深挖技术专利护城河，中国如何成为人形机器人全球创新“主力军”？

作者 | 徐珊
编辑 | 云鹏

如果你有一台人形机器人，你想要它拥有哪些功能？

是陪小孩读书、帮你打扫房间、还是和你一起打篮球……近年来，人形机器人已然成为了前沿科技的代名词之一，不少人也通过人形机器人能提供的不同功能，开启对未来科技生活的诸多畅想。

热潮之下，国家政策同样助推着我国人形机器人赛道高速发展。10月20日，工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》，提到人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品，将深刻变革人类生产生活方式，重塑全球产业发展格局。国际投资公司高盛则预测，2035年人形机器人市场或将达到1540亿美元。

▲《人形机器人创新发展指导意见》通知（图源：工信部官网）

一、跻身全球第一梯队，中国成人形机器人技术创新“主力军”

人形机器人的灵感来源是人类身体，人们通过机械构造，为机器人打造类似人类的双足、双臂等结构，从而帮助其实现感知环境、双足行走、使用工具、行为交互等一系列功能。

想要打造一个人形机器人并非易事，其中，就单让人形机器人灵活走动这个小目标，研发人员们从1969年开始摸索，到2020年小有进展，就耗费了近50年时间。

▲各国申请人专利申请趋势（图源：《人形机器人技术专利分析报告》）

在人形机器人的创新研发方面，研发人形机器人的主力队伍也在不断更换。2014年以前，日本和韩国的人形机器人专利占据全球专利申请的主要地位，专利申请人多数来自索尼、三星、本田等企业。但从2014年到2022年，当国内企业如优必选，以及清华大学、浙江大学等高校研究机构加入后，中国人形机器人专利申请数迅猛增长，一举超越日本和韩国，中国也成为了当前人形机器人赛道研发创新的主力军。

目前，中国人形机器人的专利申请人总专利数超过6000件，有效专利占比47%。同时，报告显示，现阶段中国人形机器人专利申请数居全球第一，有效发明专利数全球第二。其中，本田、优必选、三星有效发明专利持有量均在在400件以上，位居前三名，属于本领域申请人第一梯队。

▲主要申请人有效发明专利数排名（图源：《人形机器人技术专利分析报告》）

尽管中国的人形机器人专利申请数已经位居全球前列，但中国并未呈现垄断态势，中国专利申请数量多但申请人平均件数少，这也意味着中国专利集中度低，相较于日本、韩国高度垄断市场，国内人形机器人创新市场更具有活力。

而在专利申请领域方向，我们可以看到人形机器人的本体结构、智能感知、驱动控制等方向技术创新收获颇丰。具体而言，在本体结构上，人们一直坚持不断的优化机器人的手臂、腿部、足部以及关节处，而在驱动控制方向的优化则聚焦在步态控制方向以及手臂运动控制方向两大方向。

从全球人形机器人专利布局分布，主要申请人情况，以及市场创新活力等方向，我们可以看到中国人形机器人市场正在逐渐扩大，来自企业、院校机构、研究所等不同类型的玩家都迅速国内人形机器人市场走向成熟，同时，中国人形机器人在技术领域的投入，以及产出成果已经逐渐追上全球第一梯队，成人形机器人创新的“主力军”。

二、每年申报200+人形机器人专利，率先实现人形机器人商业化

在全球人形机器人赛道中，有一家中国企业见证了中国人形机器人产业崛起的全部历程。根据报告，优必选是全球范围内持有有效人形机器人技术专利数量最多的企业，其所持有的有效专利数量达763件；在有效发明专利维度，也以476件位居中国第一、全球第二。同时，在人形机器人技术专利申请趋势来看，优必选近五年年均申请专利数量接近200件，多于本田、丰田、波士顿动力等企业，位居全球第一。

▲人形机器人有效技术专利数量概览（图源：《人形机器人技术专利分析报告》）

就在今天，优必选通过港交所聆讯，即将成为“人形机器人第一股”。其披露的招股书显示，优必选是全球人形机器人及机器人解决方案产业的极少数市场参与者之一。在全球人形机器人尚处于技术探索和发展的早期阶段，优必选人形机器人率先实现了商业化。这背后离不开长期的技术研发积累。

数据调查显示，优必选2012年成立开始研发人形机器人，从2013年开始就申请人形机器人技术领域相关的专利，专利范围覆盖广泛，涉及本体结构、智能感知、驱动控制等多个方面。2017年以后，优必选基本上每年都将申请200件以上有关人形机器人的专利。股书显示，2020年-2022年期间，优必选研发开支平均占年收入的比重超过50%。

优必选的技术创新也切实体现在其产品上，从2012年研发小型人形机器人起步，到2016年研发大型人形机器人Walker，优必选已经对Walker进行了四次迭代。目前Walker也是中国首款实现商业化的大型人形机器人，在迪拜世博会中国馆、中科馆、成都大运会闭幕式、沙特NEOM新未来城等场景实现了应用。

▲优必选人形机器人发展历程（图源：优必选）

优必选最新的招股书显示，2022年人形机器人业务贡献了5184万元的收入，同比增长三倍有余，占公司总体收入额5.1%，相较于2020年、2021年均有大幅提升。2023年首六个月则贡献了724万元收入，比上一年同期数据有显著增加，对公司营业收入的贡献在持续增加，得益于人形机器人较高的技术壁垒，人形机器人相关业务在2022年及2023年首六个月均保持50%以上的毛利率。

