人形機器人技術(shù)專利:中國第一
20年從落后到領(lǐng)跑
白交 發(fā)自 凹非寺量子位 | 公眾號 QbitAI
人形機器人的未來,要看中國。
最新110頁《人形機器人技術(shù)專利分析報告》,出爐!
人民網(wǎng)研究院官方出品,中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提供學(xué)術(shù)支持。不僅覆蓋全球范圍內(nèi)、涵蓋整個技術(shù)體系、時間維度橫跨超20年,整個人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程悉數(shù)在報告中展現(xiàn)。

直觀數(shù)據(jù)上看,主要有這樣幾個結(jié)論值得關(guān)注。
- 人型機器人技術(shù)不斷成熟,并且進入到商業(yè)化落地關(guān)鍵階段。相關(guān)技術(shù)專利數(shù)量持續(xù)上升,本體結(jié)構(gòu)、智能感知、驅(qū)動控制成為主要發(fā)力點;
- 中國技術(shù)實力矚目,實現(xiàn)全球領(lǐng)跑。在專利申請數(shù)量和有效專利數(shù)量上均是全球第一;中國企業(yè)優(yōu)必選在人形機器人有效專利數(shù)量上是全球第一。
- 中國市場發(fā)展依舊很活躍。近十年中國人形機器人專利集中度最低,體現(xiàn)出國內(nèi)有較多企業(yè)、機構(gòu)、高校在人形機器人技術(shù)上持續(xù)投入。中國人形機器人產(chǎn)業(yè)極具活力。
尤其在國家近期推出多項有利于人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策,及大模型、AGI等前沿技術(shù)火熱發(fā)展的當(dāng)下,這份報告無疑給人形機器人領(lǐng)域指明了關(guān)鍵風(fēng)向標(biāo)。
既然如此,這就來看看報告內(nèi)容,究竟哪些值得關(guān)注?
三大關(guān)鍵趨勢
在這份長達110頁的報告中,大致可以總結(jié)出三大關(guān)鍵結(jié)論。
第一,技術(shù)專利申請數(shù)據(jù)呈現(xiàn)持續(xù)上升,人形機器人加速產(chǎn)業(yè)化落地。
報告中總結(jié)了近三十年全球范圍內(nèi)人形機器人技術(shù)專利申請數(shù)量,可見呈現(xiàn)持續(xù)上升階段,尤其在近幾年呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長。

而集中申請的技術(shù)熱點,主要體現(xiàn)在本體結(jié)構(gòu)(如關(guān)節(jié)和腿部)、智能感知(機器視覺)以及驅(qū)動控制(步態(tài)控制)這種關(guān)鍵領(lǐng)域。
而在量子位智庫《仿生機器人產(chǎn)業(yè)全景報告》中調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈成熟,人形機器人技術(shù)不斷革新,驅(qū)動機器人在控制和感知方面能力的增強。
相關(guān)技術(shù)的不斷成熟,正推動人形機器人已經(jīng)進入到量產(chǎn)落地的關(guān)鍵階段,制造不是難點,靈活適配各類場景才是挑戰(zhàn)。
在人形機器人有望落地的多個不同場景中,工業(yè)場景有望率先實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,多家人形機器人企業(yè)也正將目光聚集在工業(yè)領(lǐng)域。
其中,在全球范圍內(nèi),特斯拉、優(yōu)必選、小米在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)積累和商業(yè)化布局進展較快。
目前,優(yōu)必選人形機器人已與多家新能源汽車頭部企業(yè)合作,規(guī)劃在工業(yè)場景中逐步應(yīng)用人形機器人,并逐步拓展到多任務(wù)、多場景中;特斯拉則規(guī)劃由人形機器人全程接管汽車生產(chǎn)領(lǐng)域,實現(xiàn)真正的無人生產(chǎn);小米同樣正在積極推進仿人機器人在自有制造系統(tǒng)中的分階段落地。
第二,中國實現(xiàn)落后趕超到領(lǐng)跑全球,優(yōu)必選有效專利數(shù)量全球第一。
據(jù)報告統(tǒng)計,截至2023年5月31日,中國在人形機器人專利申請數(shù)量達6618件,有效專利數(shù)量3110件。這兩個數(shù)字放眼全球均是第一。
而且其中企業(yè)代表優(yōu)必選科技,也在有效專利數(shù)量上以763件的成績,擊敗老牌企業(yè)本田,拿下全球第一。
而要縱觀整個人形機器人發(fā)展,其實也見證了中國實現(xiàn)落后趕超到領(lǐng)跑全球的過程。

