機(jī)器人學(xué)發(fā)展的終極方向：人形機(jī)器人？

機(jī)器人從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，可以分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人根據(jù)用途不同，大致可以分為焊接機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、涂膠機(jī)器人、裝配機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、切割機(jī)器人、自動(dòng)牽引車（AGV）機(jī)器人、凈室機(jī)器人等。而服務(wù)機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，主要包括個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人和專業(yè)服務(wù)機(jī)器人。其中，專業(yè)服務(wù)機(jī)器人主要包括：場(chǎng)地機(jī)器人、專業(yè)清潔機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、物流用途機(jī)器人、檢查和維護(hù)保養(yǎng)機(jī)器人、建筑機(jī)器人、水下機(jī)器人，以及國防、營(yíng)救和安全應(yīng)用機(jī)器人等；個(gè)人/家用機(jī)器人主要包括：家庭作業(yè)機(jī)器人、娛樂休閑機(jī)器人、殘障輔助機(jī)器人、住宅安全和監(jiān)視機(jī)器人等。

當(dāng)前，人機(jī)交互的趨勢(shì)發(fā)生了巨大的變化，我們的命令要求越來越模糊，這對(duì)輸出的多樣化、真實(shí)化都提出了非常高的要求。另一方面，從PC時(shí)代到手機(jī)時(shí)代，盡管都有長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍然不足以對(duì)一個(gè)人進(jìn)行定義和畫像，反過來，商業(yè)化的數(shù)據(jù)也很難定義到每個(gè)人。被動(dòng)的交互遲早被主動(dòng)的交互所取代。而出于人類對(duì)于人形天然的親切感，人機(jī)交互的消費(fèi)中心一定是人形機(jī)器人。在未來，人形機(jī)器人將融入家庭被視為家庭成員，大家無償付出、坦承交流、相互信任。在未來，人形機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)控制和人工智能上將無限接近人。

著名科幻作家艾薩克阿西莫夫曾在基地系列中塑造了一個(gè)名叫機(jī)·丹尼爾的人形機(jī)器人，從外形來看，他和人類毫無區(qū)別。而“心智”上，其超強(qiáng)的記憶力，對(duì)環(huán)境的觀察能力，對(duì)歷史數(shù)據(jù)的處理和對(duì)事物的邏輯梳理能力，都遠(yuǎn)超于一般人類。現(xiàn)在，伴隨著人形機(jī)器人研發(fā)的深入和技術(shù)的迭代，我們正不斷趨近于類人化人形機(jī)器人時(shí)代。

1、中國人形機(jī)器人領(lǐng)域的“獨(dú)角獸”已高速提步

深圳市優(yōu)必選科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱優(yōu)必選）成立于2012年，是一家集人工智能和人形機(jī)器人研發(fā)、平臺(tái)軟件開發(fā)運(yùn)用及產(chǎn)品銷售為一體的全球性高科技企業(yè)，優(yōu)必選從人形機(jī)器人的核心源動(dòng)力舵機(jī)研發(fā)起步，逐步推出了消費(fèi)級(jí)人形機(jī)器人、商業(yè)人形機(jī)器人、智能家居機(jī)器人和積木系列機(jī)器人。短短幾年，企業(yè)估值已超過50億美元，被稱為目前中國人形機(jī)器人領(lǐng)域的“獨(dú)角獸”。如圖表1所示為優(yōu)必選在近幾年發(fā)展過程中的大事記。

2、人形機(jī)器人已具備“人腦”

優(yōu)必選主要生產(chǎn)兩種系列的產(chǎn)品，如圖表2所示，包括Alpha系列機(jī)器人和Jimu系列機(jī)器人。其中，Alpha系列機(jī)器人是一種適用于教育和娛樂領(lǐng)域的、可編程的家庭人形機(jī)器人。他擁有控制精度十分強(qiáng)大的舵機(jī)系統(tǒng)，兼具PC端3D可視化動(dòng)作編程功能和移動(dòng)端回讀功能，可通過Alpha APP進(jìn)行操作。特別是Alpha系列機(jī)器人中Alpha2，其使用安卓操作系統(tǒng)，它可以作為個(gè)人助理打電話、幫助閱讀和發(fā)送郵件，還能給小朋友講故事、唱歌跳舞，甚至還可以作為瑜伽老師進(jìn)行瑜伽教學(xué)。可以說Alpha2是一款具有“人腦”的智能機(jī)器人。同時(shí)，Alpha2內(nèi)置20個(gè)舵機(jī)，可實(shí)現(xiàn)更加多樣化的動(dòng)作，這也是目前市場(chǎng)上其他消費(fèi)機(jī)器人所無法比擬的。而Jimu系列機(jī)器人是一種擁有獨(dú)有的舵機(jī)系統(tǒng)，憑借全新的交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用戶可以自己動(dòng)手搭建專屬于自己的會(huì)動(dòng)的Jimu機(jī)器人，并通過蘋果或安卓設(shè)備進(jìn)行編程，完成各種創(chuàng)意動(dòng)作，發(fā)揮無限創(chuàng)造力。此外，通過Jimu機(jī)器人的APP，玩家可以與全世界的積木愛好者分享無限創(chuàng)意。

