從追趕到引領，中國人形機器人憑專利“ 出圈”

中國在人形機器人領域通過深耕技術、強化專利布局、借助政策扶持等多重舉措，實現了從追趕到領跑的跨越式發展。

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

專利領先與技術創新雙驅動

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

人形機器人的開發是一項極為復雜且艱巨的系統性工程，其涉及機械工程、電子技術、人工智能、材料科學等多個技術領域的協同作業。各領域關鍵技術不僅展現出獨特優勢，同時也面臨諸多挑戰。

愛布（上海）人工智能科技有限公司創新研發的EA-II 外骨骼康復機器人。

機械結構：人形機器人需秉持仿生學設計理念，其關節和運動方式必須模擬人類生物結構。為達成這一目標，研發團隊需持續優化關節設計和步態控制，以保障機器人運動的靈活性與穩定性。這一過程需要大量試驗與反復調整，可能導致高昂的研發成本和較長的項目周期。

電氣和材料技術：輕質高強度材料在人形機器人中的應用是提升其性能的關鍵，這既關乎機器人的運動能力，也影響其續航能力。隨著電池技術的發展，高效能電池的研發成為人形機器人持續改進的重要方向。在這一領域，材料科學的進步促使機器人在性能與成本之間實現更好的平衡。

傳感器技術：傳感器技術的發展使人形機器人能夠實時感知外部環境，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環境變化，進而做出相應決策。這一過程需要強大的數據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：實現多個傳感器數據的融合與處理，以及對機器人運動的精準控制，是人形機器人設計的又一關鍵挑戰。高效的控制算法是實現機器人自我平衡、路徑規劃和避障功能的基礎。近年來，深度學習等先進算法的應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。

盡管技術不斷進步，人形機器人的運動能力、穩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，只有那些在技術上積累深厚資源，且在資金上擁有強大后盾的企業，才能在這一高度專業化的市場中取得成功。

專利作為企業在市場競爭中的關鍵資產，直接影響企業的市場份額和技術創新能力。以優必選為例，其在人形機器人領域憑借763件有效專利儲備量（數據截至2023年5月31日），超越索尼、達閥、精工愛普生等一眾外國企業，位居全球首位，彰顯了中國企業在全球人形機器人行業的穩固地位。截至2024年12月31日，優必選共持有2680件授權專利，其中海外專利484件，發明專利占比57.87%。同時，清華大學、北京理工大學等高校也在人形機器人技術研發上深入鉆研，有效專利儲備量已頗具規模。這些專利的積累不僅為我國人形機器人產業奠定了堅實的技術基礎，也為相關企業進軍國際市場創造了良好條件。

通過專利保護，企業能夠維護自身技術優勢，在激烈的市場競爭中保持領先。此外，專利授權和知識轉讓也是企業實現收益的重要途徑。例如，企業可將技術授權給其他公司，獲取經濟回報的同時擴大市場影響力。在人形機器人領域，中國的專利布局優勢顯著，尤其是近年來，中國企業在關節控制、動力系統、傳感器等多個技術創新領域不斷突破。這些技術創新豐富了中國的人形機器人產品線，提升了市場競爭力，助力企業更好地應對國際競爭。

具體來說，中國在人形機器人領域的專利布局主要聚焦于以下幾個方面：

動力系統與控制技術

動力系統是人形機器人功能實現的核心技術，涉及電機、伺服系統等多個方面。通過合理的專利布局，企業能夠保護其獨特設計，防范競爭對手的模仿。2020年，優必選提出一種機器人的運動控制方法，通過預設姿態角反饋值以及零力矩點測量值計算機器人的末端關節的力矩的補償值，相較于僅通過姿態角反饋值計算，提高了力矩補償值的準確度。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，可補償預設姿態角測量值的擾動誤差，提高了輸出的零力矩點期望值的準確度，從而提升了機器人步態控制的精準度。

傳感器和感知技術

隨著人工智能和機器學習的發展，傳感器技術的重要性愈發凸顯，相關專利申請能有效提升企業在智能領域的競爭力。2023年，中國石油大學（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用前景。

算法與軟件開發

在機器人智能化進程中，算法的優化和軟件的開發同樣至關重要。有效的專利保護有助于企業提升在智能化領域的市場地位。2021年，優必選提出一種機器人運動分析方法，通過深度學習模型進行正運動學和逆動力學分析，有效降低了計算復雜度，提升了機器人運動分析模型和逆動力學分析模型的構建效率。

需求推動中國人形機器人產業發展

近年來，我國陸續出臺多項政策，旨在促進人形機器人及相關領域的快速發展。2023年，工信部發布的《人形機器人創新發展指導意見》明確了未來人形機器人產業的發展方向與重點，鼓勵企業加大技術創新力度，推動相關技術在實際場景中的應用。政策的逐步落地，為企業的創新與發展營造了良好的生態環境。在政策引導下，企業在核心技術開發和生產流程優化方面不斷發力。例如，優必選已在研發上投入超過11年時間，擁有全棧式技術儲備，涵蓋機器人多個核心技術領域。這不僅增強了企業的市場競爭力，也為整個行業發展注入了新活力。國家層面的政策支持為人形機器人產業發展注入了強勁動力。另外，2023年，由工業和信息化部等17個部門聯合印發的《“機器人+”應用行動實施方案》明確了機器人行業的發展目標和重點。這些政策的出臺，不僅為行業發展提供了方向指引，也為企業提供了資金和技術支持。

