中国人形机器人领域的“独角兽”是如何炼成的？

机器人学发展的终极方向：人形机器人？

机器人从应用环境出发，可以分为两大类，即工业机器人和服务机器人。工业机器人根据用途不同，大致可以分为焊接机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人、装配机器人、码垛机器人、切割机器人、自动牵引车（AGV）机器人、净室机器人等。而服务机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，主要包括个人/家用服务机器人和专业服务机器人。其中，专业服务机器人主要包括：场地机器人、专业清洁机器人、医用机器人、物流用途机器人、检查和维护保养机器人、建筑机器人、水下机器人，以及国防、营救和安全应用机器人等；个人/家用机器人主要包括：家庭作业机器人、娱乐休闲机器人、残障辅助机器人、住宅安全和监视机器人等。

当前，人机交互的趋势发生了巨大的变化，我们的命令要求越来越模糊，这对输出的多样化、真实化都提出了非常高的要求。另一方面，从PC时代到手机时代，尽管都有长足的进步，但仍然不足以对一个人进行定义和画像，反过来，商业化的数据也很难定义到每个人。被动的交互迟早被主动的交互所取代。而出于人类对于人形天然的亲切感，人机交互的消费中心一定是人形机器人。在未来，人形机器人将融入家庭被视为家庭成员，大家无偿付出、坦承交流、相互信任。在未来，人形机器人在运动控制和人工智能上将无限接近人。

著名科幻作家艾萨克阿西莫夫曾在基地系列中塑造了一个名叫机·丹尼尔的人形机器人，从外形来看，他和人类毫无区别。而“心智”上，其超强的记忆力，对环境的观察能力，对历史数据的处理和对事物的逻辑梳理能力，都远超于一般人类。现在，伴随着人形机器人研发的深入和技术的迭代，我们正不断趋近于类人化人形机器人时代。

1、中国人形机器人领域的“独角兽”已高速提步

深圳市优必选科技有限公司（以下简称优必选）成立于2012年，是一家集人工智能和人形机器人研发、平台软件开发运用及产品销售为一体的全球性高科技企业，优必选从人形机器人的核心源动力舵机研发起步，逐步推出了消费级人形机器人、商业人形机器人、智能家居机器人和积木系列机器人。短短几年，企业估值已超过50亿美元，被称为目前中国人形机器人领域的“独角兽”。如图表1所示为优必选在近几年发展过程中的大事记。

2、人形机器人已具备“人脑”

优必选主要生产两种系列的产品，如图表2所示，包括Alpha系列机器人和Jimu系列机器人。其中，Alpha系列机器人是一种适用于教育和娱乐领域的、可编程的家庭人形机器人。他拥有控制精度十分强大的舵机系统，兼具PC端3D可视化动作编程功能和移动端回读功能，可通过Alpha APP进行操作。特别是Alpha系列机器人中Alpha2，其使用安卓操作系统，它可以作为个人助理打电话、帮助阅读和发送邮件，还能给小朋友讲故事、唱歌跳舞，甚至还可以作为瑜伽老师进行瑜伽教学。可以说Alpha2是一款具有“人脑”的智能机器人。同时，Alpha2内置20个舵机，可实现更加多样化的动作，这也是目前市场上其他消费机器人所无法比拟的。而Jimu系列机器人是一种拥有独有的舵机系统，凭借全新的交互系统设计，用户可以自己动手搭建专属于自己的会动的Jimu机器人，并通过苹果或安卓设备进行编程，完成各种创意动作，发挥无限创造力。此外，通过Jimu机器人的APP，玩家可以与全世界的积木爱好者分享无限创意。

另外，从图表2还可以看出，Alpha系列机器人的形状主要为人形造型，多属于娱乐类机器人；而Jimu系列机器人的形状主要为动物造型，多属于益智类机器人。

优必选：5年，120件专利

以下以申请人为“深圳市优必选科技有限公司”进行专利检索，截止2017年04月10日，全球优必选公司的专利申请共计120项，其中发明专利34件，实用新型专利49件，外观设计专利37件。

