壹、機器人學發展的終極方向：人形機器人？

機器人從應用環境出發，可以分為兩大類，即工業機器人和服務機器人。工業機器人根據用途不同，大致可以分為焊接機器人、搬運機器人、噴漆機器人、塗膠機器人、裝配機器人、碼垛機器人、切割機器人、自動牽引車（AGV）機器人、凈室機器人等。而服務機器人則是除工業機器人之外的、用於非制造業並服務於人類的各種先進機器人，主要包括個人/家用服務機器人和專業服務機器人。其中，專業服務機器人主要包括：場地機器人、專業清潔機器人、醫用機器人、物流用途機器人、檢查和維護保養機器人、建築機器人、水下機器人，以及國防、營救和安全應用機器人等；個人/家用機器人主要包括：家庭作業機器人、娛樂休閑機器人、殘障輔助機器人、住宅安全和監視機器人等。

當前，人機交互的趨勢發生了巨大的變化，我們的命令要求越來越模糊，這對輸出的多樣化、真實化都提出了非常高的要求。另壹方面，從PC時代到手機時代，盡管都有長足的進步，但仍然不足以對壹個人進行定義和畫像，反過來，商業化的數據也很難定義到每個人。被動的交互遲早被主動的交互所取代。而出於人類對於人形天然的親切感，人機交互的消費中心壹定是人形機器人。在未來，人形機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，人形機器人在運動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壹個名叫機·丹尼爾的人形機器人，從外形來看，他和人類毫無區別。而“心智”上，其超強的記憶力，對環境的觀察能力，對歷史數據的處理和對事物的邏輯梳理能力，都遠超於壹般人類。現在，伴隨著人形機器人研發的深入和技術的叠代，我們正不斷趨近於類人化人形機器人時代。

1、中國人形機器人領域的“獨角獸”已高速提步

深圳市優必選科技有限公司（以下簡稱優必選）成立於2012年，是壹家集人工智能和人形機器人研發、平臺軟件開發運用及產品銷售為壹體的全球性高科技企業，優必選從人形機器人的核心源動力舵機研發起步，逐步推出了消費級人形機器人、商業人形機器人、智能家居機器人和積木系列機器人。短短幾年，企業估值已超過50億美元，被稱為目前中國人形機器人領域的“獨角獸”。如圖表1所示為優必選在近幾年發展過程中的大事記。

2、人形機器人已具備“人腦”

優必選主要生產兩種系列的產品，如圖表2所示，包括Alpha系列機器人和Jimu系列機器人。其中，Alpha系列機器人是壹種適用於教育和娛樂領域的、可編程的家庭人形機器人。他擁有控制精度十分強大的舵機系統，兼具PC端3D可視化動作編程功能和移動端回讀功能，可通過Alpha APP進行操作。特別是Alpha系列機器人中Alpha2，其使用安卓操作系統，它可以作為個人助理打電話、幫助閱讀和發送郵件，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行瑜伽教學。可以說Alpha2是壹款具有“人腦”的智能機器人。同時，Alpha2內置20個舵機，可實現更加多樣化的動作，這也是目前市場上其他消費機器人所無法比擬的。而Jimu系列機器人是壹種擁有獨有的舵機系統，憑借全新的交互系統設計，用戶可以自己動手搭建專屬於自己的會動的Jimu機器人，並通過蘋果或安卓設備進行編程，完成各種創意動作，發揮無限創造力。此外，通過Jimu機器人的APP，玩家可以與全世界的積木愛好者分享無限創意。

另外，從圖表2還可以看出，Alpha系列機器人的形狀主要為人形造型，多屬於娛樂類機器人；而Jimu系列機器人的形狀主要為動物造型，多屬於益智類機器人。

二、優必選：5年，120件專利

以下以申請人為“深圳市優必選科技有限公司”進行專利檢索，截止2017年04月10日，全球優必選公司的專利申請共計120項，其中發明專利34件，實用新型專利49件，外觀設計專利37件。

1、持續投入，不斷布局

從圖表3來看，優必選從2013年開始至2016年，專利申請的數量逐年上升，尤其在2016年，專利的申請數量呈直線上升。其主要原因在於優必選歷經五年的研發以及累計投入超過五千萬人民幣的資金後，先後推出了型號為Alpha 1s、Alpha1 Pro和Alpha 2的Alpha系列機器人以及Jimu系列機器人。隨著技術的不斷研發和產品的不斷更新換代，專利申請的數量自然也逐年增加。

另外，從圖表3還可以看出，優必選在2013年至2016年間的專利申請類型中，發明專利的申請數量也逐年增加，這也體現出優必選的研發實力不斷增強，企業的技術保護意識不斷加強。

2、技術研發相對聚焦

如圖表4所示，2013年至2016年間，優必選申請的發明和實用新型專利的IPC分類排名。其中，分類號為A63H：玩具，如陀螺、玩偶、滾鐵環、積木；和分類號為B25J：機械手；裝有操縱裝置的容器的專利數量最多，如此可以體現出，優必選研發的技術大多集中在此，因此該類技術也占據了優必選的發明專利和實用新型專利申請總量的五成以上。

根據優必選現有銷售的Alpha機器人和Jimu機器人兩大系列產品，其最近申請的專利也多涉及與Alpha機器人和Jimu機器人均相關的舵機技術以及與Jimu機器人相關的玩具搭建技術。

