中國在人形機器人領(lǐng)域通過深耕技術(shù)、強化專利布局、借助政策扶持等多重舉措，實現(xiàn)了從追趕到領(lǐng)跑的跨越式發(fā)展。

隨著全球科技的迅猛發(fā)展，人形機器人作為自動化及智能化的重要代表，在各個行業(yè)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。早在2023年，由人民網(wǎng)研究院發(fā)布的《人形機器人技術(shù)專利分析報告》顯示，中國在人形機器人領(lǐng)域的專利申請數(shù)量已居全球首位，有效專利數(shù)量上也處于領(lǐng)先地位。這不僅是中國科技實力提升的體現(xiàn)，更為相關(guān)企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了充足的保障。

專利領(lǐng)先與技術(shù)創(chuàng)新雙驅(qū)動

人形機器人作為現(xiàn)代科技的集大成者，融合了機械、電氣、材料、傳感、控制以及人工智能等多學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)，是衡量一個國家高科技綜合水平的重要標(biāo)志。因其具有高度復(fù)雜性和多學(xué)科交叉特性，研發(fā)周期漫長且投入資金巨大，持續(xù)的研發(fā)投入與深厚的技術(shù)積累成為商業(yè)化的主要準(zhǔn)入門檻。這使得眾多初創(chuàng)公司難以涉足這一競爭激烈的市場，唯有具備雄厚技術(shù)底蘊和強大資金實力的企業(yè)方能在市場中嶄露頭角。

人形機器人的開發(fā)是一項極為復(fù)雜且艱巨的系統(tǒng)性工程，其涉及機械工程、電子技術(shù)、人工智能、材料科學(xué)等多個技術(shù)領(lǐng)域的協(xié)同作業(yè)。各領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)不僅展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，同時也面臨諸多挑戰(zhàn)。

愛布（上海）人工智能科技有限公司創(chuàng)新研發(fā)的EA-II 外骨骼康復(fù)機器人。

機械結(jié)構(gòu)：人形機器人需秉持仿生學(xué)設(shè)計理念，其關(guān)節(jié)和運動方式必須模擬人類生物結(jié)構(gòu)。為達(dá)成這一目標(biāo)，研發(fā)團隊需持續(xù)優(yōu)化關(guān)節(jié)設(shè)計和步態(tài)控制，以保障機器人運動的靈活性與穩(wěn)定性。這一過程需要大量試驗與反復(fù)調(diào)整，可能導(dǎo)致高昂的研發(fā)成本和較長的項目周期。

電氣和材料技術(shù)：輕質(zhì)高強度材料在人形機器人中的應(yīng)用是提升其性能的關(guān)鍵，這既關(guān)乎機器人的運動能力，也影響其續(xù)航能力。隨著電池技術(shù)的發(fā)展，高效能電池的研發(fā)成為人形機器人持續(xù)改進(jìn)的重要方向。在這一領(lǐng)域，材料科學(xué)的進(jìn)步促使機器人在性能與成本之間實現(xiàn)更好的平衡。

傳感器技術(shù)：傳感器技術(shù)的發(fā)展使人形機器人能夠?qū)崟r感知外部環(huán)境，涵蓋視覺傳感器、觸覺傳感器和聲音傳感器等。借助這些傳感器，機器人能夠理解并響應(yīng)環(huán)境變化，進(jìn)而做出相應(yīng)決策。這一過程需要強大的數(shù)據(jù)處理能力和算法支持，以確保機器人的智能化水平。

控制系統(tǒng)：實現(xiàn)多個傳感器數(shù)據(jù)的融合與處理，以及對機器人運動的精準(zhǔn)控制，是人形機器人設(shè)計的又一關(guān)鍵挑戰(zhàn)。高效的控制算法是實現(xiàn)機器人自我平衡、路徑規(guī)劃和避障功能的基礎(chǔ)。近年來，深度學(xué)習(xí)等先進(jìn)算法的應(yīng)用賦予機器人更高的智能水平，但也對計算能力提出了更高要求。

盡管技術(shù)不斷進(jìn)步，人形機器人的運動能力、穩(wěn)定性和智能化水平的提升均需長期研究和大量資金投入。如前所述，只有那些在技術(shù)上積累深厚資源，且在資金上擁有強大后盾的企業(yè)，才能在這一高度專業(yè)化的市場中取得成功。