1、持续投入，不断布局

从图表3来看，优必选从2013年开始至2016年，专利申请的数量逐年上升，尤其在2016年，专利的申请数量呈直线上升。其主要原因在于优必选历经五年的研发以及累计投入超过五千万人民币的资金后，先后推出了型号为Alpha 1s、Alpha1 Pro和Alpha 2的Alpha系列机器人以及Jimu系列机器人。随着技术的不断研发和产品的不断更新换代，专利申请的数量自然也逐年增加。

另外，从图表3还可以看出，优必选在2013年至2016年间的专利申请类型中，发明专利的申请数量也逐年增加，这也体现出优必选的研发实力不断增强，企业的技术保护意识不断加强。

2、技术研发相对聚焦

如图表4所示，2013年至2016年间，优必选申请的发明和实用新型专利的IPC分类排名。其中，分类号为A63H：玩具，如陀螺、玩偶、滚铁环、积木；和分类号为B25J：机械手；装有操纵装置的容器的专利数量最多，如此可以体现出，优必选研发的技术大多集中在此，因此该类技术也占据了优必选的发明专利和实用新型专利申请总量的五成以上。

根据优必选现有销售的Alpha机器人和Jimu机器人两大系列产品，其最近申请的专利也多涉及与Alpha机器人和Jimu机器人均相关的舵机技术以及与Jimu机器人相关的玩具搭建技术。

优必选的产品与专利

1、Alpha系列机器人与相关专利

Alpha系列机器人包括Alpha 1s、Alpha 1 Pro和Alpha 2三款机器人。其中，Alpha 1s是一台身高仅有40厘米的机器人，该产品的定位是家庭娱乐。Alpha 1 Pro则是一款娱乐教育智能机器人，集娱乐/教育于一体的机器人。其采用了全新升级设计，机身采用了高品质ABS磨砂面，防磨耐用，更多的外壳保护，更加符合人体工程学设计；新增紧急停止按钮，多角度、多方位保护；全新电池设计，方便电池拆卸，更耐用。而Alpha 2则是一款在语言处理及机器视觉等人工智能技术方面都有了极大改进的机器人。

如图表5所示，优必选从2013开始即针对Alpha系列机器人的相关技术进行专利申请，可见优必选已经提前对Alpha系列机器人相关技术的专利进行布局，企业对知识产权的意识较强。

从图表5还可以看出，优必选分别从外形、部件、控制方法以及使用场合分别申请专利对Alpha系列机器人相关的技术进行保护。而且从优必选公开的外观专利来看，其未来可能会有一款型号为Alpha 1P的机器人面世。

2、Jimu系列机器人与相关专利

优必选在2016年推出新产品Jimu机器人，Jimu机器人是一款可以让孩子像玩乐高一样搭建会动的长颈鹿、大象、狮子等的益智类机器人。对于特立独行及有个性有想法的消费者而言，Jimu机器人可以帮消费者打破固有的思维方式，完成任何天马行空的想法。

从图表6所示可知，优必选针对Jimu系列机器人的专利在2015年即开始申请，可见优必选在Jimu系列机器人的产品上之前已经对涉及到Jimu系列机器人相关的技术进行了专利的布局。

从图表6可以看出，优必选主要针对每款Jimu机器人进行外观设计申请，并对Jimu机器人组装用的玩具搭建元件、关节部件和控制部件进行发明专利和实用新型专利的申请，基本上做到对Jimu机器人进行全方位的专利保护。

3、舵机与相关专利

Alpha系列机器人拥有仿人类骨骼的舵机关节。这个重要组成部分被优必选团队公认为是最大的技术难关。有了这一系统，机器人便能完成高精度的动作，舞蹈、执行简单任务都不在话下。Jimu系列机器人，则类似乐高一样寓教于乐的DIY积木机器人，其同样在搭建过程中使用到多个舵机，从而使得完成搭建后的Jimu系列机器人的各个关节具有控制精度高和动作灵活等的优点。无论是Alpha系列机器人，还是Jimu系列机器人，都能够实现活灵活现地模仿人类的动作，其必不可少的均是舵机的设计。

