人形機(jī)器人技術(shù)專利：中國(guó)第一

白交 2023-12-01 21:28:08 來源：量子位

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人形機(jī)器人的未來，要看中國(guó)。

最新110頁(yè)《人形機(jī)器人技術(shù)專利分析報(bào)告》，出爐！

人民網(wǎng)研究院官方出品，中國(guó)機(jī)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(gè)技術(shù)體系、時(shí)間維度橫跨超20年，整個(gè)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程悉數(shù)在報(bào)告中展現(xiàn)。

直觀數(shù)據(jù)上看，主要有這樣幾個(gè)結(jié)論值得關(guān)注。

• 人型機(jī)器人技術(shù)不斷成熟，并且進(jìn)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(dòng)控制成為主要發(fā)力點(diǎn)；
• 中國(guó)技術(shù)實(shí)力矚目，實(shí)現(xiàn)全球領(lǐng)跑。在專利申請(qǐng)數(shù)量和有效專利數(shù)量上均是全球第一；中國(guó)企業(yè)優(yōu)必選在人形機(jī)器人有效專利數(shù)量上是全球第一。
• 中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展依舊很活躍。近十年中國(guó)人形機(jī)器人專利集中度最低，體現(xiàn)出國(guó)內(nèi)有較多企業(yè)、機(jī)構(gòu)、高校在人形機(jī)器人技術(shù)上持續(xù)投入。中國(guó)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)極具活力。

尤其在國(guó)家近期推出多項(xiàng)有利于人形機(jī)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(bào)告無疑給人形機(jī)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(bào)告內(nèi)容，究竟哪些值得關(guān)注？

三大關(guān)鍵趨勢(shì)

在這份長(zhǎng)達(dá)110頁(yè)的報(bào)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(qǐng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)持續(xù)上升，人形機(jī)器人加速產(chǎn)業(yè)化落地。

報(bào)告中總結(jié)了近三十年全球范圍內(nèi)人形機(jī)器人技術(shù)專利申請(qǐng)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(zhǎng)。

而集中申請(qǐng)的技術(shù)熱點(diǎn)，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(jī)器視覺）以及驅(qū)動(dòng)控制（步態(tài)控制）這種關(guān)鍵領(lǐng)域。

而在量子位智庫(kù)《仿生機(jī)器人產(chǎn)業(yè)全景報(bào)告》中調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈成熟，人形機(jī)器人技術(shù)不斷革新，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人在控制和感知方面能力的增強(qiáng)。

相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，正推動(dòng)人形機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入到量產(chǎn)落地的關(guān)鍵階段，制造不是難點(diǎn)，靈活適配各類場(chǎng)景才是挑戰(zhàn)。

在人形機(jī)器人有望落地的多個(gè)不同場(chǎng)景中，工業(yè)場(chǎng)景有望率先實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，多家人形機(jī)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(jìn)展較快。

目前，優(yōu)必選人形機(jī)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(chǎng)景中逐步應(yīng)用人形機(jī)器人，并逐步拓展到多任務(wù)、多場(chǎng)景中；特斯拉則規(guī)劃由人形機(jī)器人全程接管汽車生產(chǎn)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)真正的無人生產(chǎn)；小米同樣正在積極推進(jìn)仿人機(jī)器人在自有制造系統(tǒng)中的分階段落地。

第二，中國(guó)實(shí)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(bào)告統(tǒng)計(jì)，截至2023年5月31日，中國(guó)在人形機(jī)器人專利申請(qǐng)數(shù)量達(dá)6618件，有效專利數(shù)量3110件。這兩個(gè)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(jī)，擊敗老牌企業(yè)本田，拿下全球第一。

而要縱觀整個(gè)人形機(jī)器人發(fā)展，其實(shí)也見證了中國(guó)實(shí)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(guó)、日本為代表的高校機(jī)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(guó)在人形機(jī)器人上的布局才開始逐漸有了影響力——

2015年以來，中國(guó)相關(guān)技術(shù)專利申請(qǐng)?jiān)鏊亠@著；2016年，中國(guó)專利申請(qǐng)量首次成為全球第一（721件）；2022年，以6596件的專利申請(qǐng)總量首次超過日本，位居榜首。

不過需要注意的是，目前我國(guó)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(zhǎng)空間。

第三，近十年中國(guó)人形機(jī)器人集中度低，行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)高活躍的發(fā)展勢(shì)頭。

不管是橫向還是縱向，數(shù)量上的統(tǒng)計(jì)只是代表著行業(yè)的過去和現(xiàn)狀。

在報(bào)告中還設(shè)置了一項(xiàng)額外判別式——

專利集中度，它是該國(guó)數(shù)量前三的專利申請(qǐng)人專利申請(qǐng)數(shù)量/該國(guó)專利申請(qǐng)總數(shù)，代表著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(guó)已經(jīng)形成壟斷的態(tài)勢(shì)。而像歐洲、韓國(guó)等地區(qū)在2022年，甚至出現(xiàn)了100%。

中國(guó)專利集中度先是呈現(xiàn)下降，隨后保留在20%-30%間波動(dòng)，相較于其他地區(qū)，意味著市場(chǎng)激烈，發(fā)展活力大。

尤其在近五年的專利申請(qǐng)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(jī)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(qǐng)專利數(shù)量接近200件，年均申請(qǐng)量占比將近80%，可以說活躍度最高。

因此，整個(gè)110頁(yè)報(bào)告歸結(jié)起來，人形機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化落地關(guān)鍵階段，而中國(guó)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(shì)頭十分強(qiáng)勁，在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)有所動(dòng)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(shí)，地利，人和。

