新年舞蹈背后波士頓動力公司的專利版圖
美國當(dāng)?shù)貢r間2020年12月30日,波士頓動力公司(Boston Dynamics)發(fā)布了一段視頻。視頻中,該公司研發(fā)的Atlas、Spot、Handle三款機器人就著一首1962年的熱門歌曲,展現(xiàn)了多樣舞姿。
Atlas和Spotmini機器人共舞慶祝2021新年在過往的印象中,雙足類人機器人Atlas已經(jīng)可以做到短跑、體操、跑酷、后空翻等動作,但在最新的視頻中,其技能進一步提升,可以模仿當(dāng)下最熱門的舞步:鬼步舞。復(fù)古的舞步和精準(zhǔn)的踩點,都讓Atlas看起來更像一個人類舞者。與之前的視頻相比,Atlas機器人展現(xiàn)出的奔跑、跳躍、拖曳和旋轉(zhuǎn)動作更加協(xié)調(diào)流暢。說明Atlas已經(jīng)具備了極高的動作協(xié)調(diào)能力。
回顧波士頓動力公司的發(fā)展史,1992 年從麻省理工學(xué)院(MIT)脫離出來,早期通過DARPA項目為美軍開發(fā)四足機器人(BigDog),至2013年12月被谷歌公司全資收購,將其并入到Google X實驗室,而谷歌一向?qū)εc美國軍方的合作持保守態(tài)度,從2019年谷歌內(nèi)部成立先進技術(shù)咨詢委員會來探討AI技術(shù)倫理問題,并制定禁止使用AI開發(fā)武器的內(nèi)部準(zhǔn)則,就可看出其與波士頓動力公司在研發(fā)方向上可能存在本質(zhì)分歧。于是2017年谷歌將波士頓動力賣給軟銀,在這之后機器狗SpotMini開售,產(chǎn)品開始具備一定的商業(yè)前景。
2020年12月11日,軟銀又以1萬億韓元(約合60.22億元人民幣)的價格,將波士頓動力80%的股份出售給韓國現(xiàn)代汽車。事實上,波士頓動力公司在并入軟銀后就已經(jīng)開始走向商業(yè)變通,其推出SpotMini就是一個強烈的商業(yè)化信號。而除了計劃將SpotMini推向更多商用領(lǐng)域,去年該公司還面向倉儲物流自動化領(lǐng)域,推出了機械手臂和基于計算機視覺的Pick機器人。
此外,該公司還計劃在2021年推出一款用于倉儲的移動機器人。這些產(chǎn)品線已經(jīng)基本覆蓋了制造業(yè)常用的工業(yè)機器人,這也表明,波士頓動力一直在做更多的商業(yè)化探索。筆者檢索了BOSTON DYNAMICS, INC(Boston Dynamics Inc)的全球相關(guān)專利,共得到111件專利族,并擴展得到495件全球相關(guān)專利。以上述數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)分析了波士頓動力公司在全球的專利布局情況。其中39件專利族是美國政府機構(gòu)資助項目,占比達到35%,其中由DARPA(美國防部國防高級研究計劃局)資助項目33件,US Army(美陸軍)資助項目1件,Sandia National Lab(美國能源部桑迪亞國家實驗室)1件,US Government(美國政府)直接資助項目4件。
經(jīng)過分析,其受資助項目主要集中在機器人腿部結(jié)構(gòu)、應(yīng)對步態(tài)干擾、液壓閥和限位器、機器人感知自身位置姿態(tài)、步態(tài)動作的裝置方法上。其中,腿部支撐結(jié)構(gòu)相關(guān)專利5件,應(yīng)對步態(tài)干擾和負載自適應(yīng)算法專利8件、液壓閥和限位器相關(guān)專利9件,機器人位置姿態(tài)和動作步態(tài)專利17件。機器人位置姿態(tài)和動作步態(tài)專利在2016年后的新申請專利僅3件,占比偏低。應(yīng)對步態(tài)干擾和負載自適應(yīng)算法專利中2016年后新申請專利5件(總計8件),腿部支撐結(jié)構(gòu)類相關(guān)專利則均為2014年以前相關(guān)申請,時間較早。如下圖所示。