專利作為企業(yè)在市場競爭中的關(guān)鍵資產(chǎn)，直接影響企業(yè)的市場份額和技術(shù)創(chuàng)新能力。以優(yōu)必選為例，其在人形機器人領(lǐng)域憑借763件有效專利儲備量（數(shù)據(jù)截至2023年5月31日），超越索尼、達(dá)閥、精工愛普生等一眾外國企業(yè)，位居全球首位，彰顯了中國企業(yè)在全球人形機器人行業(yè)的穩(wěn)固地位。截至2024年12月31日，優(yōu)必選共持有2680件授權(quán)專利，其中海外專利484件，發(fā)明專利占比57.87%。同時，清華大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校也在人形機器人技術(shù)研發(fā)上深入鉆研，有效專利儲備量已頗具規(guī)模。這些專利的積累不僅為我國人形機器人產(chǎn)業(yè)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，也為相關(guān)企業(yè)進(jìn)軍國際市場創(chuàng)造了良好條件。

通過專利保護(hù)，企業(yè)能夠維護(hù)自身技術(shù)優(yōu)勢，在激烈的市場競爭中保持領(lǐng)先。此外，專利授權(quán)和知識轉(zhuǎn)讓也是企業(yè)實現(xiàn)收益的重要途徑。例如，企業(yè)可將技術(shù)授權(quán)給其他公司，獲取經(jīng)濟回報的同時擴大市場影響力。在人形機器人領(lǐng)域，中國的專利布局優(yōu)勢顯著，尤其是近年來，中國企業(yè)在關(guān)節(jié)控制、動力系統(tǒng)、傳感器等多個技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域不斷突破。這些技術(shù)創(chuàng)新豐富了中國的人形機器人產(chǎn)品線，提升了市場競爭力，助力企業(yè)更好地應(yīng)對國際競爭。

具體來說，中國在人形機器人領(lǐng)域的專利布局主要聚焦于以下幾個方面：

動力系統(tǒng)與控制技術(shù)

動力系統(tǒng)是人形機器人功能實現(xiàn)的核心技術(shù)，涉及電機、伺服系統(tǒng)等多個方面。通過合理的專利布局，企業(yè)能夠保護(hù)其獨特設(shè)計，防范競爭對手的模仿。2020年，優(yōu)必選提出一種機器人的運動控制方法，通過預(yù)設(shè)姿態(tài)角反饋值以及零力矩點測量值計算機器人的末端關(guān)節(jié)的力矩的補償值，相較于僅通過姿態(tài)角反饋值計算，提高了力矩補償值的準(zhǔn)確度。同時，采用自抗擾控制器計算機器人本體的零力矩點的期望值，可補償預(yù)設(shè)姿態(tài)角測量值的擾動誤差，提高了輸出的零力矩點期望值的準(zhǔn)確度，從而提升了機器人步態(tài)控制的精準(zhǔn)度。

傳感器和感知技術(shù)

隨著人工智能和機器學(xué)習(xí)的發(fā)展，傳感器技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯，相關(guān)專利申請能有效提升企業(yè)在智能領(lǐng)域的競爭力。2023年，中國石油大學(xué)（華東）提出一種柔性壓力傳感器，該傳感器包括從上至下依次貼合設(shè)置的PI薄膜層、CMCS/MXene海綿層、電極層和PET薄膜層，具有簡易的高性能敏感層和柔性可穿戴的特點，在運動檢測、手勢識別、觸覺感知和電子皮膚等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

算法與軟件開發(fā)

在機器人智能化進(jìn)程中，算法的優(yōu)化和軟件的開發(fā)同樣至關(guān)重要。有效的專利保護(hù)有助于企業(yè)提升在智能化領(lǐng)域的市場地位。2021年，優(yōu)必選提出一種機器人運動分析方法，通過深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行正運動學(xué)和逆動力學(xué)分析，有效降低了計算復(fù)雜度，提升了機器人運動分析模型和逆動力學(xué)分析模型的構(gòu)建效率。

