摘 要：仿人機器人是近年來國內外研究的熱點，同時也是未來智能化服務的主要途徑。文章通過仿人機器人發(fā)展現狀分析，認為機器人結構的改善將是未來一段時間內發(fā)展的主要方向，進一步通過國內外專利分析，指出我國企業(yè)應當在國家戰(zhàn)略轉型中加快仿人機器人產業(yè)專利布局。

關鍵詞：仿人機器人；專利；發(fā)展

引言

仿人機器人是集機械、電子、計算機、材料、傳感器、控制技術、人工智能、仿生學等多門科學于一體的技術學科，代表著一個國家的高科技發(fā)展水平，是目前科技發(fā)展最活躍的領域之一，同時也是未來智能產業(yè)的主要發(fā)展方向。因此，仿人機器人的研制具有十分重大的價值和意義。

1 國內外研究現狀

自1969年Vukobratovic等人提出雙足機器人穩(wěn)定性判據理論ZMP以來，近半個世紀國內外仿人機器人的樣機設計取得了突破性的進展，其中尤以日本、美國最為突出。國內仿人機器人起步較晚，自1985年以來各高校取得了一定成果，其中以哈爾濱工業(yè)大學、北京理工大學等最為典型。

2 仿人機器人專利分析

2.1 國內外專利申請分析

在專利申請方面，國內外專利申請量差距較大，截止到目前，國內申請量約為100件，國外申請量約為750件，其中國外專利申請量中，日本申請約占350件，美國約占250件，歐洲約占100件，其他約占50件，如圖1所示。

由圖1可以看出，在產業(yè)應用方面，即從專利申請量來看，國內落后于美國、日本等發(fā)達國家將近10-20年。

2.2 專利申請方向分析

仿人機器人是一種多關節(jié)復雜機器人，從宏觀來看主要沿著結構、控制兩大分支方向發(fā)展。對此進行專利申請量分析，結果表明結構方面申請量幾乎是控制的兩倍（其中結構為63%，控制為37%），說明結構的改進是仿人機器人研究的熱點。這是因為控制理論方法后繼乏力，相反結構的變化空間較大，且考慮到專利申請及專利保護的現實性，作者認為未來仿人機器人的專利申請還是圍繞著結構的進一步改進與優(yōu)化進行。

通過對結構分支專利申請量進行分析，結果如圖2所示?？梢钥闯?，各國結構方面的研究主要集中在手指部，分析原因，這主要是因為手指部是結構和控制最為復雜的執(zhí)行部件，其直接反應了機器人的執(zhí)行能力。

由以上專利分析可以看出，仿人機器人結構方面的研究比控制方面的研究更具潛力，而在結構方面，又以手指部結構的研究最為活躍。

2.3 仿人機器人手指部技術方展路線

仿人機器人的多數功能主要通過手部操作來實現，因而手指設計水平的高低直接體現出仿人機器人的水平。通過專利分析可以看出，手指結構主要分四大類，分別是：鋼繩驅動手指（A）、彈簧驅動手指（B）、齒形驅動手指（C）、智能材料驅動（D）（混合型驅動根據其主要驅動形式將其歸并到前四項），各類型手指結構如圖3所示。

進一步對手指結構的專利申請量分析，2009年以前手指結構主要采用鋼繩、彈簧驅動，2009年以后多采用齒形結構驅動。這主要是因為手指結構復雜、空間有限，而鋼繩和彈簧設計比較簡單且節(jié)省空間，因此在整體尺寸較小的手指設計中，首選鋼繩、彈簧驅動，然而上述驅動方式使得控制過程復雜，精度較低，因此隨著先進加工技術的進步，易于控制且精度較高的齒形結構被引入到仿人機器人手指中，其也是今后手指結構的主要發(fā)展方向。

3 結束語

文章簡單回顧了仿人機器人發(fā)展歷史以及現狀，并進一步分析了仿人機器人專利申請量、申請方向以及手指結構，表明仿人機器人在結構方面具有較大的改進空間，隨著國家戰(zhàn)略發(fā)展方向的改變以及工業(yè)4.0的提出，文章對于我國機器人企業(yè)的研發(fā)方向以及專利布局具有一定指導意義。

參考文獻

[1]謝濤，等.仿人機器人的研究歷史、現狀及展望[J].機器人ROBOT，2002，24（4）：368-374.

[2] 田秀司.仿人機器人[M].管貽生譯.北京：清華大學出版社，2007.

[3]日本機器人學會.新版機器人技術手冊[M].宗光華，程君實，等譯.北京：科學出版社，2007.

作者簡介：任大林（1988-），男，碩士，國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心審查員，目前主要從事機器人領域發(fā)明專利實質審查工作。

劉恒（1988-），男，碩士，國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心審查員，目前從事機器人領域發(fā)明專利實質審查工作。

劉琴（1988-），女，碩士，國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心審查員，目前從事發(fā)明專利實質審查工作。