唐德欢

摘 要：基于CNABS和DWPI数据库，通过检索、统计和分析国内外步行人形机器人的专利申请文献，梳理了步行人形机器人领域的技术发展状况，并通过对专利申请的时空特征、技术领域以及布局等方面信息的分析，归纳出重要申请人的研究方向以及核心专利技术等结论，对企业、高校等机构的步行人形机器人研发工作具有重要参考意义。

关键词：步行人形机器人 重要申请人 核心专利 技术领域 技术分支 发展状况

引言

机器人根据不同应用需求被设计成不同形状，如运用于工业的机械臂、轮椅机器人、步行机器人等。采用双足行走的步行人形机器人能够在军事、服务、医疗、教育、娱乐等多个领域得到应用。随着现代化的发展和人口老龄化的进程，步行人形服务机器人在各领域市场需求将越来越大，有着广泛的应用前景，其研究具有巨大的社会效益和潜在的经济效益。人形仿人机器人研究集机械，电子，计算机，材料，传感器，控制技术等多门科学于一体，代表着一个国家的高科技发展水平。从机器人技术和人工智能的研究现状来看，要完全实现高智能，高灵活性的仿人机器人还有很长的路要走。

一、步行人形仿生机器人基本概念

步行人形机器人就是模仿人的形态和行为而设计制造的机器人，一般分别或同时具有仿人的四肢和头部。步行人形机器人是机器人技术中的一个重要研究课题，而双足机器人是人形机器人研究的前奏。步行人形机器人具有人类行走的特征，相对其它移动机器人的移动方式，步行人形机器人行走时交替接触地面，能够通过选择支撑点，实现不同环境下的稳定行走，灵活性好。相对轮式、履带式机器人，双足行走的人形机器人灵活的行走能力能够适应各种地形，可以方便地上下台阶，具有更强的越障能力，能够在斜坡及在不平整的地面上工作，行动盲区很少。因此，双足步行的人形机器人拥有更广阔的工作空间[1]。

二、技术发展状况

1.技术分解

2.本文选择CNABS中文检索数据库以及DWPI检索数据库，通过对检索所获得的该领域的专利申请进行统计与分析研究，对步行人形机器人所涉及的技术进行分解，对数据进行统计和分析。

截至本次检索时间截止2018年6月，经过检索式检索与简单人工筛选，最终确定的涉及步行人形仿生机器人技术的全球专利申请共计1284项，其来自19个国家或地区的总计642位申请人，总体发展趋势呈现增长状态。

（1）核心专利

根据数据库中专利文献的被引频次数对本领域的专利申请进行排序，列举出被引频次数位列前三的专利申请，见表1。

一般而言，被引频次数越高说明该专利的技术含量越高，同族专利数量越大说明该专利的市场经济价值越高。如表1所示，这3篇被引频次最高的专利申请集中在日本、美国、欧专局以及德国进行了申请，同时大多都有较多的同族专利，从而看出这些国家在人形機器人领域的研究处于领先地位。

（2）专利技术发展演进

通过对步行人形机器人各个时期的专利文献进行梳理和分析，可以得到该领域的专利技术演进路线。从步行人形机器人技术专利申请的发展大致经历了以下三个主要发展阶段：

第一阶段（1983年-2000年）为起步期。该阶段属于步行人形机器人的起步阶段，早期涉及的技术手段主要是从机构学方向对步行人形机器人的结构进行设计，步行方法方面，主要的技术是基于踝关节力矩控制。

第二阶段（2001年-2008年）为快速发展期。在该阶段，步行人形机器人的研究得到了高度的重视，随着其不断的发展，为了不断的满足社会的需求，步行人形机器人的技术的发展越来越丰富。在双足行走方式方面出现了许多新控制方式，例如本田公司的专利JP2005219206A，在过去的双脚步行技术的基础上组合了新的预测运动控制功能，它可以实时预测以后的动作，并且据此事先移动重心来改变步调，从而可以使得从直行改为转弯时的步行动作变得连续流畅。这一阶段中，步行人形机器人的行走稳定性、路径规划的智能化和信息交互水平都得到了极大提升。

第三阶段（2009年至今）为全面发展期。社会需求不断增大，越来越多的机构投入到人形机器人领域，步行人形机器人的应用也得到了进一步拓展。随着上一批人形机器人投入市场，反馈出在机器人的智能化、柔性化需求和安全性等方面提出了更高的要求，该阶段的技术发展方向主要集中在机器人各部位结构的细化研究、传感器技术和机器人人工智能化水平的升级，例如清华大学的专利申请CN101474794 A涉及机器人的欠驱动灵巧手装置，具有5个独立控制的手指和15个关节自由度，由10个电机驱动，能够实现手指可变初始构型及部分耦合的自适应抓取特殊效果。

结语

本文对步行人形机器人专利技术进行分析和整理，重点关注了本领域的技术发展走向以及主要申请人的研发侧重等信息，分析表明国内的步行人形机器人技术多数还处于高校内的一些研究，企业对于这个领域的研究相对较少，步行人形机器人产业化的进程仍然任重道远。同时，从步行人形机器人专利技术分支的统计中可知，国内外对于步行人形机器人的研究热点集中于如何提高步行人形机器人的灵活度以及智能化程度。

参考文献：

[1] 郑嫦娥，钱桦，仿人机器人国内外研究动态，机床与液压，2006年No.3