需求推動中國人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展

近年來，我國陸續(xù)出臺多項政策，旨在促進(jìn)人形機器人及相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展。2023年，工信部發(fā)布的《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》明確了未來人形機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向與重點，鼓勵企業(yè)加大技術(shù)創(chuàng)新力度，推動相關(guān)技術(shù)在實際場景中的應(yīng)用。政策的逐步落地，為企業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展?fàn)I造了良好的生態(tài)環(huán)境。在政策引導(dǎo)下，企業(yè)在核心技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)流程優(yōu)化方面不斷發(fā)力。例如，優(yōu)必選已在研發(fā)上投入超過11年時間，擁有全棧式技術(shù)儲備，涵蓋機器人多個核心技術(shù)領(lǐng)域。這不僅增強了企業(yè)的市場競爭力，也為整個行業(yè)發(fā)展注入了新活力。國家層面的政策支持為人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了強勁動力。另外，2023年，由工業(yè)和信息化部等17個部門聯(lián)合印發(fā)的《“機器人+”應(yīng)用行動實施方案》明確了機器人行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)和重點。這些政策的出臺，不僅為行業(yè)發(fā)展提供了方向指引，也為企業(yè)提供了資金和技術(shù)支持。

市場的潛在需求也為人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了機遇。根據(jù)高盛預(yù)測，在技術(shù)取得革命性突破的情況下，2025年至2035年期間，人形機器人銷量可能呈現(xiàn)出復(fù)合年均增長率達(dá)94%的驚人增速。2035年，人形機器人市場規(guī)模有望達(dá)到1540億美元。這一巨大市場不僅吸引了國內(nèi)企業(yè)的投入，也引發(fā)了國際科技巨頭的關(guān)注，小米、特斯拉等公司紛紛加速布局人形機器人領(lǐng)域，展現(xiàn)出強烈的市場信心。在多個應(yīng)用領(lǐng)域，人形機器人具備廣闊的市場前景。無論是工業(yè)制造、商用服務(wù)還是家庭陪伴領(lǐng)域，人形機器人都展現(xiàn)出強大功能與應(yīng)用潛力。

人形機器人Rollin' Justin

技術(shù)創(chuàng)新與合作推動競爭力提升

人形機器人市場的快速發(fā)展吸引了眾多企業(yè)積極參與。在競爭日益激烈的市場環(huán)境中，企業(yè)要脫穎而出，關(guān)鍵在于前瞻性的市場布局與持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新。

人形機器人的研發(fā)過程復(fù)雜，這要求企業(yè)在技術(shù)研發(fā)方面需要持續(xù)投入。企業(yè)在技術(shù)研發(fā)過程中，不僅要注重核心技術(shù)突破，還需密切關(guān)注市場需求變化。通過市場調(diào)研和用戶反饋，企業(yè)能夠及時調(diào)整研發(fā)方向，更好地把握行業(yè)動態(tài)。例如，若市場對人形機器人的情感交互需求逐漸增加，企業(yè)可加大在情感識別和自然語言處理等技術(shù)領(lǐng)域的投入，以滿足消費者期望。這種靈活應(yīng)變能力使企業(yè)在技術(shù)迭代中保持領(lǐng)先地位，迎合市場需求變化。

在技術(shù)創(chuàng)新過程中，產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同合作至關(guān)重要。隨著人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，越來越多的企業(yè)和科研機構(gòu)認(rèn)識到聯(lián)合創(chuàng)新的重要性。人形機器人技術(shù)的快速迭代催生了“開放創(chuàng)新2.0”范式，其本質(zhì)在于通過產(chǎn)學(xué)研深度協(xié)同重構(gòu)知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造與共享機制。上海市人形機器人創(chuàng)新孵化器以人形機器人整機研發(fā)和生產(chǎn)為主攻方向，引進(jìn)頂尖科學(xué)家，建設(shè)“科學(xué)家工作室（社區(qū)）”和“機器人研發(fā)平臺和測試場”，為這一未來產(chǎn)業(yè)核心組件的初創(chuàng)企業(yè)和團隊交流合作搭建了渠道。與孵化器配套的是總規(guī)模約2億元的人形機器人發(fā)展基金，將以 “知識產(chǎn)權(quán)投資+風(fēng)險投資”復(fù)合模式推動前沿技術(shù)突破。