另外，從圖表2還可以看出，Alpha系列機(jī)器人的形狀主要為人形造型，多屬于娛樂類機(jī)器人；而Jimu系列機(jī)器人的形狀主要為動(dòng)物造型，多屬于益智類機(jī)器人。

優(yōu)必選：5年，120件專利

以下以申請(qǐng)人為“深圳市優(yōu)必選科技有限公司”進(jìn)行專利檢索，截止2017年04月10日，全球優(yōu)必選公司的專利申請(qǐng)共計(jì)120項(xiàng)，其中發(fā)明專利34件，實(shí)用新型專利49件，外觀設(shè)計(jì)專利37件。

1、持續(xù)投入，不斷布局

從圖表3來看，優(yōu)必選從2013年開始至2016年，專利申請(qǐng)的數(shù)量逐年上升，尤其在2016年，專利的申請(qǐng)數(shù)量呈直線上升。其主要原因在于優(yōu)必選歷經(jīng)五年的研發(fā)以及累計(jì)投入超過五千萬人民幣的資金后，先后推出了型號(hào)為Alpha 1s、Alpha1 Pro和Alpha 2的Alpha系列機(jī)器人以及Jimu系列機(jī)器人。隨著技術(shù)的不斷研發(fā)和產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，專利申請(qǐng)的數(shù)量自然也逐年增加。

另外，從圖表3還可以看出，優(yōu)必選在2013年至2016年間的專利申請(qǐng)類型中，發(fā)明專利的申請(qǐng)數(shù)量也逐年增加，這也體現(xiàn)出優(yōu)必選的研發(fā)實(shí)力不斷增強(qiáng)，企業(yè)的技術(shù)保護(hù)意識(shí)不斷加強(qiáng)。

2、技術(shù)研發(fā)相對(duì)聚焦

如圖表4所示，2013年至2016年間，優(yōu)必選申請(qǐng)的發(fā)明和實(shí)用新型專利的IPC分類排名。其中，分類號(hào)為A63H：玩具，如陀螺、玩偶、滾鐵環(huán)、積木；和分類號(hào)為B25J：機(jī)械手；裝有操縱裝置的容器的專利數(shù)量最多，如此可以體現(xiàn)出，優(yōu)必選研發(fā)的技術(shù)大多集中在此，因此該類技術(shù)也占據(jù)了優(yōu)必選的發(fā)明專利和實(shí)用新型專利申請(qǐng)總量的五成以上。

根據(jù)優(yōu)必選現(xiàn)有銷售的Alpha機(jī)器人和Jimu機(jī)器人兩大系列產(chǎn)品，其最近申請(qǐng)的專利也多涉及與Alpha機(jī)器人和Jimu機(jī)器人均相關(guān)的舵機(jī)技術(shù)以及與Jimu機(jī)器人相關(guān)的玩具搭建技術(shù)。

優(yōu)必選的產(chǎn)品與專利

1、Alpha系列機(jī)器人與相關(guān)專利

Alpha系列機(jī)器人包括Alpha 1s、Alpha 1 Pro和Alpha 2三款機(jī)器人。其中，Alpha 1s是一臺(tái)身高僅有40厘米的機(jī)器人，該產(chǎn)品的定位是家庭娛樂。Alpha 1 Pro則是一款?yuàn)蕵方逃悄軝C(jī)器人，集娛樂/教育于一體的機(jī)器人。其采用了全新升級(jí)設(shè)計(jì)，機(jī)身采用了高品質(zhì)ABS磨砂面，防磨耐用，更多的外殼保護(hù)，更加符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)；新增緊急停止按鈕，多角度、多方位保護(hù)；全新電池設(shè)計(jì)，方便電池拆卸，更耐用。而Alpha 2則是一款在語言處理及機(jī)器視覺等人工智能技術(shù)方面都有了極大改進(jìn)的機(jī)器人。

