國(guó)第一、全球第二(報(bào)告所提及的“核心零部件”包括減速器、電機(jī)、編碼器；“驅(qū)動(dòng)控制”包括能源系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制；“本體結(jié)構(gòu)”包括頭部、肩頸、手臂、下肢、胸腹、關(guān)節(jié)、其他結(jié)構(gòu))。

人形機(jī)器人被視作“第四次工業(yè)革命”的標(biāo)志性產(chǎn)品，從技術(shù)專利數(shù)量可以看出，中國(guó)企業(yè)和機(jī)構(gòu)已經(jīng)率先進(jìn)行了大量的前瞻性技術(shù)布局，這將為中國(guó)迎接新技術(shù)浪潮打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

審核編輯：黃飛

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