此外，在知識經(jīng)濟全球化縱深發(fā)展的當(dāng)下，專利運營作為企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略體系的核心樞紐，正日益成為驅(qū)動創(chuàng)新價值轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢構(gòu)建的關(guān)鍵機制。人形機器人專利運營正從傳統(tǒng)的排他性保護(hù)向開放式價值轉(zhuǎn)化演進(jìn)，形成“許可衍生-資本運作-生態(tài)共建”三位一體的商業(yè)化范式。

構(gòu)建知識產(chǎn)權(quán)高地，推動產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

中國人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮螅诵募夹g(shù)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)與布局將成為企業(yè)發(fā)展的重要保障。如何構(gòu)建完善的知識產(chǎn)權(quán)體系、加強專利的保護(hù)與運用，直接關(guān)系到企業(yè)的生存與發(fā)展。

從專利布局的角度，企業(yè)構(gòu)建人形機器人知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)需系統(tǒng)性地覆蓋核心技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈上下游及潛在應(yīng)用場景，結(jié)合技術(shù)研發(fā)與市場競爭需求，制定分層化、多維度的保護(hù)策略。

人形機器人的技術(shù)復(fù)雜性決定了其專利布局需以核心功能模塊為錨點，通過多維度的專利集群構(gòu)建實現(xiàn)技術(shù)壁壘的立體化防御。當(dāng)前，頭部企業(yè)及科研機構(gòu)在運動控制、感知交互、智能決策與能源系統(tǒng)四大核心模塊的專利布局呈現(xiàn)高度聚焦趨勢。以運動控制模塊為例，特斯拉Optimus通過諧波減速器與多自由度關(guān)節(jié)驅(qū)動技術(shù)的專利組合，實現(xiàn)了低成本高精度運動；波士頓動力則依托動態(tài)平衡算法及仿生腿部結(jié)構(gòu)，形成跳躍、翻滾等復(fù)雜動作的獨占性保護(hù)。感知交互模塊的布局更強調(diào)多模態(tài)融合，英偉達(dá)通過傳感器陣列布局優(yōu)化專利與實時SLAM算法，提升了環(huán)境適應(yīng)性。智能決策領(lǐng)域，DeepMind提出的分層強化學(xué)習(xí)框架與OpenAI的倫理約束模型正逐步構(gòu)建AI決策的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。能源模塊中，高密度固態(tài)電池與無線充電系統(tǒng)的專利競爭日趨激烈。上述案例表明，核心模塊的專利布局需遵循“核心算法+硬件創(chuàng)新+系統(tǒng)集成”的三維策略，通過跨學(xué)科交叉保護(hù)形成技術(shù)護(hù)城河，為人形機器人的商業(yè)化落地提供知識產(chǎn)權(quán)保障。

2024年世界機器人大會上，優(yōu)必選展示人形機器人。

人形機器人的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程高度依賴產(chǎn)業(yè)鏈上下游技術(shù)的協(xié)同創(chuàng)新，其專利布局需突破單一技術(shù)節(jié)點的局限，構(gòu)建覆蓋“元件研發(fā)-系統(tǒng)集成-場景落地”的全鏈條保護(hù)體系。值得關(guān)注的是，頭部企業(yè)正通過專利共享協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)必要專利（SEP）聲明，加速技術(shù)擴散與產(chǎn)業(yè)協(xié)同。這種“縱向穿透+橫向耦合”的專利布局模式，不僅降低了技術(shù)迭代風(fēng)險，更通過生態(tài)位鎖定實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈控制權(quán)的戰(zhàn)略性分配。

近幾年，中國在人形機器人領(lǐng)域通過深耕技術(shù)、強化專利布局、借助政策扶持等多重舉措，實現(xiàn)了從追趕到領(lǐng)跑的跨越式發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷成熟和市場需求的增長，人形機器人將迎來更大的發(fā)展機遇，它不僅將成為引領(lǐng)第四次工業(yè)革命的重要力量，也將在全球經(jīng)濟競爭中占據(jù)重要地位。未來充滿機遇與挑戰(zhàn)，唯有不斷創(chuàng)新、合作共贏，才能在這條新賽道上穩(wěn)步前行、行穩(wěn)致遠(yuǎn)。

（文章來源：《創(chuàng)意世界》2025年5月號）

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編校：范曉華，審讀：郭麗

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