市場的潛在需求也為人形機器人產業發展創造了機遇。根據高盛預測，在技術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出復合年均增長率達94%的驚人增速。2035年，人形機器人市場規模有望達到1540億美元。這一巨大市場不僅吸引了國內企業的投入，也引發了國際科技巨頭的關注，小米、特斯拉等公司紛紛加速布局人形機器人領域，展現出強烈的市場信心。在多個應用領域，人形機器人具備廣闊的市場前景。無論是工業制造、商用服務還是家庭陪伴領域，人形機器人都展現出強大功能與應用潛力。

人形機器人Rollin' Justin

技術創新與合作推動競爭力提升

人形機器人市場的快速發展吸引了眾多企業積極參與。在競爭日益激烈的市場環境中，企業要脫穎而出，關鍵在于前瞻性的市場布局與持續的技術創新。

人形機器人的研發過程復雜，這要求企業在技術研發方面需要持續投入。企業在技術研發過程中，不僅要注重核心技術突破，還需密切關注市場需求變化。通過市場調研和用戶反饋，企業能夠及時調整研發方向，更好地把握行業動態。例如，若市場對人形機器人的情感交互需求逐漸增加，企業可加大在情感識別和自然語言處理等技術領域的投入，以滿足消費者期望。這種靈活應變能力使企業在技術迭代中保持領先地位，迎合市場需求變化。

在技術創新過程中，產業鏈的協同合作至關重要。隨著人形機器人產業發展，越來越多的企業和科研機構認識到聯合創新的重要性。人形機器人技術的快速迭代催生了“開放創新2.0”范式，其本質在于通過產學研深度協同重構知識產權創造與共享機制。上海市人形機器人創新孵化器以人形機器人整機研發和生產為主攻方向，引進頂尖科學家，建設“科學家工作室（社區）”和“機器人研發平臺和測試場”，為這一未來產業核心組件的初創企業和團隊交流合作搭建了渠道。與孵化器配套的是總規模約2億元的人形機器人發展基金，將以 “知識產權投資+風險投資”復合模式推動前沿技術突破。

此外，在知識經濟全球化縱深發展的當下，專利運營作為企業知識產權戰略體系的核心樞紐，正日益成為驅動創新價值轉化與產業競爭優勢構建的關鍵機制。人形機器人專利運營正從傳統的排他性保護向開放式價值轉化演進，形成“許可衍生-資本運作-生態共建”三位一體的商業化范式。

構建知識產權高地，推動產業可持續發展

中國人形機器人產業發展潛力巨大，而核心技術的知識產權保護與布局將成為企業發展的重要保障。如何構建完善的知識產權體系、加強專利的保護與運用，直接關系到企業的生存與發展。

從專利布局的角度，企業構建人形機器人知識產權保護需系統性地覆蓋核心技術、產業鏈上下游及潛在應用場景，結合技術研發與市場競爭需求，制定分層化、多維度的保護策略。

人形機器人的技術復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建實現技術壁壘的立體化防御。當前，頭部企業及科研機構在運動控制、感知交互、智能決策與能源系統四大核心模塊的專利布局呈現高度聚焦趨勢。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節驅動技術的專利組合，實現了低成本高精度運動；波士頓動力則依托動態平衡算法及仿生腿部結構，形成跳躍、翻滾等復雜動作的獨占性保護。感知交互模塊的布局更強調多模態融合，英偉達通過傳感器陣列布局優化專利與實時SLAM算法，提升了環境適應性。智能決策領域，DeepMind提出的分層強化學習框架與OpenAI的倫理約束模型正逐步構建AI決策的技術標準。能源模塊中，高密度固態電池與無線充電系統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+硬件創新+系統集成”的三維策略，通過跨學科交叉保護形成技術護城河，為人形機器人的商業化落地提供知識產權保障。

2024年世界機器人大會上，優必選展示人形機器人。

人形機器人的產業化進程高度依賴產業鏈上下游技術的協同創新，其專利布局需突破單一技術節點的局限，構建覆蓋“元件研發-系統集成-場景落地”的全鏈條保護體系。值得關注的是，頭部企業正通過專利共享協議與標準必要專利（SEP）聲明，加速技術擴散與產業協同。這種“縱向穿透+橫向耦合”的專利布局模式，不僅降低了技術迭代風險，更通過生態位鎖定實現了產業鏈控制權的戰略性分配。

近幾年，中國在人形機器人領域通過深耕技術、強化專利布局、借助政策扶持等多重舉措，實現了從追趕到領跑的跨越式發展。隨著技術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展機遇，它不僅將成為引領第四次工業革命的重要力量，也將在全球經濟競爭中占據重要地位。未來充滿機遇與挑戰，唯有不斷創新、合作共贏，才能在這條新賽道上穩步前行、行穩致遠。

（文章來源：《創意世界》2025年5月號）

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編校：范曉華，審讀：郭麗

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