首先，天時(shí)。回溯過去發(fā)展，人形機(jī)器人主要經(jīng)歷四個(gè)發(fā)展階段。

• 第一個(gè)階段是1969-1995年，是人形機(jī)器人緩慢靜態(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，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，全球范圍內(nèi)的多家企業(yè)開始加碼人形機(jī)器人，推動(dòng)人形機(jī)器人產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(jī)器人本體技術(shù)、運(yùn)動(dòng)性能上的迭代。從最初的依靠結(jié)構(gòu)和程序驅(qū)動(dòng)，逐漸提升為依靠運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制算法驅(qū)動(dòng)，并有了任務(wù)設(shè)計(jì)的概念，可自主完成更高難度的動(dòng)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(jī)器人從科學(xué)展示、教育培訓(xùn)這樣的單一場(chǎng)景，開拓到了多場(chǎng)景作業(yè)，也因此開啟了商業(yè)化落地的進(jìn)程，進(jìn)入全新階段。

也是在這時(shí)候，中國(guó)企業(yè)真正入局，帶來商業(yè)化落地的提速——由場(chǎng)景來驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)的發(fā)展，充分發(fā)揮本土的場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)。

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(jī)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(bào)告，Walker也是中國(guó)首款商業(yè)化的大型人形機(jī)器人。

目前，該公司已成功開發(fā)及商業(yè)化超過150項(xiàng)機(jī)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(jī)器人產(chǎn)品。在迪拜世博會(huì)、沙特NEOM新未來城、成都大運(yùn)會(huì)等場(chǎng)景中，都能看到優(yōu)必選人形機(jī)器人的身影。

其次，地利。中國(guó)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(shí)驗(yàn)室）一體的研發(fā)格局。

一來，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，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(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的綜合發(fā)展。

二來，企業(yè)隨時(shí)可以同院校、科研機(jī)構(gòu)展開合作形成合力，促進(jìn)人形機(jī)器人領(lǐng)域成果轉(zhuǎn)化。

而像日本、韓國(guó)仍主要是發(fā)展初期老牌企業(yè)為主，在此次報(bào)告中申請(qǐng)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(rèn)的是，技術(shù)發(fā)展在任何時(shí)期在任何領(lǐng)域，企業(yè)都發(fā)揮著關(guān)鍵推動(dòng)作用。

像傳統(tǒng)強(qiáng)國(guó)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(guó)內(nèi)的代表優(yōu)必選，成立之初就致力于人形機(jī)器人的落地應(yīng)用。這種模式起點(diǎn)高難度大，卻能同時(shí)實(shí)現(xiàn)技術(shù)迭代和場(chǎng)景落地，快速實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)價(jià)值。

在弗若斯特沙利文的報(bào)告中，優(yōu)必選是世界上極少數(shù)將集成多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器為關(guān)節(jié)的服務(wù)機(jī)器人在消費(fèi)市場(chǎng)進(jìn)行商業(yè)化的公司之一；世界上極少數(shù)實(shí)現(xiàn)多系列伺服驅(qū)動(dòng)器量產(chǎn)及實(shí)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(dòng)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(jī)器人第一股”。

最新的招股書顯示，在報(bào)告期內(nèi)，優(yōu)必選已服務(wù)全球50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，擁有900多家企業(yè)客戶，并已售出超76萬臺(tái)機(jī)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(xiàng)機(jī)器人及人工智能相關(guān)專利，其中超過380項(xiàng)為海外專利。

如此天時(shí)地利人和，中國(guó)在人形機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭才會(huì)如此迅猛。

在新一輪技術(shù)浪潮的當(dāng)下，中國(guó)與中國(guó)玩家的發(fā)展值得注目。

未來人形機(jī)器人，要看中國(guó)

人形機(jī)器人，代表著人類對(duì)科技的一種終級(jí)想象，始終備受矚目。

也就這最近短短幾年時(shí)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(bǔ)全人形機(jī)器人最后一塊拼圖。

量子位智庫(kù)曾預(yù)測(cè)，2030年左右仿生機(jī)器人（包含人形機(jī)器人在內(nèi)）行業(yè)會(huì)進(jìn)入成熟期。在此之后，產(chǎn)品能夠完成工業(yè)及產(chǎn)業(yè)級(jí)應(yīng)用，可以在非結(jié)構(gòu)性場(chǎng)景如家庭中使用，并進(jìn)一步拓展出新賽道及需求。

比如通用型機(jī)器人會(huì)更加火熱；比如，消費(fèi)級(jí)（toC）場(chǎng)景應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

但與此同時(shí)，行業(yè)技術(shù)壁壘也進(jìn)一步提高。

作為機(jī)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(yuǎn)比以往更甚。要想實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，遠(yuǎn)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(chǎng)景和市場(chǎng)。

這樣的條件，一言以蔽之，人形機(jī)器人的未來還是得看中國(guó)。

10月20日，工信部印發(fā)了《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。

除此之外，還提出了階段性目標(biāo)：

• 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。

11月2日，中國(guó)首家省級(jí)人形機(jī)器人創(chuàng)新中心在北京正式成立，擬開展通用人形機(jī)器人本體原型、人形機(jī)器人通用大模型等5大重點(diǎn)任務(wù)攻關(guān)，由小米、優(yōu)必選、京城機(jī)電共同持股，法定代表人為優(yōu)必選CTO熊友軍。

人形機(jī)器人“國(guó)家隊(duì)”呼之欲出，相關(guān)企業(yè)也有望獲得更多的發(fā)展機(jī)遇。

就像中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)陳丹針對(duì)報(bào)告內(nèi)容所提及的，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。

相信在人形機(jī)器人時(shí)代，中國(guó)將在全球的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)更重要的位置。