在此前半世紀(jì)的發(fā)展中,主要以美國、日本為代表的高校機構(gòu)或企業(yè)引領(lǐng)著技術(shù)的突破。直至AI技術(shù)爆發(fā)、「智力」初現(xiàn),中國在人形機器人上的布局才開始逐漸有了影響力——
2015年以來,中國相關(guān)技術(shù)專利申請增速顯著;2016年,中國專利申請量首次成為全球第一(721件);2022年,以6596件的專利申請總量首次超過日本,位居榜首。
不過需要注意的是,目前我國專利技術(shù)布局仍主要聚焦于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),在智能感知方面還存在較大的成長空間。
第三,近十年中國人形機器人集中度低,行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)高活躍的發(fā)展勢頭。
不管是橫向還是縱向,數(shù)量上的統(tǒng)計只是代表著行業(yè)的過去和現(xiàn)狀。
在報告中還設(shè)置了一項額外判別式——
專利集中度,它是該國數(shù)量前三的專利申請人專利申請數(shù)量/該國專利申請總數(shù),代表著市場競爭程度、發(fā)展活躍程度。

可以看到,日本專利集中度最高,這意味著該國已經(jīng)形成壟斷的態(tài)勢。而像歐洲、韓國等地區(qū)在2022年,甚至出現(xiàn)了100%。

中國專利集中度先是呈現(xiàn)下降,隨后保留在20%-30%間波動,相較于其他地區(qū),意味著市場激烈,發(fā)展活力大。
尤其在近五年的專利申請中,像優(yōu)必選、北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等各方研究機構(gòu),都處在高產(chǎn)出的活躍度中。
其中,優(yōu)必選近五年年均申請專利數(shù)量接近200件,年均申請量占比將近80%,可以說活躍度最高。

因此,整個110頁報告歸結(jié)起來,人形機器人已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化落地關(guān)鍵階段,而中國經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展躋身領(lǐng)跑位置。
更重要的是,這樣的發(fā)展勢頭十分強勁,在短時間內(nèi)不會有所動搖。
這樣的指向,在具身智能、AGI等前沿領(lǐng)域探索的當(dāng)下,顯得格外重要。
那么隨之而來的問題是——
為什么是這樣?
天時,地利,人和。
首先,天時?;厮葸^去發(fā)展,人形機器人主要經(jīng)歷四個發(fā)展階段。
- 第一個階段是1969-1995年,是人形機器人緩慢靜態(tài)行走的過程,以早稻田大學(xué)的人形機器人WABOT為代表;
- 第二個階段是1996-2015年,此時是連續(xù)動態(tài)行走,代表是日本本田的人形機器人ASIMO;
- 第三個階段是2016年至2020年,追求的是高動態(tài)的運動性能,以波士頓動力的ATLAS機器人做出的令人驚嘆的運動動作為標(biāo)志;
- 第四個階段是2021年至今,隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與成熟,全球范圍內(nèi)的多家企業(yè)開始加碼人形機器人,推動人形機器人產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進程。如特斯拉Optimus、優(yōu)必選Walker、亞馬遜投資的Digit、三星投資的Rainbow Robotics等。

第一階段到第三階段,主要是人形機器人本體技術(shù)、運動性能上的迭代。從最初的依靠結(jié)構(gòu)和程序驅(qū)動,逐漸提升為依靠運動規(guī)劃與控制算法驅(qū)動,并有了任務(wù)設(shè)計的概念,可自主完成更高難度的動作。
到了近年,AI帶來感知和理解能力的提升,釋放了更多應(yīng)用潛力和需求。人形機器人從科學(xué)展示、教育培訓(xùn)這樣的單一場景,開拓到了多場景作業(yè),也因此開啟了商業(yè)化落地的進程,進入全新階段。
也是在這時候,中國企業(yè)真正入局,帶來商業(yè)化落地的提速——由場景來驅(qū)動市場的發(fā)展,充分發(fā)揮本土的場景優(yōu)勢。
以優(yōu)必選為例,2018年就開發(fā)出第一代用于通用服務(wù)用途的大型人形機器人Walker,目前已經(jīng)迭代到了第四代,并在科技展館、商用服務(wù)、工廠制造等領(lǐng)域嘗試了商業(yè)化應(yīng)用。根據(jù)弗若斯特沙利文的報告,Walker也是中國首款商業(yè)化的大型人形機器人。
目前,該公司已成功開發(fā)及商業(yè)化超過150項機器人及AI技術(shù),并將其應(yīng)用于超過130種不同類型的智能服務(wù)機器人產(chǎn)品。在迪拜世博會、沙特NEOM新未來城、成都大運會等場景中,都能看到優(yōu)必選人形機器人的身影。
其次,地利。中國形成的是以產(chǎn)(優(yōu)必選等企業(yè))、學(xué)(清華、北理工)、研(如之江實驗室)一體的研發(fā)格局。
一來,發(fā)揮各自優(yōu)勢,能夠在研究、開發(fā)到生產(chǎn)應(yīng)用等一整套技術(shù)體系中,促進整個產(chǎn)業(yè)的綜合發(fā)展。
二來,企業(yè)隨時可以同院校、科研機構(gòu)展開合作形成合力,促進人形機器人領(lǐng)域成果轉(zhuǎn)化。
而像日本、韓國仍主要是發(fā)展初期老牌企業(yè)為主,在此次報告中申請人地域分布情況也可以看到這一現(xiàn)象。