如图表7所示为优必选设计的舵机，其内置MCU系统，含有伺服控制系统，行星减速系统，传感反馈系统，直流驱动系统；自主改进PID算法，扭矩大，体积小，控制进度高。而且该舵机的关键指标如“扭力/体积”值、控制精度均优于日韩欧美的同类产品，价格却不到其三分之一。是一款在参数、性能方面不输日韩欧美等一流公司但性价比更有优势的产品。

如图表8所列举为优必选近几年针对舵机产品申请的部分专利。

从图表8可以看出，优必选针对舵机申请的专利主要集中在最近的2014年至2016年，且申请数量明显逐渐增加。可见，企业也已经意识到作为Alpha系列机器人和Jimu系列机器人共同的核心部件的舵机对于企业来说是越来越重要。

此外，从图表8中还可以看出，优必选从2014年申请舵机相关的专利为3项，到2015年申请舵机相关的专利为4项，再到2016年申请舵机相关的专利为11项。其中，在2014年中，优必选主要针对舵机的控制方法、舵机的走线和舵机装配的一致性等但技术点进行专利申请，例如，申请号为CN201410009359.5的专利主要保护的技术为舵机的控制方法，申请号为CN201420481202.8的专利主要保护的技术为舵机装配的一致性，申请号为CN201420481246.0的专利主要保护的技术则为舵机的走线。在2015年中，优必选主要针对舵机具体应用到机器人上是否方便装拆的相关技术进行申请专利，例如申请号为CN201520516530.1、CN201520793224.2和CN201520793224.2的专利保护的技术主要是舵机应用到机器人上时是否易于上手，容易装拆操作，并且开始针对设计到舵机的检测技术的专利申请，例如申请号为CN201520792714.0的专利保护的技术则为舵机电流检测电路。在2016年中，优必选主要针对舵机进一步的改进方案进行申请专利，例如申请号为CN201610544019.1的专利保护的技术是对舵机控制方法的改进，申请号为CN201610310763.5的专利保护的技术是对舵机性能的检测，申请号为CN201610665976.X的专利保护的技术是对舵机功能多样化的改进，申请号为CN201620901005.6的专利保护的技术是对舵机装拆过程中避免出现部件位移的改进等。

从上述分析的优必选2014年至2016年的申请的专利技术中，可以明显的看到涉及舵机的相关技术的发展趋势为：针对舵机某一个部件或结构的技术点改进→针对舵机应用到机器人上时与机器人的其余部件配合的技术点改进→应用到机器人后会出现问题并针对解决该出现的问题技术点改进。显然，优必选针对舵机申请的专利的技术是随着舵机或机器人产品上市后的根据市场反馈的情况以及出现的问题进行改进的，且舵机相关技术有着明显的更新换代趋势，舵机涉及到的技术也越来越与市场消费者的需求相互关联。

总结

优必选所生产的Alpha系列机器人和Jimu系列机器人之所以具有如此灵活的关节，必不可缺少的是舵机，显然，舵机技术为机器人设计的核心技术。而优必选的舵机的关键指标如“扭力/体积”并未在已经公开的专利中体现。当然，不排除相关的专利还未公开。对此，还是需要建议优必选针对舵机，特别是涉及到“扭力/体积”性能的技术申请更多的专利，形成专利池以更加全面地对核心技术形成专利保护，提升在机器人市场上，特别是舵机技术的竞争力。

优必选在专利上的布局情况，对同行或者其他企业来说具有一定的借鉴意义，就是如何在自己核心技术上进行专利布局，提升产品核心竞争力。

• 作者：深圳中一联合知识产权代理有限公司，专利四部主管，资深专利代理人 王宇聪

• 指导老师：深圳中一联合知识产权代理有限公司国际事业部总监，资深专利代理人 官建红

• 原创声明：本文为深圳中一联合知识产权代理有限公司专业人员的原创分析文章。转载此文章须经权利人同意，并附上出处与作者信息。

您也可以关注我们的官方微信公众号（ID：ctoutiao），给您更多好看的内容。