波士頓動力全球?qū)@夹g(shù)按申請時間分布圖(中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心制圖)應(yīng)對步態(tài)干擾和負載自適應(yīng)算法的新專利是使用異步時序處理步態(tài)干擾(專利US20200269430A1),其應(yīng)用領(lǐng)域是解決有腿機器人在面對粗糙或者不平坦地形狀態(tài)下的腿部擺動狀態(tài)和踩下狀態(tài)可能存在的干擾;位置姿態(tài)和動作步態(tài)方面的新專利主要是自動搖擺高度調(diào)節(jié)和自動地面距離測量(專利US20200254621A1、US20200241534A1),同樣是解決在具有傾斜地面例如巖石地形的環(huán)境中或各種其它不平坦景觀中,機器人需要知道地面坡度以保持平衡并向前行進的問題,并使用來自包括加速器和/或陀螺儀的慣性測量單元(IMU)等非接觸傳感器的信息來估測機器人的方位。
類人機器人自然俯仰和滾動技術(shù)示意圖(專利US20200254621A1附圖)可以看出,2016年后波士頓動力公司接受美國政府機構(gòu)資助項目主要集中在機器人應(yīng)對步態(tài)干擾和負載自適應(yīng)相關(guān)領(lǐng)域,并且在類人形機器人腿部結(jié)構(gòu)和液壓閥方面已形成成熟技術(shù),這些因素使其具備可能的軍事價值。雖然該公司三度易主,但專利文件顯示,直到2020年其都在承擔(dān)美國政府資助項目,背后的軍事價值不言自明。和政府資助類專利相比,該公司其他專利技術(shù)方向則較為分散,與其商業(yè)路線規(guī)劃和被收購經(jīng)歷有較大關(guān)聯(lián),目前主要涉及倉儲類管理、倉儲移動機器人和SpotMini機器狗等領(lǐng)域。尤其在2017年后,這類專利集中在倉儲類管理和貨架機器人領(lǐng)域。
其中值得關(guān)注的是,專利US20200290213A1提供了可以減輕機器人附件(例如,腳或其他末端執(zhí)行器等)的打滑的系統(tǒng)和方法。特別提供了部分基于附件位置和為附件確定的控制系統(tǒng)中的濾波器設(shè)置用以向附件施加力的方法,另外還提供了基于一個或多個條件的動態(tài)調(diào)節(jié)濾波器參數(shù),從而以在滑動期間有效地阻止附件運動,動態(tài)調(diào)節(jié)所施加的力的方法;專利US20190283822A1提供了一種機器人系統(tǒng),可以在操作其末端執(zhí)行器的同時操作其腿以動態(tài)地自我平衡在表面上,當(dāng)腿接觸表面(例如地面)時,腿向表面施加力并經(jīng)受來自表面的反作用力,機器人可以動態(tài)控制腿部,以使反作用力使機器人保持平衡,以支撐末端執(zhí)行器的操作;在末端執(zhí)行器的操作過程中,腿部提供的動態(tài)平衡構(gòu)成了整個人體操作,與實際人類的實際運動更為相似。上述專利技術(shù)極可能用于展現(xiàn)Altas機器人在最新舞蹈視頻中的“新技能”。
此外,波士頓動力公司在中國申請發(fā)明專利22篇,均為2015年后的PCT國際申請,無實用新型專利,其中擴展同族個數(shù)在11-15件的專利占到了50%。其中以Google公司名義申請7件發(fā)明專利,涉及機器人制動裝置、傳感器技術(shù)等,申請時間為2015年到2016年;以Google X項目公司名義申請10件發(fā)明專利,主要涉及倉儲移動機器人和機器狗相關(guān)技術(shù),申請時間從2016年持續(xù)到2018年,并均于2020年轉(zhuǎn)讓給波士頓動力公司。
經(jīng)分析研判,該公司在中國圍繞有腿機器人(如SpotMini機器狗)已形成5件以上的密集專利布局,以保護該類機器人在整體機構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)動力、制動系統(tǒng)裝置以及負載過載、動態(tài)平衡方面技術(shù)。其中專利CN110073579A將高功率馬達、位置傳感器、扭矩傳感器和控制器在1件專利中進行組合保護,事實上保護了該有腿形態(tài)機器人目前效率最高的電氣布置方式,且對各電氣部件可能的連接方式進行大量上位概括,專利價值極高。
截至目前,波士頓動力公司受美國政府資助項目在中國國內(nèi)專利僅有3件且均為2015年申請的早期專利,鑒于這類項目均具備可能的軍事用途,應(yīng)密切關(guān)注其背后的技術(shù)借鑒價值。 本篇供稿:知識產(chǎn)權(quán)與法律事務(wù)所

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