如圖表5所示，優(yōu)必選從2013開始即針對(duì)Alpha系列機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行專利申請(qǐng)，可見優(yōu)必選已經(jīng)提前對(duì)Alpha系列機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的專利進(jìn)行布局，企業(yè)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意識(shí)較強(qiáng)。

從圖表5還可以看出，優(yōu)必選分別從外形、部件、控制方法以及使用場(chǎng)合分別申請(qǐng)專利對(duì)Alpha系列機(jī)器人相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。而且從優(yōu)必選公開的外觀專利來看，其未來可能會(huì)有一款型號(hào)為Alpha 1P的機(jī)器人面世。

2、Jimu系列機(jī)器人與相關(guān)專利

優(yōu)必選在2016年推出新產(chǎn)品Jimu機(jī)器人，Jimu機(jī)器人是一款可以讓孩子像玩樂高一樣搭建會(huì)動(dòng)的長(zhǎng)頸鹿、大象、獅子等的益智類機(jī)器人。對(duì)于特立獨(dú)行及有個(gè)性有想法的消費(fèi)者而言，Jimu機(jī)器人可以幫消費(fèi)者打破固有的思維方式，完成任何天馬行空的想法。

從圖表6所示可知，優(yōu)必選針對(duì)Jimu系列機(jī)器人的專利在2015年即開始申請(qǐng)，可見優(yōu)必選在Jimu系列機(jī)器人的產(chǎn)品上之前已經(jīng)對(duì)涉及到Jimu系列機(jī)器人相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行了專利的布局。

從圖表6可以看出，優(yōu)必選主要針對(duì)每款Jimu機(jī)器人進(jìn)行外觀設(shè)計(jì)申請(qǐng)，并對(duì)Jimu機(jī)器人組裝用的玩具搭建元件、關(guān)節(jié)部件和控制部件進(jìn)行發(fā)明專利和實(shí)用新型專利的申請(qǐng)，基本上做到對(duì)Jimu機(jī)器人進(jìn)行全方位的專利保護(hù)。

3、舵機(jī)與相關(guān)專利

Alpha系列機(jī)器人擁有仿人類骨骼的舵機(jī)關(guān)節(jié)。這個(gè)重要組成部分被優(yōu)必選團(tuán)隊(duì)公認(rèn)為是最大的技術(shù)難關(guān)。有了這一系統(tǒng)，機(jī)器人便能完成高精度的動(dòng)作，舞蹈、執(zhí)行簡(jiǎn)單任務(wù)都不在話下。Jimu系列機(jī)器人，則類似樂高一樣寓教于樂的DIY積木機(jī)器人，其同樣在搭建過程中使用到多個(gè)舵機(jī)，從而使得完成搭建后的Jimu系列機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)具有控制精度高和動(dòng)作靈活等的優(yōu)點(diǎn)。無論是Alpha系列機(jī)器人，還是Jimu系列機(jī)器人，都能夠?qū)崿F(xiàn)活靈活現(xiàn)地模仿人類的動(dòng)作，其必不可少的均是舵機(jī)的設(shè)計(jì)。

如圖表7所示為優(yōu)必選設(shè)計(jì)的舵機(jī)，其內(nèi)置MCU系統(tǒng)，含有伺服控制系統(tǒng)，行星減速系統(tǒng)，傳感反饋系統(tǒng)，直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；自主改進(jìn)PID算法，扭矩大，體積小，控制進(jìn)度高。而且該舵機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)如“扭力/體積”值、控制精度均優(yōu)于日韓歐美的同類產(chǎn)品，價(jià)格卻不到其三分之一。是一款在參數(shù)、性能方面不輸日韓歐美等一流公司但性價(jià)比更有優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。

如圖表8所列舉為優(yōu)必選近幾年針對(duì)舵機(jī)產(chǎn)品申請(qǐng)的部分專利。

從圖表8可以看出，優(yōu)必選針對(duì)舵機(jī)申請(qǐng)的專利主要集中在最近的2014年至2016年，且申請(qǐng)數(shù)量明顯逐漸增加。可見，企業(yè)也已經(jīng)意識(shí)到作為Alpha系列機(jī)器人和Jimu系列機(jī)器人共同的核心部件的舵機(jī)對(duì)于企業(yè)來說是越來越重要。