三、優必選的產品與專利

1、Alpha系列機器人與相關專利

Alpha系列機器人包括Alpha 1s、Alpha 1 Pro和Alpha 2三款機器人。其中，Alpha 1s是壹臺身高僅有40厘米的機器人，該產品的定位是家庭娛樂。Alpha 1 Pro則是壹款娛樂教育智能機器人，集娛樂/教育於壹體的機器人。其采用了全新升級設計，機身采用了高品質ABS磨砂面，防磨耐用，更多的外殼保護，更加符合人體工程學設計；新增緊急停止按鈕，多角度、多方位保護；全新電池設計，方便電池拆卸，更耐用。而Alpha 2則是壹款在語言處理及機器視覺等人工智能技術方面都有了極大改進的機器人。

如圖表5所示，優必選從2013開始即針對Alpha系列機器人的相關技術進行專利申請，可見優必選已經提前對Alpha系列機器人相關技術的專利進行布局，企業對知識產權的意識較強。

從圖表5還可以看出，優必選分別從外形、部件、控制方法以及使用場合分別申請專利對Alpha系列機器人相關的技術進行保護。而且從優必選公開的外觀專利來看，其未來可能會有壹款型號為Alpha 1P的機器人面世。

2、Jimu系列機器人與相關專利

優必選在2016年推出新產品Jimu機器人，Jimu機器人是壹款可以讓孩子像玩樂高壹樣搭建會動的長頸鹿、大象、獅子等的益智類機器人。對於特立獨行及有個性有想法的消費者而言，Jimu機器人可以幫消費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，優必選針對Jimu系列機器人的專利在2015年即開始申請，可見優必選在Jimu系列機器人的產品上之前已經對涉及到Jimu系列機器人相關的技術進行了專利的布局。

從圖表6可以看出，優必選主要針對每款Jimu機器人進行外觀設計申請，並對Jimu機器人組裝用的玩具搭建元件、關節部件和控制部件進行發明專利和實用新型專利的申請，基本上做到對Jimu機器人進行全方位的專利保護。

3、舵機與相關專利

Alpha系列機器人擁有仿人類骨骼的舵機關節。這個重要組成部分被優必選團隊公認為是最大的技術難關。有了這壹系統，機器人便能完成高精度的動作，舞蹈、執行簡單任務都不在話下。Jimu系列機器人，則類似樂高壹樣寓教於樂的DIY積木機器人，其同樣在搭建過程中使用到多個舵機，從而使得完成搭建後的Jimu系列機器人的各個關節具有控制精度高和動作靈活等的優點。無論是Alpha系列機器人，還是Jimu系列機器人，都能夠實現活靈活現地模仿人類的動作，其必不可少的均是舵機的設計。

如圖表7所示為優必選設計的舵機，其內置MCU系統，含有伺服控制系統，行星減速系統，傳感反饋系統，直流驅動系統；自主改進PID算法，扭矩大，體積小，控制進度高。而且該舵機的關鍵指標如“扭力/體積”值、控制精度均優於日韓歐美的同類產品，價格卻不到其三分之壹。是壹款在參數、性能方面不輸日韓歐美等壹流公司但性價比更有優勢的產品。

如圖表8所列舉為優必選近幾年針對舵機產品申請的部分專利。

從圖表8可以看出，優必選針對舵機申請的專利主要集中在最近的2014年至2016年，且申請數量明顯逐漸增加。可見，企業也已經意識到作為Alpha系列機器人和Jimu系列機器人共同的核心部件的舵機對於企業來說是越來越重要。

此外，從圖表8中還可以看出，優必選從2014年申請舵機相關的專利為3項，到2015年申請舵機相關的專利為4項，再到2016年申請舵機相關的專利為11項。其中，在2014年中，優必選主要針對舵機的控制方法、舵機的走線和舵機裝配的壹致性等但技術點進行專利申請，例如，申請號為CN201410009359.5的專利主要保護的技術為舵機的控制方法，申請號為CN201420481202.8的專利主要保護的技術為舵機裝配的壹致性，申請號為CN201420481246.0的專利主要保護的技術則為舵機的走線。在2015年中，優必選主要針對舵機具體應用到機器人上是否方便裝拆的相關技術進行申請專利，例如申請號為CN201520516530.1、CN201520793224.2和CN201520793224.2的專利保護的技術主要是舵機應用到機器人上時是否易於上手，容易裝拆操作，並且開始針對設計到舵機的檢測技術的專利申請，例如申請號為CN201520792714.0的專利保護的技術則為舵機電流檢測電路。在2016年中，優必選主要針對舵機進壹步的改進方案進行申請專利，例如申請號為CN201610544019.1的專利保護的技術是對舵機控制方法的改進，申請號為CN201610310763.5的專利保護的技術是對舵機性能的檢測，申請號為CN201610665976.X的專利保護的技術是對舵機功能多樣化的改進，申請號為CN201620901005.6的專利保護的技術是對舵機裝拆過程中避免出現部件位移的改進等。

從上述分析的優必選2014年至2016年的申請的專利技術中，可以明顯的看到涉及舵機的相關技術的發展趨勢為：針對舵機某壹個部件或結構的技術點改進→針對舵機應用到機器人上時與機器人的其余部件配合的技術點改進→應用到機器人後會出現問題並針對解決該出現的問題技術點改進。顯然，優必選針對舵機申請的專利的技術是隨著舵機或機器人產品上市後的根據市場反饋的情況以及出現的問題進行改進的，且舵機相關技術有著明顯的更新換代趨勢，舵機涉及到的技術也越來越與市場消費者的需求相互關聯。

四、總結

• 作者：深圳中一聯合知識產權代理有限公司，專利四部主管，資深專利代理人 王宇聰
• 指導老師：深圳中一聯合知識產權代理有限公司國際事業部總監，資深專利代理人 官建紅
• 原創聲明：本文為深圳中一聯合知識產權代理有限公司專業人員的原創分析文章。轉載此文章須經權利人同意，並附上出處與作者信息。