新火種
2023-12-12 
深挖技術專利護城河，中國如何成為人形機器人全球創新“主力軍”？
作者 | 徐珊
編輯 | 云鵬
如果你有一臺人形機器人，你想要它擁有哪些功能？
是陪小孩讀書、幫你打掃房間、還是和你一起打籃球……近年來，人形機器人已然成為了前沿科技的代名詞之一，不少人也通過人形機器人能提供的不同功能，開啟對未來科技生活的諸多暢想。
熱潮之下，國家政策同樣助推著我國人形機器人賽道高速發展。10月20日，工信部印發《人形機器人創新發展指導意見》，提到人形機器人有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品，將深刻變革人類生產生活方式，重塑全球產業發展格局。國際投資公司高盛則預測，2035年人形機器人市場或將達到1540億美元。
在這場千億級賽道的競爭中，技術創新無疑是國內外人形機器人賽道玩家們取勝的關鍵。11月27日，人民網研究院發布《人形機器人技術專利分析報告》，報告指出我國已經在人形機器人有效專利申請數、專利申請數量等多方面實現了從落后到領跑，成為全球第一梯隊。其中，中國企業優必選以763件人形機器人有效專利申請數排名全球第一。
在人形機器人產業里，中國正建立起一條技術護城河。
一、躋身全球第一梯隊，中國成人形機器人技術創新“主力軍”
人形機器人的靈感來源是人類身體，人們通過機械構造，為機器人打造類似人類的雙足、雙臂等結構，從而幫助其實現感知環境、雙足行走、使用工具、行為交互等一系列功能。
想要打造一個人形機器人并非易事，其中，就單讓人形機器人靈活走動這個小目標，研發人員們從1969年開始摸索，到2020年小有進展，就耗費了近50年時間。
在人形機器人的創新研發方面，研發人形機器人的主力隊伍也在不斷更換。2014年以前，日本和韓國的人形機器人專利占據全球專利申請的主要地位，專利申請人多數來自索尼、三星、本田等企業。但從2014年到2022年，當國內企業如優必選，以及清華大學、浙江大學等高校研究機構加入后，中國人形機器人專利申請數迅猛增長，一舉超越日本和韓國，中國也成為了當前人形機器人賽道研發創新的主力軍。
目前，中國人形機器人的專利申請人總專利數超過6000件，有效專利占比47%。同時，報告顯示，現階段中國人形機器人專利申請數居全球第一，有效發明專利數全球第二。其中，本田、優必選、三星有效發明專利持有量均在在400件以上，位居前三名，屬于本領域申請人第一梯隊。
盡管中國的人形機器人專利申請數已經位居全球前列，但中國并未呈現壟斷態勢，中國專利申請數量多但申請人平均件數少，這也意味著中國專利集中度低，相較于日本、韓國高度壟斷市場，國內人形機器人創新市場更具有活力。
而在專利申請領域方向，我們可以看到人形機器人的本體結構、智能感知、驅動控制等方向技術創新收獲頗豐。具體而言，在本體結構上，人們一直堅持不斷的優化機器人的手臂、腿部、足部以及關節處，而在驅動控制方向的優化則聚焦在步態控制方向以及手臂運動控制方向兩大方向。
從全球人形機器人專利布局分布，主要申請人情況，以及市場創新活力等方向，我們可以看到中國人形機器人市場正在逐漸擴大，來自企業、院校機構、研究所等不同類型的玩家都迅速國內人形機器人市場走向成熟，同時，中國人形機器人在技術領域的投入，以及產出成果已經逐漸追上全球第一梯隊，成人形機器人創新的“主力軍”。
二、每年申報200+人形機器人專利，率先實現人形機器人商業化
