人形機器人技術專利:中國第一

2023-12-2 29 12/2

20年從落後到領跑

人形機器人的未來,要看中國。

最新110頁《人形機器人技術專利分析報告》,出爐!

人民網研究院官方出品,中國機器人產業聯盟提供學術支持。不僅覆蓋全球範圍內、涵蓋整個技術體系、時間維度橫跨超20年,整個人形機器人產業發展歷程悉數在報告中展現。

人形机器人技术专利:中国第一

直觀數據上看,主要有這樣幾個結論值得關注。

  • 人型機器人技術不斷成熟,並且進入到商業化落地關鍵階段
    。相關技術專利數量持續上升,本體結構、智能感知、驅動控制成爲主要發力點;
  • 中國技術實力矚目,實現全球領跑
    。在專利申請數量和有效專利數量上均是全球第一;中國企業優必選在人形機器人有效專利數量上是全球第一。
  • 中國市場發展依舊很活躍
    。近十年中國人形機器人專利集中度最低,體現出國內有較多企業、機構、高校在人形機器人技術上持續投入。中國人形機器人產業極具活力。

尤其在國家近期推出多項有利於人形機器人產業發展的政策,及大模型、AGI等前沿技術火熱發展的當下,這份報告無疑給人形機器人領域指明瞭關鍵風向標。

既然如此,這就來看看報告內容,究竟哪些值得關注?

三大關鍵趨勢

在這份長達110頁的報告中,大致可以總結出三大關鍵結論。

第一,技術專利申請數據呈現持續上升,人形機器人加速產業化落地。

報告中總結了近三十年全球範圍內人形機器人技術專利申請數量,可見呈現持續上升階段,尤其在近幾年呈現出爆發式增長。

人形机器人技术专利:中国第一

而集中申請的技術熱點,主要體現在本體結構(如關節和腿部)、智能感知(機器視覺)以及驅動控制(步態控制)這種關鍵領域。

而在
量子位智庫《仿生機器人產業全景報告》
中調研發現,目前產業供應鏈成熟,人形機器人技術不斷革新,驅動機器人在控制和感知方面能力的增強。

相關技術的不斷成熟,正推動
人形機器人已經進入到量產落地的關鍵階段
,製造不是難點,靈活適配各類場景纔是挑戰。

在人形機器人有望落地的多個不同場景中,工業場景有望率先實現大規模應用,多家人形機器人企業也正將目光聚集在
工業領域

其中,在全球範圍內,特斯拉、優必選、小米在相關領域的技術積累和商業化佈局進展較快。

目前,優必選人形機器人已與多家新能源汽車頭部企業合作,規劃在工業場景中逐步應用人形機器人,並逐步拓展到多任務、多場景中;特斯拉則規劃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;小米同樣正在積極推進仿人機器人在自有製造系統中的分階段落地。

第二,中國實現落後趕超到領跑全球,優必選有效專利數量全球第一

據報告統計,截至2023年5月31日,中國在人形機器人專利申請數量達6618件,有效專利數量3110件。這兩個數字放眼全球均是第一。

而且其中企業代表優必選科技,也在有效專利數量上以763件的成績,擊敗老牌企業本田,拿下全球第一。

而要縱觀整個人形機器人發展,
其實也見證了中國實現落後趕超到領跑全球的過程

人形机器人技术专利:中国第一

在此前半世紀的發展中,主要以美國、日本爲代表的高校機構或企業引領着技術的突破。直至AI技術爆發、「智力」初現,中國在人形機器人上的佈局纔開始逐漸有了影響力——

2015年以來,中國相關技術專利申請增速顯著;2016年,中國專利申請量首次成爲全球第一(721件);2022年,以6596件的專利申請總量首次超過日本,位居榜首。

不過需要注意的是,目前我國專利技術佈局仍主要聚焦於
基礎結構
,在
智能感知
方面還存在較大的成長空間。

第三,近十年中國人形機器人集中度低,行業發展呈現高活躍的發展勢頭

不管是橫向還是縱向,數量上的統計只是代表着行業的過去和現狀。

在報告中還設置了一項額外判別式——

專利集中度
,它是該國數量前三的專利申請人專利申請數量/該國專利申請總數,代表着市場競爭程度、發展活躍程度。

人形机器人技术专利:中国第一

可以看到,日本專利集中度最高,這意味着該國已經形成壟斷的態勢。而像歐洲、韓國等地區在2022年,甚至出現了100%。

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中國專利集中度先是呈現下降,隨後保留在20%-30%間波動,相較於其他地區,意味着市場激烈,發展活力大。

尤其在近五年的專利申請中,像優必選、北京理工大學、清華大學、浙江大學、哈爾濱工業大學等各方研究機構,都處在高產出的活躍度中。

其中,優必選近五年年均申請專利數量接近200件,年均申請量佔比將近80%,可以說活躍度最高。

人形机器人技术专利:中国第一

因此,整個110頁報告歸結起來,人形機器人已經進入產業化落地關鍵階段,而中國經過數十年的發展躋身領跑位置。

更重要的是,這樣的發展勢頭十分強勁,在短時間內不會有所動搖。

這樣的指向,在具身智能、AGI等前沿領域探索的當下,顯得格外重要。

那麼隨之而來的問題是——

爲什麼是這樣?

