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新年舞蹈背后波士頓動力公司的專利版圖

美國當?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,可以模仿當下最熱門的舞步:鬼步舞。復古的舞步和精準的踩點,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、拖曳和旋轉動作更加協(xié)調流暢。說明Atlas已經具備了極高的動作協(xié)調能力。

回顧波士頓動力公司的發(fā)展史,1992 年從麻省理工學院(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,而谷歌一向對與美國軍方的合作持保守態(tài)度,從2019年谷歌內部成立先進技術咨詢委員會來探討AI技術倫理問題,并制定禁止使用AI開發(fā)武器的內部準則,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推向更多商用領域,去年該公司還面向倉儲物流自動化領域,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。這些產品線已經基本覆蓋了制造業(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)的全球相關專利,共得到111件專利族,并擴展得到495件全球相關專利。以上述數(shù)據(jù)為基礎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。

經過分析,其受資助項目主要集中在機器人腿部結構、應對步態(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,腿部支撐結構相關專利5件,應對步態(tài)干擾和負載自適應算法專利8件、液壓閥和限位器相關專利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。應對步態(tài)干擾和負載自適應算法專利中2016年后新申請專利5件(總計8件),腿部支撐結構類相關專利則均為2014年以前相關申請,時間較早。如下圖所示。

波士頓動力全球專利技術按申請時間分布圖(中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心制圖)應對步態(tài)干擾和負載自適應算法的新專利是使用異步時序處理步態(tài)干擾(專利US20200269430A1),其應用領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資助項目主要集中在機器人應對步態(tài)干擾和負載自適應相關領域,并且在類人形機器人腿部結構和液壓閥方面已形成成熟技術,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方向則較為分散,與其商業(yè)路線規(guī)劃和被收購經歷有較大關聯(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域。

其中值得關注的是,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,當腿接觸表面(例如地面)時,腿向表面施加力并經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技術,申請時間從2016年持續(xù)到2018年,并均于2020年轉讓給波士頓動力公司。

經分析研判,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設計、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。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,應密切關注其背后的技術借鑒價值。                         本篇供稿:知識產權與法律事務所

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