在全球人形機器人賽道中，有一家中國企業見證了中國人形機器人產業崛起的全部歷程。根據報告，優必選是全球范圍內持有有效人形機器人技術專利數量最多的企業，其所持有的有效專利數量達763件；在有效發明專利維度，也以476件位居中國第一、全球第二。同時，在人形機器人技術專利申請趨勢來看，優必選近五年年均申請專利數量接近200件，多于本田、豐田、波士頓動力等企業，位居全球第一。
就在今天，優必選通過港交所聆訊，即將成為“人形機器人第一股”。其披露的招股書顯示，優必選是全球人形機器人及機器人解決方案產業的極少數市場參與者之一。在全球人形機器人尚處于技術探索和發展的早期階段，優必選人形機器人率先實現了商業化。這背后離不開長期的技術研發積累。
數據調查顯示，優必選2012年成立開始研發人形機器人，從2013年開始就申請人形機器人技術領域相關的專利，專利范圍覆蓋廣泛，涉及本體結構、智能感知、驅動控制等多個方面。2017年以后，優必選基本上每年都將申請200件以上有關人形機器人的專利。股書顯示，2020年-2022年期間，優必選研發開支平均占年收入的比重超過50%。
優必選的技術創新也切實體現在其產品上，從2012年研發小型人形機器人起步，到2016年研發大型人形機器人Walker，優必選已經對Walker進行了四次迭代。目前Walker也是中國首款實現商業化的大型人形機器人，在迪拜世博會中國館、中科館、成都大運會閉幕式、沙特NEOM新未來城等場景實現了應用。
優必選最新的招股書顯示，2022年人形機器人業務貢獻了5184萬元的收入，同比增長三倍有余，占公司總體收入額5.1%，相較于2020年、2021年均有大幅提升。2023年首六個月則貢獻了724萬元收入，比上一年同期數據有顯著增加，對公司營業收入的貢獻在持續增加，得益于人形機器人較高的技術壁壘，人形機器人相關業務在2022年及2023年首六個月均保持50%以上的毛利率。
為了更好地打造人形機器人，優必選進行了全棧式技術布局。招股書披露，優必選布局了機器人運動規劃和控制、伺服驅動器、計算機視覺和語音交互、SLAM及自主導航技術、視覺伺服操作和人機交互以及機器人操作系統應用框架ROSA等全棧式核心技術。
在人形機器人的零部件伺服驅動器方面，優必選不但能夠將多系列伺服驅動器量產，并應用到實際產品中。根據弗若斯特沙利文的報告，優必選是全球首家完成小扭矩到大扭矩（扭矩從0.2Nm到200Nm）伺服驅動器批量生產的公司，也是全球首批在消費市場將配備多個伺服驅動器的多關節服務機器人商業化的公司之一。
今年，AI大模型技術的進步，加速了人形機器人產業的發展。在世界機器人大會上，優必選展示了自研的“人形機器人多模態交互系統”，接入AI大模型，該系統通過解析人形機器人的多模態數據，可以提升人形機器人在實際應用場景下自主決策能力，幫助其成為人類得力助手。
“目前，人形機器人和大模型的結合，就將AI推上了‘具身智能’的新階段接入該系統后，人形機器人在復雜動態場景中執行任務的自主性將大大提升。”優必選相關負責人說，“這一系統讓在人形機器人和大模型結合之后，將會延伸人形機器人的工作價值，（機器人）不僅僅會提供更多的勞動力價值，也會提供更多情感交互的價值。人形機器人具備了更強的智能化和泛化能力，能夠提升人形機器人的應用場景和應用范圍，加速產業化落地。”
三、天時、地利、人和，人形機器人產業迎來曙光
和芯片、新能源汽車等高科技產業類似，人形機器人也不是一個可以速成的行業，需要長期持續投入核心技術研發，才能在行業爆發時占據有利市場地位。而經過幾十年的探索，當下，人形機器人或許迎來了天時、地利、人和的發展環境。