天時,地利,人和。

首先,天時
。回溯過去發展,人形機器人主要經歷四個發展階段。

  • 第一個階段
    是1969-1995年,是人形機器人緩慢靜態行走的過程,以早稻田大學的人形機器人WABOT爲代表;
  • 第二個階段
    是1996-2015年,此時是連續動態行走,代表是日本本田的人形機器人ASIMO;
  • 第三個階段
    是2016年至2020年,追求的是高動態的運動性能,以波士頓動力的ATLAS機器人做出的令人驚歎的運動動作爲標誌;
  • 第四個階段
    是2021年至今,隨着相關技術的發展與成熟,全球範圍內的多家企業開始加碼人形機器人,推動人形機器人產品的產業化進程。如特斯拉Optimus、優必選Walker、亞馬遜投資的Digit、三星投資的Rainbow Robotics等。

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第一階段到第三階段,主要是人形機器人本體技術、運動性能上的迭代。從最初的依靠結構和程序驅動,逐漸提升爲依靠運動規劃與控制算法驅動,並有了任務設計的概念,可自主完成更高難度的動作。

到了近年,AI帶來感知和理解能力的提升,釋放了更多應用潛力和需求。人形機器人從科學展示、教育培訓這樣的單一場景,開拓到了多場景作業,也因此開啓了商業化落地的進程,進入全新階段。

也是在這時候,中國企業真正入局,帶來商業化落地的提速——
由場景來驅動市場的發展
,充分發揮本土的場景優勢。


優必選
爲例,2018年就開發出第一代用於通用服務用途的大型人形機器人Walker,目前已經迭代到了第四代,並在科技展館、商用服務、工廠製造等領域嘗試了商業化應用。根據弗若斯特沙利文的報告,Walker也是中國首款商業化的大型人形機器人。

目前,該公司已成功開發及商業化超過150項機器人及AI技術,並將其應用於超過130種不同類型的智能服務機器人產品。在迪拜世博會、沙特NEOM新未來城、成都大運會等場景中,都能看到優必選人形機器人的身影。

其次,地利
。中國形成的是以產(優必選等企業)、學(清華、北理工)、研(如之江實驗室)一體的研發格局。

一來,發揮各自優勢,能夠在研究、開發到生產應用等一整套技術體系中,促進整個產業的綜合發展。

二來,企業隨時可以同院校、科研機構展開合作形成合力,促進人形機器人領域成果轉化。

而像日本、韓國仍主要是發展初期老牌企業爲主,在此次報告中申請人地域分佈情況也可以看到這一現象。

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最後,人和
。不可否認的是,技術發展在任何時期在任何領域,企業都發揮着關鍵推動作用。

像傳統強國日本,也是靠本田索尼的高水準持續成果產出,來維持着行業領先水平。

而國內的代表優必選,成立之初就致力於人形機器人的落地應用。這種模式起點高難度大,卻能同時實現技術迭代和場景落地,快速實現商業化,創造產業價值。

在弗若斯特沙利文的報告中,優必選是世界上極少數將集成多個伺服驅動器爲關節的服務機器人在消費市場進行商業化的公司之一;世界上極少數實現多系列伺服驅動器量產及實際產品應用的公司之一;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之一。

值得一提的是,就在今天(12月1日),優必選正式通過港交所聆訊,即將在港交所主板上市,成爲“人形機器人第一股”。

最新的招股書顯示,在報告期內,優必選已服務全球50多個國家和地區,擁有900多家企業客戶,並已售出超76萬臺機器人;其年平均研發開支佔總收入的56.5%、截止至2023年6月30日,優必選全棧式技術擁有1800項機器人及人工智能相關專利,其中超過380項爲海外專利。

如此天時地利人和,中國在人形機器人領域發展勢頭纔會如此迅猛。

在新一輪技術浪潮的當下,中國與中國玩家的發展值得注目。

未來人形機器人,要看中國

人形機器人,代表着人類對科技的一種終級想象,始終備受矚目。

也就這最近短短几年時間,這種想象變得具象化。

包括前文提到的特斯拉、小米,以及亞馬遜、OpenAI、小鵬等知名企業和一衆知名創業公司,越來越多企業開始入局。而大模型乃至AGI的探索,也有望補全人形機器人最後一塊拼圖。

量子位智庫曾預測,2030年左右仿生機器人(包含人形機器人在內)行業會進入成熟期。在此之後,產品能夠完成工業及產業級應用,可以在非結構性場景如家庭中使用,並進一步拓展出新賽道及需求。

比如通用型機器人會更加火熱;比如,消費級(toC)場景應用會進一步擴大。

但與此同時,行業技術壁壘也進一步提高。

作爲機器人領域「皇冠上的明珠」,本就集成各種高精尖軟硬技術於一體。

如今大模型的發展,雖然帶來了「智能涌現」,但挑戰也遠比以往更甚。要想實現規模化量產,遠非一日之功。

這需要技術創新,需要成熟供應鏈,需要可落地場景和市場。

這樣的條件,一言以蔽之,人形機器人的未來還是得看中國。

10月20日,工信部印發了《人形機器人創新發展指導意見》,提出
人形機器人有望成爲繼計算機、智能手機、新能源汽車後的顛覆性產品

除此之外,還提出了階段性目標:

  • 到2025年,我國將初步建立人形機器人創新體系,“大腦、小腦、肢體”等一批關鍵技術取得突破,整機產品達到國際先進水平,並實現批量生產。
  • 到2027年,人形機器人技術創新能力顯著提升,形成安全可靠的產業鏈供應鏈體系,構建具有國際競爭力的產業生態,綜合實力達到世界先進水平。

11月2日,中國首家省級人形機器人創新中心在北京正式成立,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,由小米、優必選、京城機電共同持股,法定代表人爲優必選CTO熊友軍。

人形機器人“國家隊”呼之欲出,相關企業也有望獲得更多的發展機遇。

就像中國機器人產業聯盟副祕書長陳丹針對報告內容所提及的,隨着國家對於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。

相信在人形機器人時代,中國將在全球的產業競爭中佔據更重要的位置。