此外，從圖表8中還可以看出，優(yōu)必選從2014年申請(qǐng)舵機(jī)相關(guān)的專利為3項(xiàng)，到2015年申請(qǐng)舵機(jī)相關(guān)的專利為4項(xiàng)，再到2016年申請(qǐng)舵機(jī)相關(guān)的專利為11項(xiàng)。其中，在2014年中，優(yōu)必選主要針對(duì)舵機(jī)的控制方法、舵機(jī)的走線和舵機(jī)裝配的一致性等但技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行專利申請(qǐng)，例如，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410009359.5的專利主要保護(hù)的技術(shù)為舵機(jī)的控制方法，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201420481202.8的專利主要保護(hù)的技術(shù)為舵機(jī)裝配的一致性，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201420481246.0的專利主要保護(hù)的技術(shù)則為舵機(jī)的走線。在2015年中，優(yōu)必選主要針對(duì)舵機(jī)具體應(yīng)用到機(jī)器人上是否方便裝拆的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行申請(qǐng)專利，例如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201520516530.1、CN201520793224.2和CN201520793224.2的專利保護(hù)的技術(shù)主要是舵機(jī)應(yīng)用到機(jī)器人上時(shí)是否易于上手，容易裝拆操作，并且開始針對(duì)設(shè)計(jì)到舵機(jī)的檢測(cè)技術(shù)的專利申請(qǐng)，例如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201520792714.0的專利保護(hù)的技術(shù)則為舵機(jī)電流檢測(cè)電路。在2016年中，優(yōu)必選主要針對(duì)舵機(jī)進(jìn)一步的改進(jìn)方案進(jìn)行申請(qǐng)專利，例如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201610544019.1的專利保護(hù)的技術(shù)是對(duì)舵機(jī)控制方法的改進(jìn)，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201610310763.5的專利保護(hù)的技術(shù)是對(duì)舵機(jī)性能的檢測(cè)，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201610665976.X的專利保護(hù)的技術(shù)是對(duì)舵機(jī)功能多樣化的改進(jìn)，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201620901005.6的專利保護(hù)的技術(shù)是對(duì)舵機(jī)裝拆過程中避免出現(xiàn)部件位移的改進(jìn)等。

從上述分析的優(yōu)必選2014年至2016年的申請(qǐng)的專利技術(shù)中，可以明顯的看到涉及舵機(jī)的相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為：針對(duì)舵機(jī)某一個(gè)部件或結(jié)構(gòu)的技術(shù)點(diǎn)改進(jìn)→針對(duì)舵機(jī)應(yīng)用到機(jī)器人上時(shí)與機(jī)器人的其余部件配合的技術(shù)點(diǎn)改進(jìn)→應(yīng)用到機(jī)器人后會(huì)出現(xiàn)問題并針對(duì)解決該出現(xiàn)的問題技術(shù)點(diǎn)改進(jìn)。顯然，優(yōu)必選針對(duì)舵機(jī)申請(qǐng)的專利的技術(shù)是隨著舵機(jī)或機(jī)器人產(chǎn)品上市后的根據(jù)市場(chǎng)反饋的情況以及出現(xiàn)的問題進(jìn)行改進(jìn)的，且舵機(jī)相關(guān)技術(shù)有著明顯的更新?lián)Q代趨勢(shì)，舵機(jī)涉及到的技術(shù)也越來越與市場(chǎng)消費(fèi)者的需求相互關(guān)聯(lián)。

總結(jié)

優(yōu)必選所生產(chǎn)的Alpha系列機(jī)器人和Jimu系列機(jī)器人之所以具有如此靈活的關(guān)節(jié)，必不可缺少的是舵機(jī)，顯然，舵機(jī)技術(shù)為機(jī)器人設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。而優(yōu)必選的舵機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)如“扭力/體積”并未在已經(jīng)公開的專利中體現(xiàn)。當(dāng)然，不排除相關(guān)的專利還未公開。對(duì)此，還是需要建議優(yōu)必選針對(duì)舵機(jī)，特別是涉及到“扭力/體積”性能的技術(shù)申請(qǐng)更多的專利，形成專利池以更加全面地對(duì)核心技術(shù)形成專利保護(hù)，提升在機(jī)器人市場(chǎng)上，特別是舵機(jī)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。

優(yōu)必選在專利上的布局情況，對(duì)同行或者其他企業(yè)來說具有一定的借鑒意義，就是如何在自己核心技術(shù)上進(jìn)行專利布局，提升產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力。

• 作者：深圳中一聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司，專利四部主管，資深專利代理人 王宇聰

• 指導(dǎo)老師：深圳中一聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司國際事業(yè)部總監(jiān)，資深專利代理人 官建紅

• 原創(chuàng)聲明：本文為深圳中一聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司專業(yè)人員的原創(chuàng)分析文章。轉(zhuǎn)載此文章須經(jīng)權(quán)利人同意，并附上出處與作者信息。

您也可以關(guān)注我們的官方微信公眾號(hào)（ID：ctoutiao），給您更多好看的內(nèi)容。