弗若斯特沙利文預測，雖然目前全球人形機器人行業仍處于早期階段，市場參與者較少，且應用場景有限。然而，在未來幾年，該行業的技術進步以及不斷增長的研發投入將進一步推動市場對人形機器人的需求及人形機器人的商業化。預計全球人形機器人市場到2026年市場規模將達到80億美元，占全球智能服務機器人解決方案產業市場規模的11.8%。
高盛認為，預計到2035年，在藍海市場情景下，人形機器人市場能夠達到1540億美元的規模，接近截至2021年全球電動汽車市場以及全球智能手機市場的三分之一。
馬斯克對于人形機器人市場前景的預測則更為具體。在特斯拉2023年股東大會上，馬斯克表示人形機器人是一個比電動汽車更具發展潛力的市場，未來人形機器人和人類的比例是二比一，那意味著人形機器人的需求高達200億臺。
面對巨大的市場前景，中國以及全球的科技巨頭和創業公司已經跑步入場，共同押注人形機器人大規模商業化應用。比如Open AI、亞馬遜、三星等已經通過投資布局人形機器人，特斯拉、戴森、小米、小鵬等下場研發人形機器人。近期，國外的人形機器人創業公司Figure完成7000萬美元A輪融資，國內創業公司智元人形機器人一出場就獲比亞迪、百度、高瓴等機構的投資。
針對人形機器人未來的商業化應用場景，優必選創始人、董事長兼CEO周劍在世界機器人大會演講時提到，優必選主要深耕人形機器人的三大應用場景，包括工業制造、商用服務和家庭陪伴。其中，智能制造將成為人形機器人首個大規模應用的領域，人形機器人將重新定義AI時代的工人，把人從重復性的勞動中解脫出來。
為了加快人形機器人在工業領域的應用，優必選在工廠實地進行了產品測試，今年還新研發了應用于工業領域的人形機器人Walker S，并與國內多家新能源汽車頭部企業以及高端智能裝備解決方案企業合作，探索人形機器人在新能源汽車、3C電子、智慧物流等工業場景的應用，分階段實現人形機器人在制造業場景中的應用。
值得注意的是，在優必選之外，特斯拉和小米也把工業制造作為了其人形機器人產品落地的首要場景之一。馬斯克此前提到，特斯拉人形機器人Optimus的應用場景未來會涉及工業生產，由人形機器人全程接管汽車生產領域，實現真正的無人生產。小米也透露，未來，小米的仿人機器人將融入小米制造、智能制造多個場景來做產業驗證。
11月2日，北京人形機器人創新中心有限公司在經開區機器人創新產業園正式成立，擬開展通用人形機器人本體原型、人形機器人通用大模型等5大重點任務攻關。這是全國首家省級人形機器人創新中心，北京小米機器人技術有限公司、北京優必選智能機器人有限公司、北京京城機電產業投資有限公司共同持股，法定代表人為優必選CTO熊友軍。優必選等企業作為人形機器人“國家隊”，在技術攻堅、應用拓展方面有望獲得更多的發展機遇。
結語：走進第一梯隊，中國人形機器人產業未來可期
中國人形機器人技術專利從落后，到跟跑，再到領跑的背后，是多家企業、科研機構及高校在背后對相關技術的持續投入。
無論如何，從技術專利的積累上可以看出，在這次人形機器人的產業競爭中，中國已經開了個好頭。
就像中國機器人產業聯盟副秘書長陳丹在報告中表示，隨著國家對于人形機器人支持力度的不斷提升，中國人形機器人發展將進入快車道，我國企業應牢牢把握戰略機遇，積極搶占技術創新高地，打通產業鏈條關鍵節點，推動中國人形機器人產業發展，將人形機器人塑造為國際上閃亮的“中國名片”，打造經濟增長新引擎，助推經濟高質量發展。
中國人形機器人能在這個未來龐大的市場中占據多少份額，還有不確定性，但我們可以確定的是，人形機器人商業化時代已經到來，好戲才剛剛開始。
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