为了更好地打造人形机器人，优必选进行了全栈式技术布局。招股书披露，优必选布局了机器人运动规划和控制、伺服驱动器、计算机视觉和语音交互、SLAM及自主导航技术、视觉伺服操作和人机交互以及机器人操作系统应用框架ROSA等全栈式核心技术。

▲人形机器人相关技术（图源：优必选官网）

在人形机器人的零部件伺服驱动器方面，优必选不但能够将多系列伺服驱动器量产，并应用到实际产品中。根据弗若斯特沙利文的报告，优必选是全球首家完成小扭矩到大扭矩（扭矩从0.2Nm到200Nm）伺服驱动器批量生产的公司，也是全球首批在消费市场将配备多个伺服驱动器的多关节服务机器人商业化的公司之一。

今年，AI大模型技术的进步，加速了人形机器人产业的发展。在世界机器人大会上，优必选展示了自研的“人形机器人多模态交互系统”，接入AI大模型，该系统通过解析人形机器人的多模态数据，可以提升人形机器人在实际应用场景下自主决策能力，帮助其成为人类得力助手。

“目前，人形机器人和大模型的结合，就将AI推上了‘具身智能’的新阶段接入该系统后，人形机器人在复杂动态场景中执行任务的自主性将大大提升。”优必选相关负责人说，“这一系统让在人形机器人和大模型结合之后，将会延伸人形机器人的工作价值，（机器人）不仅仅会提供更多的劳动力价值，也会提供更多情感交互的价值。人形机器人具备了更强的智能化和泛化能力，能够提升人形机器人的应用场景和应用范围，加速产业化落地。”

三、天时、地利、人和，人形机器人产业迎来曙光

弗若斯特沙利文预测，虽然目前全球人形机器人行业仍处于早期阶段，市场参与者较少，且应用场景有限。然而，在未来几年，该行业的技术进步以及不断增长的研发投入将进一步推动市场对人形机器人的需求及人形机器人的商业化。预计全球人形机器人市场到2026年市场规模将达到80亿美元，占全球智能服务机器人解决方案产业市场规模的11.8%。

高盛认为，预计到2035年，在蓝海市场情景下，人形机器人市场能够达到1540亿美元的规模，接近截至2021年全球电动汽车市场以及全球智能手机市场的三分之一。

马斯克对于人形机器人市场前景的预测则更为具体。在特斯拉2023年股东大会上，马斯克表示人形机器人是一个比电动汽车更具发展潜力的市场，未来人形机器人和人类的比例是二比一，那意味着人形机器人的需求高达200亿台。

面对巨大的市场前景，中国以及全球的科技巨头和创业公司已经跑步入场，共同押注人形机器人大规模商业化应用。比如Open AI、亚马逊、三星等已经通过投资布局人形机器人，特斯拉、戴森、小米、小鹏等下场研发人形机器人。近期，国外的人形机器人创业公司Figure完成7000万美元A轮融资，国内创业公司智元人形机器人一出场就获比亚迪、百度、高瓴等机构的投资。

针对人形机器人未来的商业化应用场景，优必选创始人、董事长兼CEO周剑在世界机器人大会演讲时提到，优必选主要深耕人形机器人的三大应用场景，包括工业制造、商用服务和家庭陪伴。其中，智能制造将成为人形机器人首个大规模应用的领域，人形机器人将重新定义AI时代的工人，把人从重复性的劳动中解脱出来。

为了加快人形机器人在工业领域的应用，优必选在工厂实地进行了产品测试，今年还新研发了应用于工业领域的人形机器人Walker S，并与国内多家新能源汽车头部企业以及高端智能装备解决方案企业合作，探索人形机器人在新能源汽车、3C电子、智慧物流等工业场景的应用，分阶段实现人形机器人在制造业场景中的应用。

▲优必选科技人形机器人在工厂（图源：优必选科技）

值得注意的是，在优必选之外，特斯拉和小米也把工业制造作为了其人形机器人产品落地的首要场景之一。马斯克此前提到，特斯拉人形机器人Optimus的应用场景未来会涉及工业生产，由人形机器人全程接管汽车生产领域，实现真正的无人生产。小米也透露，未来，小米的仿人机器人将融入小米制造、智能制造多个场景来做产业验证。

11月2日，北京人形机器人创新中心有限公司在经开区机器人创新产业园正式成立，拟开展通用人形机器人本体原型、人形机器人通用大模型等5大重点任务攻关。这是全国首家省级人形机器人创新中心，北京小米机器人技术有限公司、北京优必选智能机器人有限公司、北京京城机电产业投资有限公司共同持股，法定代表人为优必选CTO熊友军。优必选等企业作为人形机器人“国家队”，在技术攻坚、应用拓展方面有望获得更多的发展机遇。

结语：走进第一梯队，中国人形机器人产业未来可期

中国人形机器人技术专利从落后，到跟跑，再到领跑的背后，是多家企业、科研机构及高校在背后对相关技术的持续投入。

无论如何，从技术专利的积累上可以看出，在这次人形机器人的产业竞争中，中国已经开了个好头。

就像中国机器人产业联盟副秘书长陈丹在报告中表示，随着国家对于人形机器人支持力度的不断提升，中国人形机器人发展将进入快车道，我国企业应牢牢把握战略机遇，积极抢占技术创新高地，打通产业链条关键节点，推动中国人形机器人产业发展，将人形机器人塑造为国际上闪亮的“中国名片”，打造经济增长新引擎，助推经济高质量发展。

中国人形机器人能在这个未来庞大的市场中占据多少份额，还有不确定性，但我们可以确定的是，人形机器人商业化时代已经到来，好戏才刚刚开始。

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