最后,人和。不可否認的是,技術(shù)發(fā)展在任何時期在任何領(lǐng)域,企業(yè)都發(fā)揮著關(guān)鍵推動作用。
像傳統(tǒng)強國日本,也是靠本田索尼的高水準(zhǔn)持續(xù)成果產(chǎn)出,來維持著行業(yè)領(lǐng)先水平。
而國內(nèi)的代表優(yōu)必選,成立之初就致力于人形機器人的落地應(yīng)用。這種模式起點高難度大,卻能同時實現(xiàn)技術(shù)迭代和場景落地,快速實現(xiàn)商業(yè)化,創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)價值。
在弗若斯特沙利文的報告中,優(yōu)必選是世界上極少數(shù)將集成多個伺服驅(qū)動器為關(guān)節(jié)的服務(wù)機器人在消費市場進行商業(yè)化的公司之一;世界上極少數(shù)實現(xiàn)多系列伺服驅(qū)動器量產(chǎn)及實際產(chǎn)品應(yīng)用的公司之一;完成小扭矩到大扭矩(扭矩從0.2Nm到200Nm)伺服驅(qū)動器批量生產(chǎn)的公司之一。
值得一提的是,就在今天(12月1日),優(yōu)必選正式通過港交所聆訊,即將在港交所主板上市,成為“人形機器人第一股”。
最新的招股書顯示,在報告期內(nèi),優(yōu)必選已服務(wù)全球50多個國家和地區(qū),擁有900多家企業(yè)客戶,并已售出超76萬臺機器人;其年平均研發(fā)開支占總收入的56.5%、截止至2023年6月30日,優(yōu)必選全棧式技術(shù)擁有1800項機器人及人工智能相關(guān)專利,其中超過380項為海外專利。
如此天時地利人和,中國在人形機器人領(lǐng)域發(fā)展勢頭才會如此迅猛。
在新一輪技術(shù)浪潮的當(dāng)下,中國與中國玩家的發(fā)展值得注目。
未來人形機器人,要看中國
人形機器人,代表著人類對科技的一種終級想象,始終備受矚目。
也就這最近短短幾年時間,這種想象變得具象化。
包括前文提到的特斯拉、小米,以及亞馬遜、OpenAI、小鵬等知名企業(yè)和一眾知名創(chuàng)業(yè)公司,越來越多企業(yè)開始入局。而大模型乃至AGI的探索,也有望補全人形機器人最后一塊拼圖。
量子位智庫曾預(yù)測,2030年左右仿生機器人(包含人形機器人在內(nèi))行業(yè)會進入成熟期。在此之后,產(chǎn)品能夠完成工業(yè)及產(chǎn)業(yè)級應(yīng)用,可以在非結(jié)構(gòu)性場景如家庭中使用,并進一步拓展出新賽道及需求。
比如通用型機器人會更加火熱;比如,消費級(toC)場景應(yīng)用會進一步擴大。
但與此同時,行業(yè)技術(shù)壁壘也進一步提高。
作為機器人領(lǐng)域「皇冠上的明珠」,本就集成各種高精尖軟硬技術(shù)于一體。
如今大模型的發(fā)展,雖然帶來了「智能涌現(xiàn)」,但挑戰(zhàn)也遠比以往更甚。要想實現(xiàn)規(guī)?;慨a(chǎn),遠非一日之功。
這需要技術(shù)創(chuàng)新,需要成熟供應(yīng)鏈,需要可落地場景和市場。
這樣的條件,一言以蔽之,人形機器人的未來還是得看中國。
10月20日,工信部印發(fā)了《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》,提出人形機器人有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品。
除此之外,還提出了階段性目標(biāo):
- 到2025年,我國將初步建立人形機器人創(chuàng)新體系,“大腦、小腦、肢體”等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破,整機產(chǎn)品達到國際先進水平,并實現(xiàn)批量生產(chǎn)。
- 到2027年,人形機器人技術(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)建具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)生態(tài),綜合實力達到世界先進水平。
11月2日,中國首家省級人形機器人創(chuàng)新中心在北京正式成立,擬開展通用人形機器人本體原型、人形機器人通用大模型等5大重點任務(wù)攻關(guān),由小米、優(yōu)必選、京城機電共同持股,法定代表人為優(yōu)必選CTO熊友軍。
人形機器人“國家隊”呼之欲出,相關(guān)企業(yè)也有望獲得更多的發(fā)展機遇。
就像中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長陳丹針對報告內(nèi)容所提及的,隨著國家對于人形機器人支持力度的不斷提升,中國人形機器人發(fā)展將進入快車道。
相信在人形機器人時代,中國將在全球的產(chǎn)業(yè)競爭中占據(jù)更重要的位置。
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